L’électricité joue un rôle essentiel à bord d’un bateau, tant pour la navigation que pour le confort des occupants. De nombreux équipements et systèmes à bord dépendent de l’électricité pour fonctionner correctement. L'installation des panneaux photovoltaïques est en train de gagner du terrain actuellement.
Les Besoins Électriques à Bord
Les voiliers, les yachts, les péniches ont besoin d’électricité pour optimiser le confort à l’intérieur (système de climatisation, réfrigérateur, appareils électroniques, éclairages, les équipements d’urgence, etc.). Pour une durée de 10 heures sur les eaux, un bateau normal devrait consommer en moyenne 50 Ah, soit environ 600 Wh d’électricité par jour. Cette estimation concerne les bateaux équipés de batteries de 12V.
Sources d'Énergie Renouvelable
Toutefois, ceci n’est pas suffisant dans le l’écotourisme et surtout dans la plaisance où l’utilisation des bateaux est faite par pur plaisir. Dans ce domaine, l’utilisation des sources d’énergie renouvelable comme les panneaux solaires photovoltaïques et les éoliennes est fortement sollicitée. En effet, les gens sont convaincus par les avantages fournis par le dispositif solaire et commencent à l’adopter. L’essor de cette énergie renouvelable est aussi favorisé par la baisse de prix des panneaux solaires et l’augmentation de leur performance.
Panneaux Solaires
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. Un panneau est un assemblage en série de ces microcellules permettant d’obtenir une tension de 12 Volts. La puissance d’un panneau solaire est fonction de sa surface, c’est à dire du nombre de cellules photovoltaïques. Ils sont un moyen efficace et silencieux pour disposer d’énergie à bord particulièrement l’été.
Par contre, en fonction de la saison et du lieu de navigation, la production varie du simple au triple. Dans les faits, la puissance utile est en fonction du niveau d’ensoleillement, de l’orientation et de l’inclinaison. La difficulté concerne l’orientation car la position du soleil par rapport à la terre évolue selon l’époque de l’année. Dans notre hémisphère on oriente généralement le panneau vers le sud.
Il existe différents types de panneaux solaires :
- Monocristallins : c’est la technologie la plus performante en terme de rendement car ils sont fabriqués à partir de tranches de cristal pur. Ce type de panneaux solaires photovoltaïques possède un très bon rendement de 12 à 20%.
- Polycristallins : dans ce cas les cristaux sont reconstitués à partir de chutes de cristaux. Leur rendement est un peu plus faible, les meilleurs disposent d’un rendement de 15%.
- Amorphes : ici ce ne sont pas des cristaux mais des atomes organisés en couche homogène. Le rendement est beaucoup plus faible, de l’ordre de 6%.
Éoliennes
Une éolienne transforme une énergie mécanique en énergie électrique sous l’effet de la force du vent. La mise en rotation des pales fait tourner une génératrice. La puissance délivrée est proportionnelle à la vitesse de rotation. Quel que soit le mois de l’année l’éolienne apporte une énergie significative (25 Ampères heure par jour au minimum pour juin en moyenne). La production est naturellement supérieure pendant les mois d’hiver lorsqu’il y a plus de vent.
Hydrogénérateurs
Un hydrogénérateur fonctionne suivant le même principe qu’une éolienne. La différence vient du fait que l’énergie transformée en électricité ne vient pas du vent mais de la vitesse du bateau. Une hélice est trainée dans le sillage du bateau et fait tourner un moteur en suivant exactement le même principe que celui d’une éolienne. Ce type d’équipement est performant dans les allures portantes où le vent apparent est faible.
- Écologique, recharge en navigation produit de l’énergie à partir de 5 nœuds de vitesse de navigation.
- Facile à installer, silencieux, fonctionne au portant.
- Nécessite de faire tourner le moteur, si le moteur ne fonctionne plus, pas de production d’énergie possible.
Autres Sources d'Énergie
Alternateurs
Sur un bateau le moyen le plus rapide et le plus couramment utilisé pour recharger un parc batterie est l’alternateur. Il est en général de série sur tous les moteurs. Il fonctionne lorsque le moteur tourne. Un alternateur avec une régulation basique (c’est le cas la plupart du temps) permet au mieux de recharger la batterie à 80 %. La puissance d’un alternateur marin doit être comprise entre 1/3 et 1/4 de la capacité du parc batterie à recharger.
Générateurs Électriques
Un groupe électrogène est le moyen le plus rapide en cas d’urgence loin d’un port pour recharger votre parc batterie. Il peut être portable et fonctionnera à l’essence ou fixe et fonctionnera au gasoil. Le groupe fixe permettra de charger à 100% votre batterie mais ne peut être installé que sur un bateau de plus de 10 mètres.
Piles à Combustible
Elles permettent de générer de l’électricité directement à partir d’un carburant. Elle est légère et consomme peu. Son combustible, le méthanol est biodégradable.
Prise de Quai : Alimentation Électrique au Port
Une fois arrivé au port, c’est surtout la question de prise de quai qui revient à l’esprit. Une prise de quai est un élément à ne pas négliger dès qu’il s’agit d’électricité dans un port. Cependant, il s’avère d’une importance capitale d’en savoir davantage sur la prise de quai afin d’assurer le bon fonctionnement des appareils électriques à l’intérieur d’un bateau ou de la péniche.
L’alimentation électrique à quai permet à une embarcation de stopper ses moteurs une fois au port et de se brancher sur le réseau électrique terrestre pour se fournir en électricité. Parmi ces embarcations, citons entre autres le bateau de croisière, la péniche, le voilier, le cargo. La prise de quai désigne à la fois le système de connexion électrique et aussi le dispositif et matériels nécessaires.
Le système concerne un raccordement au réseau comme dans le cas des voitures électriques. Il permet d’alimenter directement le navire avec un courant alternatif de 220/230 V et/ou recharger les accumulateurs de 12 V, 24 V ou 36 V. Actuellement, le système équipe uniquement certains ports mais pas toutes les gares maritimes. En ce qui concerne le dispositif, il s’agit de connecteurs étanches en 220 V ou en basse tension mâle et femelle.
L’alimentation électrique à quai a pour objectif de réduire l’émission de CO2 et la consommation d’énergie des bateaux. Il est à noter que la plupart des navires utilisent des groupes électrogènes diesel pour se fournir en courant électrique. Or, l’utilisation par les bateaux de ces génératrices à énergie fossile est responsable de la production de 900 millions de tonnes métriques de gaz carboniques par an.
Choix du Câble pour la Prise de Quai
Le choix du câble est d’une importance capitale pour pouvoir utiliser de multiples appareils électriques à bord. Par exemple, si on n’utilise qu’un chauffe-eau, un câble en 3x1, 5 mm² peut largement suffire. Pour ce qui est du type de câble idéal pour une prise de quai à multiple usage, il est beaucoup plus avantageux de recourir à un H07RN-F. En effet, ce dernier est doté d’un isolant élastomère et d’une gaine néoprène. Ainsi, il est très souple et il peut même résister au contact avec du carburant.
Pour l'alimentation en 230 V, il est essentiel d'utiliser un câble conçu spécifiquement à cet effet, répondant aux exigences de résistance à l'eau de mer, aux huiles, aux graisses, à l'essence et aux rayons UV. Ce câble doit également offrir une grande flexibilité et une résistance élevée à l'abrasion. L'utilisation de câbles standard, destinés à un usage domestique, est fortement déconseillée. Pour des longueurs de câble allant jusqu'à 15 mètres, un câble tripolaire de 1,5 mm² suffit. Pour des câbles de plus de 25 mètres, un câble de 2,5 mm² est obligatoire.
Normes et Sécurité
Rappelons que c’était en septembre 2012 que l’International Electric Comittee a mis en place la toute première norme concernant la connexion à quai : la CEI 8005-1. Toute prise de quai installée dans les ports de plaisance véhicule des courants de fuite. Il est toutefois à noter que le branchement en permanence d'une prise de quai est fortement déconseillé. En effet, cela pourrait être une source d'électrolyse même si le disjoncteur du quai est en arrêt puisque ce dernier ne coupe pas la connexion de mise à la terre. En outre, pour plus de sécurité à bord, il est recommandé de n'utiliser que des prises de quai étanches. Il faut qu'elles aient un indice de protection IP 55 voire IP 56.
Les prises qui équipent les bornes électriques des ports sont aux normes P17. Ce standard implique de disposer d'un cordon d'alimentation doté d'une fiche adaptée à une extrémité et d'une autre correspondant au raccordement sur le bateau. Les conducteurs de cette rallonge doivent être d'une section suffisante pour la puissance de l'appareillage électrique du bord.
Batteries : Stockage de l'Énergie
Une fois que l’électricité est produite à bord d’un bateau, il est essentiel de disposer d’un système de stockage fiable pour conserver cette énergie et l’utiliser lorsque cela est nécessaire. Deux parcs de batteries peuvent être embarqués à bord d’un bateau électrique : une batterie de propulsion et une batterie de servitude.
Batterie de Propulsion
La batterie de propulsion permet de stocker l’énergie nécessaire pour faire fonctionner le moteur d’un bateau électrique. Comparativement à un bateau thermique, le moteur du bateau électrique ne nécessite donc pas l’utilisation d’essence. Au départ motivé par un aspect réglementaire, la transition du thermique vers l’électrique s’avère aujourd’hui intéressante pour les constructeurs de bateaux à plusieurs égards.
Avantages :
- Une forte puissance indispensable pour l’alimentation du moteur électrique.
- Une haute densité énergétique pour optimiser l’autonomie du bateau lors de la navigation.
- Un impact réduit sur l’environnement.
Batterie de Servitude
La batterie de servitude est un pilier fondamental de la redistribution de l’énergie à bord du bateau électrique. La batterie de servitude permet de faire fonctionner l’électronique à bord d’un bateau électrique indépendamment de la batterie de propulsion. Pour alimenter les équipements électroniques à bord du bateau, la batterie de servitude doit pouvoir fonctionner sur une longue période.
Installation Électrique : Conseils et Sécurité
A bord d’un bateau il est important de maitriser l’installation électrique pour des raisons de sécurité et de confort. Un bilan d’énergie ou un inventaire sert à la fois à dimensionner le parc de batterie et à déterminer quels sont les producteurs d’énergie à mettre en place pour répondre aux besoins en énergie.
Pour bénéficier d’une installation électrique fiable, il est nécessaire de respecter un certain nombre de règles :
- Vérifier l’équipement électrique à bord.
- Utiliser des prises CEE bleues toujours tripolaires.
- Préférer un montage orientable plutôt que fixe, éviter les ombres portées.
- Le régulateur de charge est vivement conseillé pour toutes ces solutions génératrices d’énergie.
L'installation électrique du bateau n'est pas composée d'un mais de plusieurs circuits, au premier rang desquels, ceux qui alimentent le bord à partir des batteries. Il s'agit de courant continu, c'est à dire qu'il s'écoule toujours dans le même sens, de la borne positive à la borne négative.
Composants Essentiels pour une Connexion Sécurisée au Quai
Pour établir une connexion sécurisée entre la colonne électrique de la marina et le bateau, plusieurs composants sont nécessaires :
- Câble de quai tripolaire : Résistant aux UV, à l'eau de mer, à l'abrasion et suffisamment flexible.
- Prises de quai CEE bleues spécifiques : La prise femelle pour la connexion à bord est équipée d'un couvercle à ressort et d'un verrou pour éviter la déconnexion accidentelle.
- Prise de quai à bord : Installée de manière permanente sur le bateau, offrant une protection contre la pluie.
De plus, il est recommandé d'installer des prises marines appropriées pour distribuer l'alimentation du quai à bord de manière adéquate.
Coûts Estimés
Dans le domaine des sports nautiques, une configuration avec des composants d’une capacité de 16 ampères est généralement suffisante. Cela correspond à une puissance d'environ 3680 watts pour 230 volts. Les prises de quai d'entrée de gamme sont disponibles pour environ 20 euros, tandis que les modèles haut de gamme, avec finition chromée ou en acier inoxydable, se situent entre 100 et 150 euros. Le prix des câbles varie en fonction de leur longueur et de leur section. Un isolateur galvanique est disponible à partir de 120 euros, tandis que les fusibles entraînent des frais supplémentaires d'environ 100 euros. À cela s'ajoutent les coûts des câbles, des raccords et des prises.
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