Bateaux électriques – le futur est là

Pouvez-vous faire fonctionner votre bateau, y compris son moteur, entièrement à partir d’énergies renouvelables? 

Imaginez être capable de parcourir les coins les plus reculés de la Terre sans avoir à chercher un cylindre de gaz de cuisson ou une recharge de diesel. De nos jours, cela est tout à fait possible, car votre cuisine et votre moteur principal puissant peuvent être entièrement électriques, et le groupe de batteries lithium-ion moderne peut être rapidement rechargé par une combinaison de panneaux solaires, d’éoliennes et d’une hélice à roue libre sous voile.

Le sloop en aluminium Seaweed a été équipé d’un moteur de 10 kW de Hybrid Marine basé sur l’île de Wight. Sur un passage de 24 heures à 7,3 kt, elle créerait 8,4 kWh

Nous avons toujours eu des yachts capables de produire leur propre électricité à partir d’énergies renouvelables, bien sûr, et comme les appareils électroménagers à bord se sont multipliés, il en va de même pour la demande d’énergie hors réseau. Mais l’objectif ultime de remplacer de manière fiable le moteur diesel par un moteur électrique équivalent s’est jusqu’à présent révélé insaisissable. Bien qu’un yacht nécessite très peu de puissance pour atteindre la vitesse de coque dans des conditions calmes, il aura encore besoin d’environ 3 ch par tonne pour se plonger dans une mer lourde. De nombreux plaisanciers préfèrent également avoir beaucoup de grognement en réserve, donc un yacht moderne de 40 pieds (12 m) emballera généralement entre 55 et 80 ch (72 à 104 kW).

L’Arcona 380Z dispose de 1000 W de panneaux solaires installés dans la grand-voile, complétés par d’autres sur les longerons et le pont

L’alimentation d’un moteur électrique relativement charnu (10 kW / 13 ch +) pendant n’importe quelle durée nécessite une grande batterie de batteries, et des charges élevées peuvent rapidement les vider. À ce jour, le problème de la propulsion électrique dédiée a été celui de la gamme, donc un compromis pratique a été trouvé avec une installation hybride. Un moteur à combustion de petite à moyenne taille prend en charge le service de propulsion en période de forte demande ou lorsque les batteries sont épuisées. Le moteur fait également tourner le moteur électrique comme générateur. Une fois les batteries rechargées, les appareils électriques sont à nouveau disponibles pour un fonctionnement silencieux. En raison de la nécessité d’un «prolongateur d’autonomie» supplémentaire, la propulsion électrique a généralement été un complément pour un yacht de croisière, et non le seul fournisseur.

La voile électrique et le système de gestion de l’énergie à bord de l’Arcona 380Z permettent au yacht de fonctionner à 4 kt sous l’énergie solaire seule et un simple contrôleur fournit une puissance instantanée sans boîte de vitesses encombrante requise,

L’essor de la technologie

Mais tout cela change, et un bateau sans combustibles fossiles est désormais possible grâce aux énormes avancées du marché des véhicules électriques. Les nouveaux moteurs à jante et sans balais fournissent plus de couple pour moins d’énergie, tandis que les nouvelles batteries au lithium peuvent stocker une capacité plus élevée et, surtout, un cycle profond à plusieurs reprises sans dommage. Tirer le meilleur parti de tous ces actifs est la nouvelle génération de contrôleurs numériques, qui gèrent le flux et le reflux de l’énergie avec une intelligence prédictive. Tout cela signifie que tous les amplis possibles sont extraits du système renouvelable, soigneusement stockés avec un minimum de déchets, puis utilisés à bon escient par le moteur.

Un hybride parallèle typique, où un puissant moteur électrique est jumelé à un moteur diesel conventionnel

Pour prouver la science, un groupe d’étudiants français vient de faire le tour du globe dans un yacht équipé d’un système de propulsion entièrement électrique et conçu pour se recharger principalement en se déplaçant dans l’eau. Parallèlement, des sociétés telles que Oceanvolt (Finlande) et Electric Yacht (Californie) ont été créées pour fournir des solutions entièrement électriques pour des bateaux d’une longueur maximale de 60 pieds (18 m). Des dizaines de yachts ont déjà été électrifiés, et à chaque conversion réussie, plus de leçons sont apprises.

Le constructeur autrichien de yachts Frauscher a été le premier à exploiter la pile à combustible pour fournir une journée complète de conduite à partir d’hydrogène d’origine renouvelable

Pour les propriétaires de ces yachts convertis, il ne s’agit pas vraiment d’économiser de l’argent. Comme l’a révélé le projet Hymar financé par l’UE, il n’y a pas beaucoup d’économies liées à l’installation d’un système hybride, principalement parce que le kit reste relativement spécialisé et encore assez cher. Au lieu de cela, il s’agit des joies d’une croisière douce et silencieuse avec zéro émission, un entretien continu minimal et une grande réserve d’énergie électrique pour les charges domestiques. Un autre bonus est la livraison instantanée de la conduite, qui peut faire passer un yacht de l’arrêt à la vitesse de flanc en quelques secondes, utile dans les situations de collision. Il peut également être utile de faire tourner l’hélice à quelques tr / min sans engager une boîte de vitesses maladroite pour des manœuvres de précision.

Développer la technologie des batteries

Sur le marché maritime, le constructeur néerlandais Mastervolt a été le premier à ouvrir la voie à la batterie lithium-ion pleine taille, disponible en 12V ou 24V, et maintenant dans sa deuxième génération, la gamme Ultra. Ces batteries auraient un cycle de vie d’au moins 2 000 décharges profondes pouvant atteindre 80% de décharge, mais avec un tiers du poids d’une conception au plomb-acide équivalente. Une électronique complexe sur chaque cellule garantit un équilibrage parfait et aucun risque de surcharge.

Mastervolt a été le pionnier de la batterie lithium-ion marine, offrant un poids léger avec une décharge profonde, idéal pour la propulsion

Ailleurs, les scientifiques ont fait une percée avec la batterie lithium-air, qui utilise l’oxygène comme l’un des réactifs. La réclamation est une batterie qui peut éventuellement être fabriquée pour un cinquième du prix et un cinquième aussi léger que le lithium, mais pourrait faire fonctionner les téléphones, les voitures et les bateaux cinq fois plus longtemps.

D’autres recherches explorent la physique d’autres matériaux, comme le magnésium, les «nanofils» d’or, l’ion sodium et la formulation de carbone, le graphène. La société espagnole Graphenano a développé une batterie polymère graphène appelée Grabat, qui représente 33% du poids du lithium-ion et quatre fois la densité d’énergie. Mieux encore, les batteries sont censées se recharger 33 fois plus rapidement que le lithium-ion et conserver plus de 80% de leur capacité après des milliers de cycles.

Cooper Anderson, propriétaire du Gulfstar Sailmaster 39 sloop Panormos, a trouvé qu’un moteur électrique 10kW (13hp) Quiet Torque était facile à installer et offre une autonomie remarquable

En outre, la technologie des piles à combustible à hydrogène a également progressé. La version ST Saw travaillait dans un bateau à moteur de 5 kW, fournissant 5 nœuds pour une journée complète de conduite.

Progrès dans les moteurs électriques

Les percées se poursuivent dans le monde des moteurs électriques, l’une des plus récentes étant celle de Siemens. Fait inhabituel, ce moteur a été conçu pour l’industrie aéronautique et, avec un poids de seulement 50 kg, fournit une puissance continue de 260 kW (348 ch), environ cinq fois plus de puissance que les systèmes équivalents. De plus, il est livré à seulement 2500 tr / min, de sorte qu’il peut être connecté directement à l’hélice sans transmission.

Torqeedo a développé sa gamme pour inclure des moteurs capables de raboter des vitesses

Certains moteurs marins nécessitent toujours leurs propres systèmes de refroidissement, à la fois en mode d’entraînement et en mode de régénération, mais d’autres, tels que les lecteurs de pod et les lecteurs de jante, fonctionnent à l’extérieur du bateau, sont donc refroidis par boîtier et, en prime, orientables.

Le marché des moteurs hors-bord a également connu un certain nombre d’innovations, en particulier de la société autrichienne Torqeedo, qui peut désormais proposer des moteurs électriques sans balais (synchrones) jusqu’à 80 ch. Torqueedo a lancé pas moins de six nouveaux systèmes de propulsion cette année, répondant à la demande croissante de moteurs hors-bord et pods basse tension pour les bateaux de loisirs et les bateaux commerciaux.