Des batteries lithium pour des performances de pointe en régate et en course au large

Synoptique du projet

Nutmeg 2 est un MC34 du chantier Marsaudon Composite, ce bateau dispose d’un palmarès en course remarquable (premier de la ROLEX FASTNET RACE 2015 par exemple). Afin d’être toujours plus compétitif l’équipage est en permanence à la recherche de solutions de pointe permettant d’améliorer les performances du bateau.

Dans ce contexte, deux batteries lithium Optimum Power ont pris place (2*80Ah) en remplacement des batteries au plomb afin d’assurer des recharges rapides depuis l’alternateur et un gain de poids.

Retour d’expérience au bout de deux ans d’utilisation des batteries lithium

Le skipper nous a fait un retour au bout de deux ans d’utilisation.

Le gain en poids est appréciable surtout pour notre programme ou chaque kilo compte, nous sommes passés d’un parc de 70 kg à un parc de 24 kg avec en plus un gain en confort d’utilisation en particulier lors des recharges moteur.
Au niveau de l’autonomie, les deux batteries optimum représentent une capacité de 160 Ah soit une baisse de capacité de 25%. Cette capacité moindre est largement compensée par le fait que la totalité de la capacité est disponible.

Avec la solution précédente, les décharges étaient limitées à 50% soit 120Ah de capacité utile. Avec ce nouveau parc, les recharges sont lancées lorsqu’il reste 15% de capacité ce qui représente 0.85*160= 135 Ah de disponible.
Le gain en vitesse de recharge comparé aux précédentes batteries a été significatif, l’alternateur d’origine sur le Yanmar charge les batteries lithium à 100A  jusqu’à ce que celles-ci atteignent un niveau de charge de 92%.

Avec la solution précédente, la vitesse de recharge était de 50/60A jusqu’à ce que les batteries atteignent un niveau de charge de 80%, cette intensité se réduisait alors progressivement. Ceci amène un confort en navigation appréciable, dans la mesure ou le temps de fonctionnement du moteur a été divisé par deux en navigation hauturière. L’alternateur est la principale source d’énergie en navigation hauturière.

Solution proposée et bénéfices

Deux batteries lithium (2*80Ah en Optimum Power) en remplacement des batteries au plomb. Grâce à la technologie Optimum Power avec gestion de batteries intégrée (BMS), cette mise en place ne nécessitait aucune adaptation de l’installation.

1. Un poids de parc batteries divisé par 2.5 (le client était au préalable équipé de deux batteries de 120 Ah au plomb). Le fait que sur les batteries lithium la totalité de la capacité soit disponible et que les intensités de recharge soient beaucoup plus élevées (160A pour ce parc de 160Ah contre 60A en phase de boost pour le parc au plomb existant de 240 Ah) a permis de réduire la capacité des batteries pour un confort de navigation amélioré.

2. Une recharge rapide, l’alternateur du Yanmar 30 cv (alternateur Valéo 120A)

3. Une tension constante élevée tout au long des charges qui permet d’assurer un fonctionnement optimal des équipements et en particulier du pilote.

Détails techniques et schéma électrique

Grâce à la technologie Plug and Play Optimum Power, les batteries plomb ont été simplement remplacées par les batteries lithium.
Les deux batteries Optimum Power de 80 Ah montées en parallèle peuvent absorber jusqu’à 160 A de charge (80A par batterie et les intensités de charge s’ajoutent lorsque les batteries sont en parallèle). L’alternateur Valéo fourni d’origine est plus sollicité qu’avec les batteries précédentes et débite plus  (il fournit fréquemment 100A de charge et fonctionne à son maximum). Dans ce contexte, une entrée d’air supplémentaire a été mise en place afin que l’alternateur fonctionne dans des bonnes conditions de température. Cette solution est en place depuis 20 mois maintenant et l’alternateur fonctionne toujours aussi bien.

Un chargeur d’alternateur Sterling était déjà en place pour assurer une recharge optimale des batteries au plomb en place. Celui ci a été conservé afin de charger dans les meilleures conditions les batteries lithium Optimum Power. Celles ci nécessitent une tension de charge de 14.4V – 14.6V, le fait de mettre en place un chargeur d’alternateur permet d’assurer une recharge complète et rapide des batteries en suivant le même principe que pour les batteries plomb.

Autres éléments:

• Avec un tel parc de batteries (2*80Ah), il aurait tout à fait envisageable de disposer d’un micro-onde connecté à un convertisseur de
  2000 Watts, les batteries pouvant fournir une intensité de 100A chacune soit 200A pour la paire de batteries.
• Les excellentes performances en recharge rapide des batteries Lithium ont nécessité des adaptations de la ventilation pour que l’alternateur soit correctement refroidi. A noter que pour ce type d’alternateur (Valéo 120A monté d’origine sur les Yanmar), la seule recommandation concerne la température ambiante qui doit être inférieure à 100 degrés Celsius, cette condition était respectée sans l’amélioration de la ventilation mais pour que l’alternateur fonctionne dans les meilleures conditions, des améliorations concernant la ventilation ont pris place.
• Un gestionnaire permet de suivre l’état de charge des batteries, la tension rapidement en fin de décharge (voir ci dessous), il est important de disposer d’un gestionnaire visuel avec alarme tel que le gestionnaire EGBMS1.