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Alors que les voitures hybrides à essence / électriques telles que Tesla et Prius ont gagné en popularité et sont devenues des options plus pratiques pour les consommateurs grand public, les fabricants de bateaux ont commencé à faire de même. Les plaisanciers expérimentés ont tendance à apprécier l’environnement aquatique naturel et l’écosystème qui les entoure. Du suivi des marées à la coexistence avec la faune, la conscience écologique est profondément ancrée dans le mode de vie nautique. De nouveaux modèles de bateaux à la pointe de la technologie rendent désormais la propulsion hybride gaz / électrique non seulement réalisable mais agréable.
Dans ce guide, nous examinerons certaines des marques, modèles, moteurs, fabricants et systèmes de propulsion de bateaux qui commencent à chauffer le marché du solaire, de l’électricité / du gaz et des énergies alternatives en 2019 – mettant la durabilité au premier plan des industrie maritime.
Comment fonctionne un bateau électrique hybride?
Un système de propulsion marine hybride est toute combinaison d’un moteur à combustion et d’un moteur électrique. L’électricité peut être produite par un ou une combinaison des éléments suivants: un générateur à moteur à combustion, un générateur éolien, un générateur d’eau remorqué ou des panneaux solaires. Une solution purement électrique avec des panneaux solaires est enviable en raison de son empreinte carbone nulle et de ses faibles coûts d’exploitation et diverses versions de ces systèmes ont gagné du terrain sur les navires à énergie alternative. Les progrès dans le stockage de l’énergie et la technologie des panneaux solaires ont réduit les coûts et l’empreinte physique rendant les systèmes de propulsion à énergie solaire plus utilisables sur les bateaux.
Quels sont les avantages associés aux bateaux hybrides et électriques?
La propulsion à moteur électrique présente de nombreux avantages, notamment qu’elle est plus silencieuse, plus efficace à basse vitesse et moins malodorante. Il est également prévu de réduire les coûts globaux de possession en réduisant ou en éliminant les besoins de changement d’huile et de liquide de transmission, de remplacement de filtre et de roue et de problèmes de démarreur. Il y a moins à hiverner aussi. De plus, contrairement aux moteurs diesel ou à essence, les moteurs électriques fournissent instantanément un couple maximal afin que les bateaux se lèvent plus rapidement dans l’avion. Les conversions du marché secondaire (qui représentent actuellement la part du lion du marché) peuvent utiliser des arbres de transmission et des composants existants, ce qui permet de réaliser des économies lors de la remise sous tension.
Bateaux hybrides et électriques et marché maritime actuel
Comme mentionné, maintenant que les systèmes de propulsion électriques hybrides et purs ont proliféré dans l’industrie automobile, les bateaux hybrides ou électriques commencent à prendre de l’ampleur. Pourtant, le monde marin est un marché de niche relativement petit qui a tendance à suivre plutôt qu’à diriger les autres industries en termes d’innovation. Actuellement, seuls moins de 2% des bateaux intègrent la propulsion électrique ou hybride. Cette lente adaptation est en partie due aux problèmes uniques de la navigation de plaisance. Les bateaux ont une fréquence et une variance d’utilisation différentes de celles des voitures et le marché comprend de nombreux segments (ferries, voiliers, petits raboteurs à grande vitesse, yachts de croisière de grande distance, etc.) où les bateaux sont utilisés différemment, ce qui rend difficile la construction d’une solution adaptée. toutes les applications. Cependant, quelques entreprises essaient de changer tout cela.
Les voiliers à moteur et auxiliaires sont généralement propulsés par des moteurs intérieurs ou extérieurs utilisant du diesel ou de l’essence. Un attrait croissant a été placé sur les moteurs électriques à ces fins – c’est-à-dire les moteurs électriques purs alimentés par de grands bancs de batteries.
Comme pour toute nouvelle technologie, il y a une courbe d’adoption. Les premiers utilisateurs sont les technologues, les visionnaires et les bricoleurs et ils ne représentent qu’environ 15% du marché. En marine, ce sont des marins éloignés qui ont besoin d’une durabilité et d’une autonomie efficaces, mais ce sont aussi des ferries et des bateaux-taxis qui opèrent sur des plans d’eau où les moteurs à combustion ne sont pas autorisés. Viennent ensuite les remorqueurs remorquables, les annexes et les bateaux de pêche ainsi que les bateaux de location pour occuper le marché de la navigation de plaisance sur le marché de l’énergie de milieu de gamme de 25 à 75 pieds.
Quels sont les problèmes de la navigation marine hybride et électrique?
La propulsion électrique n’en étant qu’à ses débuts sur le marché maritime, les solutions disponibles sont rares et coûteuses. Jusqu’à présent, la plupart des bateaux électriques étaient lents et petits et avaient une autonomie très limitée, mais cela est en train de changer. Il y a aussi le problème des infrastructures, qui est le même pour l’automobile: quelle est la gamme de ces nouveaux navires et où se rechargent-ils? Tout comme une Tesla que vous n’auriez probablement pas fait pour un voyage à travers le pays, un bateau peut avoir besoin de bornes de recharge rapprochées pour «faire le plein» rapidement.
La technologie derrière la navigation électrique et hybride
L’utilisation de moteurs électriques à aimants permanents sans balais et les progrès de la technologie des batteries au lithium-ion ont permis de faire des bonds dans la ruée vers l’électrique marine. Les batteries lithium-ion sont deux fois moins lourdes que les batteries plomb-acide et durent trois fois plus longtemps, et les progrès de leur efficacité et de leur stabilité ont été significatifs.
Le constructeur allemand de moteurs électriques Torqeedo s’est associé à BMW et a «mariné» les batteries des séries i3 et i8 du constructeur pour une utilisation dans une variété de bateaux. Ils ont ajouté un cadre d’amortissement robuste pour minimiser les chocs, un système de ventilation pour canaliser les gaz en toute sécurité et une étanchéité à la norme IP67. Les nouvelles batteries vantent une augmentation de 31% de la capacité (densité d’énergie) par rapport au modèle précédent de taille similaire et leur encombrement (environ 5 pi x 3 pi x 6 po) peut être installé même dans les espaces moteurs les plus compacts.
Bateaux hybrides série et parallèle
Actuellement, deux approches s’affrontent sur l’eau: les hybrides en série et parallèles. Le système hybride série intègre un générateur à extension de gamme. Le moteur entraîne le générateur, qui alimente un moteur électrique connecté à l’arbre de transmission – il n’y a pas de connexion mécanique entre le moteur et l’arbre de transmission. Un système parallèle a une connexion mécanique directe entre le moteur et l’arbre de transmission, mais entraîne également un moteur électrique supplémentaire qui fonctionne comme un générateur – sur le même arbre.
La régénération de puissance à extension de gamme peut être accomplie par une hélice à rotation libre, ce qui est facile à faire sur un voilier en mouvement et peut être accomplie en utilisant un seul moteur à la fois sur un bateau à moteur. Le constructeur britannique de moteurs Hybrid Marine propose une troisième option: un système multimode qui combine le meilleur des approches série et parallèle avec un agencement d’embrayages et d’engrenages.
Systèmes de propulsion marine entièrement électriques
Le moteur Deep Blue 100i de Torqeedo est le premier système de propulsion électrique intérieur entièrement intégré, disponible en deux versions – 2400 tr / min pour les bateaux de rabotage plus rapides et 900 tr / min pour les navires à déplacement plus lourd jusqu’à 120 pieds. L’objectif de tout le système, de la barre à l’hélice, est la sécurité et a élargi le marché cible en termes de taille, de vitesse et d’utilisation typique du navire.
Un système de propulsion complet est une combinaison complexe de tensions et qui complique les choses sur l’eau. Par exemple, une installation de moteur intérieur peut inclure tous les éléments suivants:
400 VDC pour la propulsion utilisant la technologie des batteries automobiles
110/240 VCA pour les charges d’hôtel sur AC
24 VDC pour l’électricité embarquée
12 VDC pour «réveiller» les plus grosses batteries et le générateur / prolongateur d’autonomie
commutation bidirectionnelle entre réseaux 24 et 400V
C’est beaucoup de technologie à intégrer dans des coques sensibles à l’espace. Cela ajoute également de la complexité et des coûts.
Fabricants de moteurs marins électriques et hybrides
Les fabricants qui se sont concentrés sur ce marché incluent Torqeedo, basé en Allemagne, qui subventionne la recherche sur les moteurs électriques. Un autre candidat est Elco d’Athènes, New York, qui, comme Torqueedo, propose des moteurs électriques intérieurs et extérieurs. De plus, nous ne devons pas oublier les moteurs de pêche à la traîne classiques Minn Kota qui ont gardé les pêcheurs à la ligne sans émissions pendant des décennies.
Parmi les autres acteurs du marché du moteur figurent l’OceanVolt finlandais, le centre italien du diesel, l’American Electric Yacht et le British Hybrid Marine. Electroprop, basé en Californie, vend des systèmes pré-emballés de 6 et 21 kW que les constructeurs de bateaux peuvent installer dans leurs salles des machines existantes. Le géant suédois des moteurs diesel, Volvo Penta, promet une introduction en 2021 de moteurs électriques installés en ligne entre leurs diesels et leurs pods IPS, et travaille avec le constructeur de catamaran français, Fountaine Pajot, sur un catamaran Lucia 40 à puissance hybride.
De nombreux joueurs recherchent tous l’application qui tue dans la propulsion à énergie alternative marine. Il est probable que quelques-uns survivront tandis que d’autres seront achetés ou disparaîtront sur un marché de plus en plus concurrentiel.
Conceptions de pointe en navigation solaire
Les bateaux entièrement électriques font de grands progrès, mais ils représentent encore une petite partie du marché de la navigation de plaisance. Cependant, des conceptions très promues aident à sensibiliser aux solutions énergétiques alternatives et l’un de ces défenseurs est Touranor SolarPlanet, un catamaran de 102 pieds avec des coques perforantes. Le futuriste Swiss SolarPlanet a coûté 15 millions d’euros lors de son lancement en 2010 et a fait le tour du monde en 585 jours uniquement grâce à l’énergie électrique générée par les 500 panneaux solaires de son pont supérieur. Bien que la vitesse maximale de la conception soit de 14 nœuds, la vitesse moyenne autour du globe était de 5 nœuds.
Après cet exploit impressionnant, le bateau a été donné pour la recherche. Des bateaux comme celui-ci peuvent être uniques, mais ils aident à mettre en lumière ce qui peut être accompli dans la propulsion à énergie alternative et la direction que prend la navigation de plaisance.
Exemples de bateaux électriques et hybrides
En raison des progrès de la conception des moteurs et de la technologie des batteries, la propulsion électrique atteint divers segments du marché de la navigation de plaisance, des petits bateaux planeurs aux grands yachts de croisière à la fois à moteur et à voile. Certains constructeurs de bateaux bien connus ont déjà plongé leurs orteils dans ces eaux énergétiques alternatives.
Bateau électrique Hinckley Dasher
Élégant et élégant, le Hinckley Dasher est un yacht de luxe entièrement électrique. Conçu par Michael Peters, le Hinckely Dasher de 28 pieds a été construit à partir de zéro pour la propulsion électrique. La construction infusée de résine mélange de l’époxy et de la fibre de carbone avec un noyau synthétique, de sorte que la conception ne pèse que 6500 livres. Et le poids est essentiel dans la mobilité électrique.
Le Dasher est propulsé par deux batteries lithium-ion BMW i3 de 40 kWh entraînant deux moteurs in-bord à arbre droit de 80 ch. Ce sont les mêmes batteries utilisées dans l’automobile BMW i3 et devraient durer 9 ans ou 9 000 cycles. Attendez-vous à atteindre 23 nœuds de vitesse maximale ou à naviguer à 8,5 nœuds. La portée maximale à 20 nœuds sera de 40 milles. Quatre heures suffisent pour charger de zéro à sa pleine capacité, ce qui est un peu plus rapide qu’une Tesla.
Yachts hybrides Greenline
Greenline est un leader dans le domaine des yachts hybrides diesel-électriques et solaires depuis des années. Point de repère écologique parmi les constructeurs de yachts, Greenline combine une technologie à la fois traditionnelle et innovante dans leurs systèmes de propulsion hybride. La ligne de yachts Greenline Hybrid est actuellement disponible en huit modèles différents, y compris l’élégant bateau de sport NEO, les cabines familiales de croisière 33, 39 et 40, et les 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupé et 65 OC. Tous ces modèles atteignent le meilleur rendement énergétique de l’industrie.
YACHTS SILENCIEUX
SILENT-YACHTS construit ce que l’entreprise appelle les premiers et seuls yachts de production océaniques entièrement durables à l’énergie solaire au monde. Ces bateaux innovants sont conçus pour être entièrement alimentés par l’énergie solaire seule, offrant une solution alternative révolutionnaire d’énergie propre. La société affirme que sa configuration spéciale de composants garantit que les panneaux solaires produiront plus d’énergie sur une journée moyenne que la consommation totale de propulsion à la vitesse de croisière. Le constructeur de bateaux vante également que tous les appareils ménagers peuvent être alimentés par les panneaux solaires, ne nécessitant aucun diesel ou générateur supplémentaire pour fonctionner.
Bateaux à énergie solaire par Soel Yachts
Soel Yachts, une société néerlandaise, construit des navires solaires et hybrides, y compris des navettes marines. Le Soel Cat 12 de Nouvelle-Zélande ressemble à un bateau ponton avec un panneau solaire sur le toit rigide pouvant transporter jusqu’à 16 passagers. Propulsé par deux moteurs électriques de 30 kW, le modèle peut naviguer à huit nœuds pendant six heures uniquement sur l’énergie stockée. Sous le soleil, l’autonomie est étendue à 7,5 heures à huit nœuds. À six nœuds, l’autonomie passe à 24 heures (et environ 150 milles marins) afin que le bateau puisse rouler la nuit lorsqu’aucune énergie n’est produite ou stockée. La vitesse maximale est de 14 nœuds.
Frascher Mirage 740
Le Frauscher Mirage 740 Air autrichien était auparavant disponible avec un Mercury 350 ch avec entraînement arrière, mais il peut aujourd’hui être équipé du système Deep Blue de Torqeedo qui combine un moteur inboard sans balais à haut régime de 100 kW avec deux batteries BMW i3 Series 40 kW. Les batteries au lithium haute capacité sont empilées les unes sur les autres dans le compartiment moteur à l’arrière. Le Frauscher est idéal pour les zones où la recharge (avec une alimentation à quai ordinaire) est disponible et son système peut charger jusqu’à 75% de capacité en moins de 1,5 heure. La vitesse maximale est de 24 mi / h à 2200 tr / min. La portée est d’environ 20 miles. (Actuellement, le pack d’alimentation électrique ajoute 120 000 $ au prix de base du Frauscher.)
Autres bateaux solaires et électriques
D’autres bateaux électriques (certains avec des panneaux solaires) incluent l’annexe Q Yachts Q30 et le taxi nautique Secret 33. Duffy Boats construit une gamme de croiseurs de loisir électriques depuis 50 ans. Vous en verrez beaucoup dans le service de location dans les zones touristiques lors de croisières cocktails avec leur principal concurrent, Lear.
ElectraCraft produit une gamme de bateaux pontons électriques, et Greenline Yachts, en Slovénie, propose un grand choix de modèles à propulsion hybride ou électrique de 30 à 65 pieds. Le Greenline Hybrid 33 navigue jusqu’à 6 nœuds à propulsion électrique avec six panneaux de 1,3 kW sur le toit rigide et une batterie au lithium-ion, ou jusqu’à 15 nœuds avec un diesel de 150 ch.
Efficacité énergétique des moteurs de bateaux hybrides
Moteurs à combustion économes en carburant pour les bateaux prenant en charge les solutions d’alimentation hybrides
Dans une solution hybride, il existe toujours un besoin pour une certaine forme de moteur à combustion (pour la propulsion primaire ou comme générateur). De plus en plus, les fabricants de moteurs diesel traditionnels se sont concentrés sur l’amélioration du rendement énergétique de leurs moteurs dans les applications intérieures et extérieures et ils sont devenus un partenaire idéal dans les approches hybrides.
Volvo Penta vient de présenter ses moteurs diesel D4 et D6 qui ont été reconfigurés pour une taille plus petite (pour des économies de poids), des émissions plus faibles (pour l’environnement) et une meilleure économie (pour une efficacité énergétique). Pendant ce temps, les fabricants de hors-bord comme Evinrude et Yamaha ont construit des moteurs plus gros avec plus de couple mais un meilleur kilométrage. Il semble que le monde entier essaie de réduire son empreinte carbone même s’il ne l’élimine pas complètement.
Solutions hybrides pour voiliers
Les grands voiliers sont souvent sous alimentation auxiliaire, en particulier lors de l’accostage, de l’ancrage ou de la sortie sur de longs passages sans vent. Les voiliers de croisière à distance ont été les pionniers des solutions d’énergie solaire pour les besoins énergétiques à bord des charges d’hôtel telles que la réfrigération, la climatisation et l’éclairage. Cependant, la propulsion a été un défi. En 2010, le constructeur de catamarans de production Lagoon a expérimenté une conception diesel-électrique, mais il y avait des défis, principalement en raison des capacités de stockage d’énergie (batterie) insuffisantes à l’époque. Lagoon construit la part du lion des catamarans à voile en charter qui sont basés dans des endroits exotiques où le carburant est à un prix élevé et une solution hybride changerait la donne pour l’industrie de la location.
Le constructeur de moteurs in-bord, OceanVolt, propulse toutes sortes de voiliers, y compris les coureurs de voile JBoats, les daysailers de luxe Alerion et les bateaux souvent vus en location comme le Dufour 382 et le multicoque Voyage 480. Pendant ce temps, la série de hors-bord Cruise de Torqeedo comprend des modèles avec une commande des gaz et un système de gestion de batterie basé sur GPS qui signale en permanence l’autonomie restante à des vitesses variables et ne nécessite que deux batteries lithium-ion de 24 volts. Ces hors-bord sont bien adaptés aux voiliers plus petits et plus légers pour les manœuvres rapprochées et la conduite de courtes distances, mais les bateaux à moteur en ont également bénéficié.
À la pointe de la technologie, le constructeur de catamarans à voile haut de gamme, Gunboat, a lancé Moonwave, qui teste une centrale électrique hybride avec un générateur diesel de secours. Avec les batteries BMW i8, Moonwave utilise l’électricité pour la propulsion ainsi que pour ses grands besoins hôteliers, ce qui rend difficile de rester complètement électrique pendant de longues périodes.
L’avenir du nautisme hybride et électrique
La technologie peut être compliquée et le taux d’adoption peut encore être inférieur à 2%, mais le changement se produit à un rythme accéléré avec l’introduction de percées dans l’expertise des batteries, la conception des moteurs et les matériaux de construction de coque légers. Des bateaux électriques, hybrides et solaires rapides, propres, silencieux et économiques seront bientôt à la portée des plaisanciers du monde entier.