Motorisation électrique pour bateaux (3/3)

- la motorisation hybride

3 AVRIL 2021

Rédigé par François Meyer - ActuNautique Magazine

La question de l'encombrement et du poids des marchés de batteries limite fortement l'autonomie des navires de plaisance. Pour y pallier, on peut installer un générateur… Diesel ! Au-delà du paradoxe qui semble émerger, penchons-nous sur cette solution dont la souplesse n'a d'égale que l'efficacité.

Dossier spécial bateau motorisation électrique :

1. Motorisation électrique pour bateaux (1/3) - Généralités sur les bateaux électriques

2. Moteur bateau électrique (2/3) - Le 100% électrique

3. Motorisation électrique (3/3) - Motorisation hybride

 

 

Qu'est ce qu'une motorisation hybride ?

Une telle motorisation combine un moteur électrique et ses organes de contrôle, ses batteries et un générateur capable de les recharger au fur et à mesure de leur décharge.

Avec un groupe diesel d'une puissance compatible avec celle de la propulsion électrique, on pourra recharger les batteries au fur et à mesure de leur décharge.
L'autonomie globale devient celle du générateur diesel.

Prenons l'exemple d'un voilier de 40'

Une motorisation électrique de 10 kW, représente 14 HP qui équivaudrait, pour un diesel, à 28 HP. Une telle motorisation tout électrique nécessite un parc de batteries d'une capacité au moins égale à sa puissance, soient 10 à 20 kW en tout électrique. Un générateur de 10 kW consommant moins de 1,5 L/h à plein régime s'avère capable de recharger les batteries chemin faisant. Couplé à un réservoir de 100 ou 150 L, ce sont 50 ou 75 heures d'autonomie à plein régime.

Le paradoxe du générateur diesel sur un bateau électrique

Si la présence d'un générateur diesel, à bord d'un voilier électrique, peut donner l'impression de substituer un diesel par un autre, il n'en est rien dans les faits.
Nous avons vu qu'en termes de puissance, pour pousser un bateau, un moteur électrique équivaut à un diesel d'une puissance inférieure de 50%. Ce ratio se retrouve avec le générateur destiné à charger les batteries. Ce dernier ne représente alors plus que 50% des puissances et consommations d'un diesel destiné à la propulsion.
L'apparent paradoxe n'en est pas un car on divise consommations et émissions par deux par rapport à une propulsion diesel, et on dispose d’une solution de chargement embarquée du système de servitude.
On évoque ici les générateurs diesel, mais des générateurs d’autres types, tels que les piles à combustible arrivent sur le marché. Les puissances disponibles actuellement ne permettent pas, pour le moment, d’étaler la demande des systèmes de propulsion électriques.

Le dimensionnement du générateur

Dans la pratique, on a rarement besoin de disposer de la puissance maximale pendant des dizaines d'heures. Compte tenu de la courbe de couple, très rare, des moteurs électriques, un fonctionnement à mi-régime peut offrir une vitesse de près de 6 nœuds sur un monocoque.
Un groupe d'une puissance de 5kW assurera alors une recharge, chemin faisant des batteries moteur. La consommation d’un tel générateur comme le Fisher Panda 5000, un monocylindre de 0,30 L de cylindrée est extrêmement faible, inférieure à 1 L par heure.

Les générateurs sont souvent déjà à bord !

Les spécialistes de l’autonomie électrique à bord, comme Michel Nave d’e-Nave Systems, concèdent qu’il est désormais avéré que bien des catamarans et des voiliers de voyage ou de croisière sont désormais équipés de générateurs.
Ainsi, la décision de passer à l'hybride, sur un bateau neuf, revient, concernant le générateur, à en installer un plus puissant, tout simplement.

Quelques exemples de navires de plaisance hybrides

L'Élan GT5 hybride de Andrew Kuehlmann, le directeur technique de Tesla

Conçu pour des sorties à la journée ou en long weekend, l'Élan GT5 dispose d'un Saildrive Torqeedo de 25 kW (basse tension 48 V) couplé à deux batteries, de 10 kWh chacune, rechargées par un générateur de 11 kWh. Ce moteur électrique correspond à un équivalent diesel de 50 HP.
L'objectif était de disposer d'un bateau très manœuvrant au port.
Notez que l'Élan GT5 diesel est équipé d'un moteur de 37 ou 42,5 kW.

Dufour 382 Hybride

Le propriétaire américain de ce voilier de 11m et 7 tonnes navigue dans la baie de Chesapeake. Il pratique la voile le weekend ainsi que lors de la semaine de croisière.
Le bateau a été équipé par Oceanvolt d’un saildrive de 15 kW (48 V) ainsi que de 14 kWh de batteries. Un générateur de 8 kWh complète l’ensemble et donne au bateau une autonomie de plus de 150 h au moteur à 4 ou 5 nœuds grâce aux 150 L du réservoir de gazole d’origine !

Arcona 410

 

Autre stratégie hybride sur cet Arcona 410, plus grand et aussi lourd que le Dufour 382.
Ici, on a besoin de manœuvrer pour entrer et sortir du port, mais le bateau, puissant, marche très bien

sous voiles et sait profiter des petits airs. Résultat : une bonne hydrogénération et un système Oceanvolt moins puissant que sur le Dufour. Moteur sail drive 10 kWh (48 V), batteries 8 kWh et générateur de 6 kWh.

Moonwave, un catamaran Gunboat 60 hybride

Certains multicoques légers bénéficient d’immenses avantages par rapport aux monocoques lorsqu’on les motorise électriquement. Rapides, ils atteignent facilement les 8 nœuds et génèrent une très forte hydrogénération. Démarrant à la voile avec très peu d’air pour atteindre des vitesses décentes avec peu de vent, ils naviguent souvent à 100% à la voile. Légers et élancés, seules leurs fines coques sont immergées et présentent une surface mouillée moindre que bien des monocoques.
Ce catamaran réalisé par Torqeedo en 2017 pèse 15 tonnes.
Il dispose de deux moteurs saildrive de 25 kW (400 V) alimentés par une batterie de 40 kWh. Un générateur de 20 kWh permet un chargement en marche au moteur à vitesse réduite, 6 nœuds, dans cet exemple.