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Autonomie à bord d’un bateau

Autonomie Énergétique à Bord des navires : l’équilibre entre Production, Stockage et Consommation

L’autonomie énergétique à bord des bateaux repose sur trois piliers principaux : la production, le stockage et la consommation d’énergie. Voici un aperçu des différentes technologies disponibles, leurs avantages et inconvénients, ainsi qu’un bilan énergétique global. Je vous partage mon point de vue et mon expérience ! Il est fortement recommandé de générer son propre schéma électrique et de se faire confirmer que tous les moyens de productions sont compatibles entre eux. En effet, souvent il y a des problèmes de tension différentes entre régulateur et alternateur du moteur par exemple…

1. Production d’Énergie

Panneaux Solaires – Charger votre parc de batterie avec l’aide soleil sans ombre !

Les panneaux solaires sont forcement à étudier sur votre bateau qu’importe votre projet de navigation mais il y a pleins de facteurs qui peuvent varié la charge. voici un petit bilan de constat au quotidien depuis 6 années. Je vous conseil de surdimensionner la surface puissance de productivité et surtout la redondance des accessoires (régulateurs, câbleries) afin de mieux diagnostiquer lorsque vous ne produirez plus ! N’oubliez pas que lorsque vous vous diriger vers le soleil même en navigation c’est à dire à l’EST le matin et à l’OUEST l’après midi, vous ne produirez pas à 100% compte tenu de l’ombre de vos voiles sur les panneaux ! Budget d’installation très large entre 300 et 3000 €. Vous verrez que cette ressource dite seine est très aléatoire en fin de compte.

En conclusion, partez sur une moyenne de 40% de la pleine production 6 mois d’hiver pour un projet de mouillage forain régulier en Méditerranée et Atlantique France.

  • Avantages :
    • Source d’énergie renouvelable et « propre » mais forcement made in china sans possibilité de recyclage.
    • Silencieux et peut vous faire de l’ombre à la jupe arrière.
    • Rapport cout d’installation vs productivité sur 10 années incroyable ! (Enfin si vous prenez des panneaux et des équipements de qualités…)
    • Durée de vie en environnement marin entre 5 et 10 années maximum. Les UV fatigue les couches transparente du silicium en surface peu importe la matière.
    • Idéal pour les zones à fort ensoleillement / Tropicalisée (Europe Méditerranée – Caraïbes – Afrique)
    • Espéré entre 80% et 90% de puissance entre fin mai – Juin – Juillet et début Aout en production, très pratique.
  • Inconvénients :
    • Production limitée par la surface disponible sur un voilier et les conditions météorologiques capricieuses avec le changement climatique et surtout limité en durée en dehors de la saisonnalité plein été Juin à Aout.
    • Efficacité très réduite (malus 50%) par temps nuageux ou à la mi-saison (Avril – Mai / Septembre – Octobre et fonctionnement productif réel que de 6 heures sur 24hrs !).
    • Nettoyage de la surface une fois par semaine et 3 inclinaisons fortement recommandée pour optimiser la charge quotidienne (Bonus +25% toutes saisons).
    • Ne surtout pas coller les panneaux, toujours avoir au moins 30mm de décollage pour une meilleur dissipation thermique (Malus constaté -25% toutes saisons).
  • Panneau Souple vs Panneau Rigide ?
    • Les panneaux souples sont moins performant d’au moins 25% et sont beaucoup plus fragile. Ils coutent 2 à 5 fois plus chère… Rendement que de 50% si coller à 70% max si posé sur Bimini ou capote de roof ! Vous ne produirez pas tant que le soleil n’est pas haut dans le ciel (proche de son zenith)c’est à dire 2 heures après son levé et 2 heure avant son couché.
    • Pour un panneau Fixe, dans votre calcul de bilan énergétique, penser qu’il produit max 90% de la puissance indiqué lorsque le soleil est bien en altitude. C’est à dire généralement 2 heures après le levé et 2 heures avant son coucher. Un panneau rigide de premier prix aura un rendement de 80% maximum, si coller alors vous tomberez à 50% max en été et période >25°c.
    • Ne jamais courber un panneau solaire, même les plus souple génère des micros-coupures du filament cuivre entre les cellules !

Hydrogénérateur soit en pod sous la coque soit en montage arrière sur la jupe.

Pour mon avis personnel, c’est un moyen de charge le moins pertinents car en réalité il faut beaucoup naviguer sur des grands trajets et non avoir un programme côtier quotidien avec une vitesse moyenne élevée de plus de 5noeuds. Vous aurez du mal à trouver des pièces de rechange donc des le début, il faudra s’acquitter de « consommables » avant départ. Si on regarde le cout général d’une installation juste pour faire une transat ou une transpacifique, c’est à mon sens inutile. D’autant que dans mon cas, cela va plutôt me gêner lorsque je ramène un poisson à bord ! Et puis c’est trop fragile. Bref, j’en vois que du négatif. Sur un catamaran avec double coques, mon avis serait différent… On parle d’un budget d’installation à 4 000 – 5 000 € !

  • Avantages :
    • Made in Europe
    • Production continue d’énergie uniquement en navigation.
    • Efficace à partir de 5 noeuds moyenne.
    • Idéal pour un bateau de type course-croisière.
    • Production sur 24h en croisière. Idéal pour compléter silencieusement une consommation des instruments de bords.
  • Inconvénients :
    • Résistance supplémentaire pouvant ralentir le voilier ou catamaran en grande croisière.
    • Cout général d’installation très élevé en rapport à son fonctionnement limité en navigation. Ne fonctionne pas au mouillage !
    • Fiabilité douteuse avec des objets flottants tel que les ofni, les casiers de pêches, les sargasses…

Groupe Électrogène – Parlons de l’énergie fossile qui reste le plus performant en productivité mais oui cela fait du bruit…

Budget entre 1 000 et 10 000 €.

  • Avantages :
    • Production d’énergie fiable et puissante.
    • Indépendant des conditions météorologiques.
  • Inconvénients :

Éolienne

  • Avantages :
    • Source d’énergie renouvelable par le vent.
    • Made in Europe d’après les constructeurs (enfin depuis 2024, on peux trouver maintenant des éoliennes Vevor identiques en chine avec un budget divisé par 10 … !!!)
    • Production continue sur 24h, surtout en mer.
    • Technologies Brushless sans charbons sur les nouveaux modèles
    • Régulateur compatible avec panneaux solaires.
  • Inconvénients :
    • Bruit et vibrations selon les anciens modèles.
    • Efficacité dépendante des conditions de vent. Allures portantes, vous, on soustrait le vent de vitesse dans l’éolienne donc moins performante !
    • Production très limitée au mouillage.
    • Production limitée ou nul à – de 10nds de vent apparent.

Alternateur de Sillage ou d’Hélice

  • Avantages :
    • Utilise l’énergie cinétique du bateau en déplacement
    • Production continue en navigation des que l’hélice tourne.
    • Utilisable la nuit pour couvrir l’usage du pilote automatique
  • Inconvénients :
    • Installation complexe.
    • Vibration sur l’arbre et l’hélice.
    • Il vous faut une hélice 2 ou 3 pales classique.
    • Efficacité variable selon la vitesse du bateau
    • Inutilisable avec un autre alternateur ou un régulateur de panneau solaire (moteur inboard par exemple).

Et sinon, votre moteur thermique principal à aussi un alternateur qui charge votre parc de batterie ! 😉

Certe, je sais que l’on parle d’usage de l’énergie fossile encore une fois puis bruyant et même si il faut comprendre que votre moteur thermique inboard est d’origine lié à l’industrie agricole en généralité puis marinisé par des constructeurs (Volvo Penta, Perkins, Yanmar, Mitshibishi ou Nanni pour exemple).

C’est clairement pour moi votre générateur principal qu’il faut optimiser car vous aller l’utiliser régulièrement (quasi quotidiennement) et il est déjà à bord de votre bateau de croisière ! C’est à dire, installer un booster d’alternateur pour biaiser le régulateur interne en simulant que vos batteries sont déchargées à 100% et booster au max la charge au détriment de la robustesse de l’alternateur d’origine. Ensuite changer l’alternateur par une version spécialisée (marinisée anti-corrosion et étanche dit tropicalisé – Marque réputée Balmar, Prestolite, MasterVolts) et en rendement élevé à faible vitesse (entre 800 et 2000 trs). En effet, un constructeur sur brochure commercial ou marketing vous donnera que la puissance maximum de charge à 8000trs. Entre 50 Amps pour les anciens modèles et 125Amps pour les plus récents. Attention, le régulateur interne original du moteur va forcer le cycle de charge BOOST à se réduire au bout de 20minutes pour limité la surchauffe de l’alternateur sur tout nos moteurs.

Enfin, pour préserver votre alternateur, il faudra forcement réfléchir à la dissipation thermique de transformation mécanique/électricité car ce dispositif en fonctionnement de marche en continu va très vite monter en chaleur à 90°c (après 30 minutes constaté sur mon moteur volvo) et le booster se mettra en défaut ou bien limitera votre production à 15Amps en moyennes au lieu de 50 à 90Amps !! Beaucoup de moteur inboard peut aussi supporter via une patte d’ adaptateur un second alternateur pour doubler la capacité de charge instantané. Le booster de charge acceptera plusieurs sources de charges…

Budget raisonnable entre 500€ et 2000€.

2. Stockage d’Énergie

Batteries Plomb et AGM – parcs de servitudes

Bien vérifier que la batterie soit écrit : Cycle de décharge profonde (deep cycle) et quelle ne soit pas « dual » c’est a dire pour un usage mixte a moins que vous avez besoin de puissance pour démarrer moteur et/ou propulseur ou guindeau.

  • Avantages :
    • Se recycle très facilement à la déchetterie
    • Cout d’achat raisonnable env 200€/batterie pour 100Ah de stockage
    • Maintenance à prévoir si elle n’est pas étanche.
    • Disponibilité immédiate de l’énergie même pour le moteur ou pour un propulseur avant.
    • Cycles de décharge/recharge limité à env 1000 > conseillé pour un usage occasionnel type charter ou navigation en période de vacances max 1 mois par an.
  • Inconvénients :
    • Poids et encombrement.
    • Batterie de type « consommable » : Durée de vie limitée à 5 ans

Batteries GEL / Technologie plaque de carbone

  • Avantages :
    • Se recycle et certaines casses vous rachète aux kilos !
    • Coût d’achat d’environ 300€/batterie/100Ah de stockage
    • Aucune maintenance
    • Disponibilité immédiate de l’énergie même pour le moteur ou pour un propulseur avant.
    • Cycles de décharge/recharge important (>3000) > Conseillé pour un usage quotidien ou intense à l’année.
    • Peut être posé dans tout les sens dans le bateau
    • Durée de vie entre 5 et 10 ans.
  • Inconvénients :
    • Format spécifique, souvent les borniers ne sont pas le bons formats.
    • N’aime pas la chaleur de plus de 40°c donc il vous faudra régler votre chargeur avec capteur température obligatoirement pour limiter sa charge par temps de canicule… idem pour le booster d’alternateur. idem pour régulateur panneaux solaires.

Batterie Lithium Ferro Phosphate vs ION (LiFePO4 – LFP – LIFEPO – LIPO)

Bon déjà, je suis contre cette « innovation » à bord des bateaux car trop couteuse, trop sophistiqué et trop compliqué a installé ! J’aurais donc un regard négatif sur ce sujet en 2024, j’en suis navré mais j’ai eu des dizaines d’expériences négatif, trop de retours… Pour moi, c’est de la branlette marketing d’influenceur de genre de produit sur un bateau. Je ne vous cache pas que j’ai encore aujourd’hui du mal à trouver une batterie aux normes CE et normalisée dans la marine industrielle à prix raisonnable sauf bien évidement les marques Mastervolt ou Victron mais clairement le budget explose dans ce choix …

Il y a deux grandes familles de batteries lithium, l’une est obsolète et ultra dangereuse mais pas chère c’est la LiPo, la fameuse » lithium-ion » ou encore appeler pour tromper le consommateur LFP ! Cycle de vie réduite et est d’usage uniquement pour de la puissance à court terme. Bien évidement c’est la moins chère…

La plus récente, plus stable est la LifePo4, elle est sans nickel ni cobalt. mais beaucoup de pseudo marque importatrice en union européenne trompe le consommateur en écrivant Batterie Lithium ION LIFEPO4 !!!

  • Avantages lithium :
    • Capacité de stockage doublé par rapport au poids de la batterie.
    • Excellente pour un usage de type moteur de traine / Trolling pour la pêche et petits instruments tel-qu’un sondeur de poisson. Mais bien vérifier sa stabilité de chauffe au moins une fois par heure avec le BMS inclus.
    • Soit disant le nombre de cycle supérieur à 5000 mais je n’y crois pas du tout pour les batteries LI-ION.
    • Durée de vie de 5 à 10 ans comme la batterie GEL.
    • Son poids c’est le réel argument positif pour ma part.
  • Inconvénients lithium :
    • Limité et stabilisé par son contrôleur interne dit BMS. Impossible d’utiliser une batterie en condition extrême, en dessous de zéro degrés et au dessus de 50°c si cette batterie est resté plus d’une heure dans cet environnement. Même si le marketing vous dit le contraire faite un essais vous verrez ! Il suffit de la laisser au soleil en été ou bien au congélateur 1 heure …
    • Cout d’installation d’au moins 1000 € à 5000 €. Vous devez vérifier que tout les équipements sont compatibles : Chargeur de quai, installation Chargeur DC-DC, régulateur de panneaux ou éolienne, pont de diode, contrôleur de batterie…
    • Limitation en courant de décharge instantanée, souvent incompatible avec votre moteur thermique, guindeau ou propulseur.
    • Il faut un environnement à température ultra-stable et ventilé entre 20 et 40°c maximum.
    • Elle prend feu à bord et est instable si elle est au contact de l’eau (LFP – Li ION) ou bien fumée hyper toxique et dense qui vous obligera a abandonner votre navire (LIFEPO4).
    • Non recyclable, aucun fournisseurs ou même déchetterie reprennent les batteries lithium !!!
    • Vous devez avoir un contact de proximité extrêmement compétent, en dehors de la zone Europe et USA, pas de compétences… Aucun électronicien marine est compétent, il sait juste vendre, installé et paramétré (et encore…) mais personne ne sait débogué dans le milieu maritime en 2024 en France.
    • Il faut à chaque fois s’assurer que le constructeur agis bien en directe avec vous pour un S.A.V. optimal et être certain qu’il assure la garantie sur votre bateau sur présentation de devis.
    • S’assurer que votre assurance vous couvre avec le lithium à bord.
    • Incompatible avec des résistances comme une climatisation réversible à bord pour des yachts…

3. Consommation d’Énergie

La consommation d’énergie à bord dépend des équipements utilisés : éclairage, réfrigération, instruments de navigation, etc. Une gestion efficace de la consommation au quotidien avec un BMS est essentielle pour maintenir l’autonomie énergétique.

L’accessoire indispensable lorsqu’on met les nez dans cet univers est un contrôleur de batterie (moniteur de parc de batteries ou bien un BMV chez Victron par exemple) qui va vous indiquer :

  • Le stockage restant dans vos batteries
  • La productivité à l’instant T
  • La consommation en temps réel

Ne pas confondre un voltmètre qui indique qu’une tension générale des batteries et un BMV ou un régulateur de panneau solaire qui comme sont nom l’indique vous aidera a diagnostiquer ou manager que la production de vos panneaux !

Bilan Énergétique

Pour un bilan énergétique optimal, il est crucial de combiner plusieurs sources de production et de stockage d’énergie. Par exemple, une combinaison de panneaux solaires et d’un moteur thermique peut fournir une production continue, tandis que les batteries assurent le stockage de l’énergie pour une utilisation ultérieure.

En résumé, chaque technologie présente des avantages et des inconvénients spécifiques. Le choix des solutions dépend des besoins énergétiques du bateau, des conditions de navigation et des préférences personnelles du propriétaire et de son budget alloué !

Si vous avez des questions supplémentaires ou besoin de précisions, n’hésitez pas à demander !