Equipement électrique pour un voilier préparant un grand voyage

Ce projet a été réalisé dans le cadre d'une préparation pour un grand voyage. Après l'achat du bateau, un Gib Sea 444 et suite à quelques navigations, le propriétaire a souhaité terminer sa préparation par la gestion de l'énergie avec pour objectif d'assurer un maximum d'autonomie en limitant l'utilisation du moteur.

Inventaire des consommateurs d'életricité à bord du bateau:

Le tableau ci dessous donne le détail de l'utilisation des consommateurs pour des navigations à la journée et arrêt au mouillage: (puissance, temps d'utilisation et consommation quotidienne).

Consommateurs	Puissance		Tps utilisation	Consommation		Part dans la
	Watts	Ampères	sur 24h	Wh	Ah	consommation (%)
Eclairage intérieur				176	14,67	8,90%
Eclairage carré	30	2,5	3	90	7,5	4,45%
Eclairage cuisine	12	1	3	36	3	1,82%
Eclairage table à carte	5	0,42	2	10	0,83	0,51%
Eclairage cabine 1	10	0,83	3	30	2,5	1,52%
Eclairage salle de bain	10	0,83	1	10	0,83	0,51%
Confort/Equipement				830	69,17	41,99%
Pompe eau douce	100	8,33	0,5	50	4,17	2,53%
Réfrigérateur	60	5	12	720	60	36,43%
Hifi	30	2,5	2	60	5	3,04%
Téléviseur	55	4,58	2	110	9,17	5,57%
Éclairage Extérieur				20	1,67	1,01%
Feu de mouillage (mât)	2,5	0,21	8	20	1,67	1,01%
Électronique				951	79,22	48,09%
PC	45	3,75	4	180	15,00	9,11%
Compteur d'ampère/volt	0,01	0,00	24	0,2	0,02	0,01%
Pilote	60	5,00	10	600	50,00	30,36%
gps sans retro éclairage	2,88	0,24	10	28,8	2,4	1,46%
VHF	4,8	0,40	24	115,2	9,60	5,83%
Répéteurs	1,44	0,12	10	14,4	1,2	0,73%
Girouette anémomètre	0,72	0,06	10	4,8	0,4	0,36%
Sondeur	0,48	0,04	10	4,8	0,40	0,24%
Consommation totale				1977	165

Sources d'énergie disponibles avant modification:

Un alternateur 12 Volt 60 Amp.
Un chargeur de quai 20 Amp. deux sorties isolées.
Stockage:
Trois parcs batteries isolés par un répartiteur à diodes une entrée trois sorties.
300 Ah en batterie liquide fermée.
une batterie pour le propulseur d'étrave et guindeau.
une batterie pour le démarrage moteur.

Constat sur l'installation existante:

Cet inventaire montre que la consommation journalière est supérieure à la limite admissible pour la décharge des batteries, avec pour conséquence, une durée de vie des batteries limitée (inférieure à 350 cycles, soit moins d'un an d'utilisation) et avec le risque d'une détérioration irréversible en cas de décharge supérieure à 50%. Une telle consommation implique un contrôle constant de l'état de charge des batteries et nécessite plusieurs cycles de charge dans une même journée. En navigation, on peut estimer que plus de 8 heures de moteur seront nécessaires pour compenser la consommation journalière.

Choix des batteries:

Dans un premier temps a été fait le choix d'augmenter le parc de servitude et d'utiliser des batteries Gel.
Avantages:

En augmentant le parc à 400 Ah et en utilisant la technologie Gel on limite la décharge à 40% (augmantation de la durée de vie à plus de 700 cycles)
Cette technologie acceptant des décharges profondes, un parc de 400Ah permet une autonomie de 2 jours sans recharge.
Sur la durée de vie des batteries, une économie financière de l'ordre de 20%.

Vous pouvez trouver plus d'information sur les batteries utilisées en cliquant sur ce lien.

Choix des dispositifs de charge:

2 panneaux solaires de 130 W sur portique non orienté:

pour des raisons de facilité de montage les panneaux ne sont pas orientés, on estime qu'en Bretagne, en été, une moyenne journalière d'environ 100 Ah seront apportés avec 260 Watt de panneaux.
pour améliorer le rendement de charge et pour éviter la surcharge des batteries un régulateur Steca PR a été mis en place. Ce régulateur permet de recharger les batteries en trois phases par modulation de largeur d'impulsion (PWM). De plus ce régulateur dispose d'un menu accessible au travers d'un afficheur LCD intégré, et informe sur le niveau d'ensoleillement, sur l'intensité de charge et sur le niveau de tension des batteries.

Vous pouvez trouver plus d'information sur ce régulateur en cliquant sur ce lien.

1 éolienne Rutland 913:

l'éolienne a été prévue pour apporter un complément aux panneaux solaires et assurer la production les jours sans ensoleillement. La production de cette éolienne par 15 noeuds de vent pendant 24 h sera supérieure à 150 Ah.

1 régulateur d'alternateur PDAR:
pour limiter la durée d'utilisation du moteur et pour améliorer le rendement de charge de l'alternateur le régulateur PDAR a été mis en place. Ce choix a été fait pour bénéficier au mieux des utilisations moteur (prise de mouillage, remontée de l'ancre) Par exemple sur une prise de mouillage on peut considérer que 30 mn sont nécessaires (approche plus prise d'ancre)soit une recharge d'environ 15 Ah. Sans régulateur PDAR cette valeur n'irait pas au delà de 5 Ah.
La première fonction de ce régulateur est de recharger les batteries avec un niveau de qualité et d'efficacité équivalent à celui d'un chargeur de quai haut de gamme

recharge rapide (rendement maximum de l'alternateur)
cycle en trois phases (boost, absorption, floating)
compensation de température
prise en compte de la technologie batterie
compensation des chutes de tension liées à la présence du répartiteur à diodes

Vous pouvez trouver plus d'information sur le régulateur PDAR en cliquant sur ce lien.

1 gestionnaire de batterie:
pour permettre un suivi de l'installation et contrôler un éventuel disfonctionnement d'un des dispositifs de charge, un gestionnaire de batteries a été mis en place. Il indique les valeurs suivantes:

tension batterie moteur
tension batterie guindeau
tension parc de servitude
courant de charge
courant de décharge
capacité restante dans le parc de servitude

Vous pouvez trouver plus d'information sur le gestionnaire de batteries en cliquant sur ce lien.

Bilan de la production d'énergie

Producteurs	Puissance		Tps production	Production		Part production
	Watts	Ampères	sur 24h	Wh	Ah	%
Panneau solaire (2*130 watts)	260	21,67	8	1248	104	66,67%
Alternateur	480	40,00	1	288	24,00	23,08%
Eolienne	24	2	8	192	16,00	10,26%
Production totale				1728	156

Une analyse du bilan d'énergie montre qu'environ 70% de la consommation a lieu pendant la journée, c'est à dire pendant que les panneaux solaires produisent. En Bretagne la consommation journalière serait totalement supportée par les panneaux solaires, la décharge des batteries se trouvant ainsi limitée à 30% (consommation de la nuit).
L'apport lié à la présence de l'éolienne et du régulateur d'alternateur est suffisante pour compenser ces 30%.

Détail du circuit électrique (cliquer sur l'image pour l'agrandir)