Produire son énergie en voilier pour devenir autonome

Qui dit bateau de voyage dit autonomie et qui dit autonomie dit production d’énergie! Eh oui!

Pas facile de s’y retrouver dans l’entrelacs de câbles qui encombrent vos vaigrages et qui s’emmêlent autour du tableau électrique, nous allons essayer de faire le point et de vous expliquer comment nous avons mis en place le réseau électrique de Cirrus et de Daru.

Energie-a-bord

1. Faire simple et efficace.

Sur Cirrus, un petit voilier de 9 m nous avions fait le choix de simplifier au maximum le réseau.  Afin d’économiser, d’alléger et de pouvoir intervenir facilement en cas de problème.

Tout ce qui n’était pas utile à nos yeux n’a pas trouvé de place à bord :

  • Pas de frigo (aujourd’hui sur Daru ça a changé, nous en avons un et ce n’est pas désagréable de s’en servir quand il y a assez d’énergie)
  • Exit le guindeau électrique (je vous accorde que ça dépend de la taille du bateau aussi !)
  • Et pas de chauffe-eau (ceci a aussi changé, mais comme il goutte sur le circuit électrique nous ne nous en servons jamais)
  • Réseau d’eau avec des pompes à pied et manuelles (maintenant sur notre palace on a tout en double mais la pompe à pression goutte et pose les mêmes problèmes que le chauffe-eau alors nous restons simples et l’avons déconnecté)
  • Ampoules LED partout à l’intérieur et en tête de mat
  • Equipements de navigation minimaliste : tout petit ordinateur alimenté en 12V, VHF AIS, GPS noir et blanc.
  • Un pilote électrique sur vérin, réservé à un usage avec le moteur. Pour le reste nous avons un régulateur d’allure qui ne consomme aucune énergie électrique.
  • Un convertisseur pour dépanner si on doit charger un ordinateur ou les batteries d’un appareil photo.

Vous l’avez compris, moins on a de matériel et de réseaux plus facile sera l’installation (quoique … c’est souvent compliqué de faire simple).

Plus on s’allège moins on aura besoin de puissance, donc les batteries seront moins grandes, moins chers, les panneaux plus petits etc.

2. Faire le bilan de ses consommations

Une fois les choix de consommateurs réalisé nous pouvons dresser un bilan des consommations qui permettra de dimensionner les besoins énergétiques. Il faut évaluer le temps d’usage de chaque poste, en mode navigation et mouillage par exemple pour connaître le cas le plus défavorable. Voici deux sites qui possèdent des tableaux assez bien fait pouvant aider à faire le bilan :

Sur LR SOLAIRE c’est très clair:

http://lrsolaire.blogspot.com/p/chaque-configuration-etant-unique-nous.html

Vous constaterez qu’il vous faudra dans la pratique regarder sur les boîtes et notices de votre matériel pour en connaître la consommation… un peu de travail pratique !

Je vous mets aussi ici le bilan que nous avions réalisé, même s’il n’est pas très précis ça suffit pour se rendre compte.

Bilan global :  http://cirrus-en-voyage.com/calcul_bilan_energie-daru/

Bilan sur 24 h : http://cirrus-en-voyage.com/bilan_energie_24h-daru/

Merci LR SOLAIRE pour ces tableaux faciles!

3. Vérifier le réseau électrique existant

Une fois les types de producteurs d’énergie choisi il faut les insérer dans le circuit électrique de votre voilier. Il convient de faire le point sur l’existant car ce n’est pas parce que nous sommes en 12V que les risques d’incendies dû à des courts circuits sont inexistant. Il faut vérifier les branchements, éviter les dominos, contrôler la corrosion et la continuité de chaque câble. Ceux-ci doivent être correctement protégés et il ne faut pas que les fils puissent se toucher.

Le tableau doit être clair, il doit être possible de couper le courant pour chaque composant, les noms doivent apparaître pour qu’on puisse toujours tester aisément le circuit en cas de panne. C’est une question de confort mais surtout de sécurité.

Le mieux pour faire le point sur le réseau, le comprendre est de le tracer sur papier. Vous pouvez ensuite intégrer les modifications qui vous conviendraient.

Schéma électrique voilier
Schéma électrique existant CIRRUS
Nouveau circuit électrique
Nouveau circuit électrique
Idée de circuit électrique de remplacement
Idée de circuit électrique alternatif

Par exemple sur Cirrus un grand tableau électrique était présent à bord, ainsi qu’un tableau de répartition assez bien numéroté et claire. Sur un voilier en aluminium il n’y a pas de plaque de masse et le réseau est dit « bipolaire », il nous semblait essentiel d’ajouter des coupes circuits bipolaires dans le circuit. Et comme les méthodes de charge de la batterie allaient varier il nous fallait aussi un répartiteur, un contrôleur de charge etc.

Aujourd’hui on ajouterai à l’installation une ou deux prises allume-cigare ou des prises usb qui permettront de charger directement les téléphones et autres tablettes.

Chaque nouveau consommateur devra être évidement équipé des fusibles adaptés et trouver sa place sur le tableau.

4. Diversifier les moyens de production d’énergie

Nous avions longuement réfléchi, comparé les différents modes de production et avions finalement opté pour l’achat d’une éolienne Rutland 913 d’occasion. Elle nous semblait lourde pour notre petit bateau mais nous avions imaginé que le vent serait de toute façon notre meilleur allié dans les navigations au nord. Mais heureusement, un ami nous a gracieusement équipé de panneaux solaires et d’un régulateur adapté. Les 2×40 watt de panneaux se sont trouvés amplement suffisant et bien plus léger à mettre en place que l’éolienne. En fait il fait jour 24h sur 24h en Norvège à la période de l’année où nous y allions (et il a fait très souvent un temps clair) et sur la deuxième partie de notre périple (tour de l’Atlantique) il y avait beaucoup de soleil. Nous n’avons absolument jamais eu besoin d’utiliser le moteur pour recharger la batterie.

L’éolienne a attendu sagement le prochain bateau et nous l’avons monté avant de quitter la Méditerranée l’an dernier. Comme nous avions des problèmes d’alternateur elle nous a un peu sauvé la mise pour conserver la charge de la batterie mais il y avait toujours trop peu de vent pour assurer un usage normal (avec charge de l’ordinateur pour pouvoir travailler par exemple). Là encore des panneaux solaires auraient été plus efficaces… par contre, cet été dans les Hébrides Extérieures elle a tourné si longuement et si vite que nous nous sommes enfin félicité de notre investissement.

Là encore des panneaux solaires auraient été plus efficaces… par contre, cet été dans les Hébrides Extérieures elle a tourné si longuement et si vite que nous nous sommes enfin félicité de notre investissement.

C’est un peu bruyant mais quand il y a du vent c’est super efficace. Conclusion : il nous faudrait aussi des panneaux solaires pour équilibrer, mais en attendant ça marche à peu près comme ça ! Il faut dire que Daru est considérablement plus grand et possède plus de goodies, donc nous consommons plus d’énergie et avons besoin de diversifier les méthodes de charge.

5. Tour d’horizon des méthodes de charge :

Panneaux solaires

Il existe plusieurs type de panneaux solaires sur le marché, concentrons nous sur les plus efficaces pour nos voiliers qui disposent souvent d’une surface limitée :

  • le cristallin : polycristallin et monocristallin (meilleur rendement)
  • le backcontact : cellules monocristallin avec les jonctions, soudures sur l’arrière du panneau ce qui donne une ssurface de travail du panneau bien plus grande et efficace
  • le flexible : peut se trouver avec différent type de cellule et en backcontact

Nous avions opté pour des panneaux rigides backcontact de 40 W de rendement crête (dans les meilleures conditions). Donc nous disposions de 80 W crête, ce qui était amplement suffisant.

Le régulateur, de type MPPT sont très efficaces et permettent de limiter la perte d’énergie. Ils ont un rendement supérieur aux PWM bien que ceux-ci fonctionnent aussi (et sont moins chers !). Attention à choisir un régulateur bien adapté au courant de sortie.  

Installation : les panneaux n’étaient pas très larges, aussi avons-nous choisi de les fixer le long des balcons arrière avec des fixations pour tuyaux d’arrosage et un bricolage de pattes en aluminium et de scratch. Bizarrement cette bidouille a assez bien tenue et permettait différent réglage du panneau puisqu’il pouvait pivoter autour du balcon. Un jour nous nous sommes pris une énorme vague sur l’arrière qui a plié les balcons mais n’a pas abimée les panneaux. Le verre trempé de la surface est donc bien solide.

Panneaux solaires Cirrus

Si vous avez un portique autrement c’est idéal.

Il faut veiller à installer des connecteurs étanches, on peut même les mettre dans une boîte étanche en plus, ça ne fait pas de mal.

Connecteurs étanches panneau solaire

Plus d’informations auprès de notre installateur : http://lrsolaire.blogspot.com/p/nos-produits.html

Eolienne

Le rendement d’une éolienne est intéressant puisque de toute façon ce que nous cherchons c’est le vent ! Aujourd’hui il paraît que les coûts ont bien baissés, on peut aussi se laisser tenter par une fabrication maison : https://www.bastamag.net/Comment-auto-construire-son

Mais attention à la choisir « marinisée ». On trouve des modèles très peu chers mais si l’éolienne rouille et se bloque aux bouts de quelques semaines…

Couplée à des paneaux solaires (on peut même trouver des régulateurs communs) vous serez autonome et parés à presque toutes les conditions météo.

Installation : deux difficultés principales : la hauteur et le bruit. En effet, il faut trouver des moyens de réduire les vibrations liées au mouvement de rotation (attention aussi, certains modèles sifflent !). Voici quelques idées : https://www.hisse-et-oh.com/forums/forums-techniques/messages/659548-une-eolienne-sur-un-petit-bateau

Il faut ensuite la placer à un endroit et à une hauteur qui permettra de ne pas se faire trancher comme un vulgaire saucisson. Ni de se faire arracher les cheveux de la tête. Donc la hauteur minimale du bas des pales c’est au-dessus de nos têtes, et on évite de lever le bras quand elle tourne !

Eolienne sur Daru
Haubannage rigide
Eolienne Daru
Et là ça tourne…

La fixation sur un mat avec des haubans rigides fonctionne très bien. Le mieux reste sans doute aussi le portique.

Des calculs savants (plus ou moins hein !) pour en savoir plus et évaluer le modèle qu’il faut : http://cirrus-en-voyage.com/cirrus-electricite-et-puissance-eolienne/

Alternateur

Ca parait bête mais il ne faut pas oublier qu’en côtier on fait tous les jours un peu de moteur pour entrer au mouillage ou au port et que dans bien des cas ça peut suffire à remplir les batteries tout au long des vacances !

Alternateur d’arbre

J’en parle car nous en avions un installé sur Daru. Ce n’est plus guère à la mode mais le principe est simple : un second alternateur est installé et raccordé à une poulie fixée sur l’arbre du moteur. On peut laisser l’arbre tourner en navigation (même si ça ralenti, vibre et énerve) et ça produit de l’énergie ! Par contre c’est éprouvant pour les nerfs, potentiellement ça use plus vite l’inverseur et ça pourrait aussi désaxer l’arbre. Mais l’idée n’est pas mauvaise je trouve. Toujours est il que nous n’avons jamais eu l’occasion de tester car il nous fallait sortir l’arbre pour enlever le moteur et la poulie étant bloquée dessus il a fallu la réduire en miette… nous n’avons donc jamais réinstallé le système. Et de toute façon je ne pense pas que nous sommes de bons candidats à la navigation avec vibrations…

Hydrogénérateur

C’est magique, c’est fantastique, on traîne une hélice sous l’eau qui freine un peu mais produit un max. SI on navigue ça marche bien mieux que tout le reste, il y en a même sur lesquels on peut adapter un aérien pour le transformer en éolienne. Le seul inconvénient… le budget pour l’achat de ces petits bijoux.

Un comparatif ici si le sujet vous intéresse : https://www.swi-tec.fr/pdf/Test-Voiles-et-Voiliers-HC-2017.pdf

Groupe électrogène

Un moteur pour produire de l’électricité, ça pollue bien mais je vois un avantage à en avoir un petit en secours : faire fonctionner une meuleuse ou un poste à souder n’importe où dans n’importe quelles conditions.  Nous n’en avons pas mais si un jour on possède un gigantesque bateau on s’équipera surement d’un engin pareil !

6. Etre le plus écolonome possible

Equipement de navigation :

L’équipement de navigation ne tourne en permanence que lorsqu’il est 100% utile. En côtier par exemple. Au large nous faisons le point toutes les 20 minutes environ sur l’AIS, parfois sur l’écran de l’ordinateur, mais le reste du temps le matériel reste en veille.

Aujourd’hui, sur Daru nous sommes équipé d’un petit Raspberry Pi et d’un petit écran tous les deux alimentés en 12V, la consommation de ces deux éléments est faible et associés à un simple GPS et une VHF AIS ils forment un ensemble de navigation complet et peu consommateur.

Eclairage led :

A l’achat du bateau toutes les ampoules étaient halogènes. Elles sont très simples à échanger contre des leds. Soit le culot de l’halogène est le même que le culot des ampoules leds, soit on peut remplacer le culot pour quelques centimes. Il faut seulement veiller à acheter des ampoules leds qui résistent aux variations de tensions (avec une plage de voltage plus large que 12V). Je déconseillerai aussi les premiers prix, nous avons fait par deux fois l’expérience d’ampoules qui chauffent beaucoup trop et se mettent à clignoter avant d’arrêter de fonctionner. Visez un prix de 4-5 € pour des ampoules dont la puissance d’éclairage est autour de 20 Watt (mais la consommation est bien moindre bien sûr !). Cette puissance est très agréable pour y voir un peu clair. Préférez la couleur « blanc chaud », sauf si vous appréciez l’ambiance arrière cuisine de boucherie. 10 watt suffisent pour l’éclairage de lecture de la cabine avant ou pour le coin toilette.

Feux de mat :

Une nuit, en plein milieu de l’Atlantique nous avons croisé un voilier. Celui-ci a allumé ses feux de navigations à environ 0,5 miles de nous avant de nous rattraper. En passant nous avons conversé sur la VHF puis il nous a salué et annoncé que maintenant qu’il était passé il coupait à nouveau ses feux de navigations pour économiser ses batteries. Question : sachant qu’il est passé à 50 mètres de nous et que nous n’avions pas croisé de bateaux depuis 10 jours, que pensez-vous qu’il aurait pu se passer si nous avions fait comme lui et coupé nos feux de navigations pour la nuit ? L’histoire ne dit pas si ce marin économisait ses batteries pour utiliser son radar… mais tout de même !

Donc, ne lésinez pas et achetez de bons feux de navigation à leds, ils ne consomment rien et peuvent être laissé allumer sans stress.

Régulateur plutôt que pilote :

Un régulateur d’allure est peut-être moins précis et aussi cher qu’un pilote électrique mais que de contraintes techniques et énergétiques en moins ! Mais chacun fait comme il préfère.

Idée bonus :

Pour des raisons de sécurité nous embarquons maintenant aussi une ou deux petites batteries portables pour charger les smartphones. Elles peuvent toujours servir pour dépanner en cas de panne générale de circuit (si tout à pris l’eau par exemple, ou que la batterie est morte). Aujourd’hui les téléphones font GPS, ordinateur de navigation et peuvent être utilisés en secours.

Nous avons toujours à bord un jeu de cables avec des pinces crocodiles qui peuvent servir à brancher quelque chose en direct sur une batterie, ou à coupler les batteries moteur et servitude en cas de besoin. Des coupleurs existent mais ça ne nous emblait pas utile d’ en installer un.

Embarquez des piles rechargeables ainsi qu’un chargeur pour vos frontales, c’est un peu mieux que de jeter des piles tout le temps (et on en consomme pas mal lors des longues navigations). Ou sinon il existe surement des frontales rechargeables ajourd’hui !

Pour des raisons de sécurité nous avons une petite VHF portable. Nous avons choisi un modèle à batterie mais sur lequel on peut ajouter un module avec des piles. Celui-ci est présent dans le grab bag.

Contrôlez régulièrement la charge de vos batteries ainsi que de tous les éléments de sécurités que vous avez sur batterie (balise, téléphone satellite, GPS, etc.)

7. Choix d’une batterie

Batteries AGM

Vous savez quoi ? J’ai la flegme d’en parler moi-même, surtout qu’on trouve vraiment beaucoup d’informations ailleurs. Internet c’est fantastique. Voici donc des liens pour choisir votre technologie de batteries (les nôtres sont AGM) et nous en avons une pour la servitude et une seconde pour le démarrage (moindre capacité). On a de quoi en installer une troisième mais pour l’instant Bonne lecture :

https://www.bateaux.com/article/29654/choisir-batterie-bateau

https://www.hisse-et-oh.com/articles/79-comment-choisir-des-batteries

https://www.accastillage-diffusion.com/conseil/batteries.html

http://www.plaisance-pratique.com/l-electricite-a-bord

http://competition1666.mmmgates4.icu/?utm_campaign=oxxGrJ1EO8rl_lkgHhDHtdaJe-6y3ml38Z-1ZX9QaLo1&t=main9_4d416e2c0c

  • Pour plus d’informations sur les spécificités concernant l’électricité sur les voiliers aluminium vous pouvez lire ceci (entre autres!):

http://www.actunautique.com/2015/11/voiliers-de-grand-voyage-aluminium-de-l-importance-d-un-reseau-electrique-de-tres-haute-qualite.html

https://www.hisse-et-oh.com/forums/forums-techniques/messages/130265-corosion-electricite-et-bateau-alu

http://seme.cer.free.fr/plaisance/electrolyse-coques.php

Cet article a 1 commentaire

  1. Bonjour Maud, ça alors c’est une bonne réflexion sur les problèmes d’énergie a bord. De mon temps ……au début ,il y a longtemps: pas de moteur , pas de frigo, pas de gps, une godille pour sortir des ports, des conserves pour nourrir l’équipage, un cubit de rouge et quelque bouteilles au frais dans les fonds, un sextant, des tables de calcul et l’estime….un point le soleil au plus haut , une droite de hauteur avec une translation estimée et la position , mais aussi un pilote aérien ou avec le brise 31 au prés un renvoie de l’écoute de foc sur la barre avec un bon sandow .
    Claude CDB en77

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