Comment assurer l`autonomie énergétique sur un bateau

Comment assurer
l’autonomie énergétique sur un bateau
Afin d’assurer l’autonomie énergétique d’un
bateau 3 étapes sont nécessaires :
1. Réaliser un bilan énergétique et rechercher les solutions les moins
énergivores afin de diminuer la consommation énergétique.
Ce bilan va nous permettre ensuite de dimensionner la batterie
nécessaire.
2. Choisir des sources d’énergies renouvelables et les dimensionner en
fonction de la capacité de la batterie.
3. Choisir un régulateur de charge de la batterie en fonction du choix des
sources d’énergie
CALCUL DU BILAN D’ÉNERGIE
Pour réaliser un bilan il faut commencer par l'inventaire du matériel électrique utilisé en
relevant pour chacun la puissance nécessaire à son fonctionnement.
Ensuite l'énergie consommée en est déduite en estimant la durée d'utilisation de chacun
des appareils sur une période de 24 heures.
Détail d'un bilan énergétique non optimisé d'un bateau de 11m.
Consommateurs
Puissance
Tps
Consommation
Watts Ampères utilisation
sur 24h Wh
Ah
Éclairage intérieur
Lum. carré central
4
294
100
24,50
8,33
25
2,08
Lum carré évier
Lum. table à carte
20
10
1,67
0,83
2
2
40
20
3,33
1,67
Lumière cabine 1
Lum. cabine 2
20
20
1,67
1,67
2
2
40
40
3,33
3,33
Lum. salle de bain
20
1,67
0,5
10
0,83
Lum. couloir
penderie
Lum.
cabine avant
20
20
1,67
1,67
0,2
2
4
40
0,33
3,33
285
23,75
Éclairage Extérieur
Feu de route proue
10
0,83
0,5
5
0,42
Feux de route poupe 10
Feu de mouillage
10
0,83
0,83
0,5
0
5
0
0,42
0,00
Lumière de pont
Feu de route (mât)
4,17
2,08
0,5
10
25
250
2,08
20,83
29,58
2,08
50
25
Confort /
Équipement
Pompe eau douce
100
8,33
0,25
355
25
Réfrigérateur
45
3,75
6
270
22,50
Hifi
15
1,25
4
60
5,00
Afin d’optimiser la consommation
énergétique à moindre coût la
solution envisagée est de
remplacer :
• l’éclairage intérieur par
lampes fluocompactes.
permettra de diviser par
puissance
absorbée
ampoules
au
niveau
l’éclairage intérieur.
des
Cela
5 la
par
de
• le feu de mât qui fonctionne
pendant 10 h par un feu de
navigation à LED. Cela permettra
de diviser par 10 la puissance
absorbée pour le feu de route.
bilan énergétique optimisé d'un bateau de 11m.
Consommateurs
Puissance
Tps
Consommation
Watts Ampère utilisation
sur 24h Wh
Ah
Éclairage intérieur
Lum. carré central
4
59
20
4,90
1,67
5
0,42
Lum carré évier
Lum. table à carte
4
2
0,33
0,17
2
2
8
4
0,67
0,33
Lumière cabine 1
Lum. cabine 2
4
4
0,33
0,33
2
2
8
8
0,67
0,67
Lum. salle de bain
4
0,33
0,5
2
0,17
Lum. couloir penderie
Lum. cabine avant
4
4
0,33
0,33
0,2
2
0,8
8
0,07
0,67
60
5,00
Éclairage Extérieur
Feu de route proue
10
0,83
0,5
5
0,42
Feux de route poupe
Feu de mouillage
10
10
0,83
0,83
0,5
0
5
0
0,42
0,00
Lumière de pont
Feu de route (mât)
50
2,5
4,17
0,21
0,5
10
25
25
2,08
2,08
355
29,58
Confort / Équipement
Pompe eau douce
100
8,33
0,25
25
2,08
Réfrigérateur
Hifi
45
15
3,75
1,25
6
4
270
60
22,50
5,00
Soit une économie
de 460 Wh
ÉCLAIRAGE EXTÉRIEUR
EXTRAIT CATALOGUE PLASTIMO
ÉCLAIRAGE INTÉRIEUR
EXTRAIT SITE INTERNET SEATRONIC
CHOIX DE LA BATTERIE
Le bilan énergétique nous permet de dimensionner la batterie nécessaire.
Plusieurs critères sont à prendre en compte pour le choix de la batterie :
1. La technologie:
2. Dimensionnement de la capacité.
3. Durée de vie et nombre de cycles.
4. Les dimensions.
5. La masse.
6. Le coût.
Exemple dimensionnement de la capacité :
CONSOMMATION TOTALE POUR 24H : W= 474 Wh
Q = 39,48 Ah
Sachant que la batterie ne doit pas être déchargée à plus de
80 % de sa capacité nominale afin d’optimiser sa durée de vie,
la batterie ne pourra être inférieure à 39,48/0,8 = 49,35 Ah.
Il faudra donc choisir une batterie de 50 Ah
Batterie AGM 12 V 55 Ah
CHOIX DES PRODUCTEURS D’ÉNERGIE
Plusieurs solutions sont envisageables, hydrogénérateur, pile à combustible,
éolienne, panneau solaire…..
Nous avons retenu dans le cadre de cette étude le panneau solaire et
l’éolienne pour leur facilité de mise œuvre et la transposition possible des ces
deux solutions au niveau domestique.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE PANNEAU SOLAIRE
Un panneau solaire fonctionne par un effet photovoltaïque c'est à dire par la
création d'une force électromotrice liée à l'absorption d'énergie lumineuse dans
un solide.
Il en existe de différents types pour une application marine :
Panneau flexible ou semi flexible ils
acceptent une flexion pour épouser les
courbures du pont sur lequel ils peuvent être
fixés directement (résistants au piétinement).
Panneau rigide à fixer sur un
portique orientable ou non.
UTILISATION DE L'ÉNERGIE GÉNÉRÉE
PAR LE PANNEAU SOLAIRE
•Utilisation en stockage
Pour éviter toute opération manuelle, il est judicieux d'utiliser l'énergie produite pour recharger les batteries.
Dans ce cas il est conseillé de passer par un régulateur pour contrôler la charge de la batterie.
•Utilisation en direct
Un panneau solaire peut être utilisé en direct sur un appareil comme une résistance de dissipation ou un chauffe
eau.
Dans ce cas il est important de vérifier que les intensités maximales pouvant être atteintes par le panneau ne
dépassent pas les limites admissibles de l'appareil.
Des appareils électriques classiques tels que des réfrigérateurs ne pourront pas être alimentés sans
l'intermédiaire de batterie. En effet, la puissance fournie par les panneaux solaires sera soit trop faible pour faire
fonctionner l'appareil, soit trop importante ce qui pourra le détériorer.
•Utilisation mixte (stockage et directe)
L'utilisation optimale consiste à utiliser le panneau solaire pour une utilisation directe quand la batterie n'a pas
besoin d'énergie et pour recharger la batterie si celle ci est déchargée. Il existe des dispositifs (régulateurs)
permettant d'orienter la tension de sortie en fonction du besoin.
PRODUCTION D’UN PANNEAU SOLAIRE
Les panneaux solaires sont un moyen efficace et silencieux pour disposer d'énergie à bord
particulièrement l'été. Contrairement aux idées reçues la différence de puissance diffusée par
le soleil entre le nord et le sud de la France n'est pas si significative que cela (25% de moins
en Bretagne par rapport au sud).
Par contre en fonction de la saison, la production varie du simple au triple.
Le tableau ci dessous montre la quantité d'énergie disponible pour un panneau de 100W en
Bretagne en fonction de la saison:
* valeur indicative extraite des relevés de l'Atlas Européen du rayonnement solaire
CHOIX DU PANNEAU SOLAIRE
Comment choisir:
Pour choisir un panneau solaire il faut tout d'abord déterminer ce
qu'il doit apporter en énergie quotidienne (en Ah).
Il faut ensuite définir quel support est le mieux adapté à votre
bateau:
panneau solaire semi rigide (fixation sur le pont)
panneau solaire rigide (fixation sur portique).
A noter que les panneaux solaires peuvent être montés en
parallèle sans aucun problème particulier.
Le choix s’est porté sur un panneau solaire de faible puissance
car celui-ci vient en complément de la production énergétique de
l’éolienne.
Panneau solaire solara rigide 27 watts
Caractéristiques:
* Tension: 12 Volts.
* Puissance: 27 Watt.
* Dimensions en mm: 540*457*35
* Poids: 3 Kg
LES DIFFÉRENTS TYPES D’ÉOLIENNE MARINE
Éolienne tripales
Éolienne multipales
Éolienne à axe vertical
hélicoïdale
PERFORMANCES DES ÉOLIENNES
Influence du nombre de pales d'une éolienne
Moins il y a de pales, meilleur est le rendement (lorsqu'il y a trop de pales, la
pâle précédente perturbe l'air arrivant sur la pale suivante).
Par contre une éolienne avec un plus grand nombre de pales démarrera plus
tôt.
Éolienne à axe vertical
Avec un rendement désormais équivalent voir supérieur aux éoliennes
"classiques", ce type d’éoliennes permet de s’affranchir des limites introduites
par la taille des pales et leur vitesse de rotation.
BRANCHEMENT ÉLECTRIQUE DE L’ÉOLIENNE
Le branchement électrique est très simple car seulement deux fils sont à
connecter.
La puissance d'une éolienne étant variable il est nécessaire d'utiliser un
régulateur pour éviter de surcharger les batteries ou pour exploiter au
mieux l'énergie disponible.
Selon les modèles les régulateurs sont soit intégrés soit déportés de
l'éolienne.
CHOIX DE L’ÉOLIENNE
Le choix s’est porté sur l’éolienne sur l’éolienne Rutland 503, elle se
caractérise par son faible encombrement.
Caractéristiques:
Elle démarre à partir de 5 nœuds de vent.
Puissance délivrée a 20 nœuds de vent : 25 W
Puissance maxi à 30 nœuds de vent : 45 W
6 pales au profil aérodynamique protégées par
un panneau.
Diamètre : 510 mm
Longueur : 220 mm
Poids : 3,5 Kg
PRODUCTION ÉNERGÉTIQUE DE
L’ÉOLIENNE RUTLAND 503
En considérant pour une journée un vent
en moyenne de 15 nœuds (27,8 km/h),
l’éolienne fournira un courant de 1 A.
Soit pour une journée une énergie
(W= U x I x t) de 288 Wh
RÔLE DU RÉGULATEUR
•Réguler la tension à ses bornes en fonction du niveau de charge de la
batterie.
•Limiter le courant de charge.
Dans le but d’optimiser la charge de la batterie afin
d’augmenter sa durée de vie.
PRINCIPE DE
FONCTIONNEMENT
Quel que soit le type de batterie, la
recommandation des constructeurs
est de respecter un cycle de charge
en trois phases.
Boost: Respecter l'intensité maximale admissible par la batterie
Lors de cette phase, le chargeur donne le maximum de sa puissance à la batterie
Absorption : Durant cette phase, la batterie est chargée à tension constante, elle
absorbe de l'énergie en fonction de son état de charge.
Floating : La phase de floating consiste à appliquer à la batterie une tension très proche
de la tension de la batterie au repos. Cette tension peut être appliquée pendant des
années sans que cela porte préjudice à la batterie.
L'intérêt d'appliquer cette tension de lutter contre le phénomène d'auto décharge qui
peut conduire à la sulfatation de la batterie.
CHOIX DU RÉGULATEUR EN FONCTION
DE LA SOURCE D’ÉNERGIE
Régulateurs pour Éolienne
Une éolienne, contrairement à un panneau solaire ne
peut être laissée en circuit ouvert si tel était le cas,
ceci conduirait à la démagnétisation de l'aimant.
Par conséquent, les régulateurs devant être utilisés
fonctionnent selon le principe de la diversion. Le
régulateur est placé en parallèle à la batterie et, en
fonction de la tension aux bornes de celle ci, il dévie
l'énergie en provenance de la source vers la charge
secondaire qui peut être par exemple un chauffe eau.
Régulateurs solaires
Le panneau solaire pouvant fonctionner en circuit ouvert (sans charge) il n’est pas
nécessaire de dévier l’énergie. Le régulateur adapte le niveau de tension en fonction de
l’état de charge de la batterie.
CHOIX DU RÉGULATEUR EN FONCTION
DE LA SOURCE D’ÉNERGIE
Lorsque les 2 systèmes de production éolienne et panneau solaire sont couplés
ensemble pour assurer la recharge d’une même batterie, il existe des régulateurs
capable de gérer ces 2 modes d’alimentation.
Exemple : Régulateur Marlec HRDX 12 V