Le principe du chargeur d'alternateur est de simuler en
entrée une batterie déchargée afin que
l'alternateur donne le maximum de son énergie disponible
pour qu'un cycle de recharge IuoU soit appliqué
à
la batterie (une FAQ sur les performances est disponible plus bas).
Par conséquent, il n'y a pas de problème de
compatibilité avec les alternateurs. L'excitation (borne
D+)
restera connectée sur le contacteur moteur et le chargeur
d'alternateur se placera entre la batterie et l'alternateur.
L'installation est très simple:
- raccordement de la sortie B+ de l'alternateur sur
l'entrée
du booster
- raccordement de la sortie du booster aux batteries (deux sorties, une
vers le parc de servitude et l'autre vers la batterie de
démarrage))
- raccordement des sondes de tempèratures (batteries et
alternateur) pour assurer une régulation avec compensation
de tempèrature et pour éviter une surproduction
de l'alternateur.
Ce booster d'alternateur est également compatible pour les
alternateurs sans excitation D+ (excitation sur B+)
Il peut être utilisé pour optimiser la
régulation d'autres sources d'énergie mais il
implique nécessairement la présence d'un
régulateur à chacune des sources.
Plus d'informations: http://www.seatronic.fr/images/regulateur_alternat/chargeur_regulateur.pdf Pour
des
exemples de montage électrique sur bateaux de plaisance,
basés sur ce régulateur sterling
cliquer sur ce lien
Quelle
est l'intensité maximale de
charge admissible par mon parc de batterie?
Pour les batteries liquides, le maximum admissible est
généralement de 20% de la capacité.
Pour les
batteries AGM et gel, la valeur recommandée est
plutôt
à 25%. Cette amélioration est due en particulier
au fait
que la résistance interne des batteries AGM et gel est plus
faible que celle des batteries liquides (pour une même
capacité, la surface des électrodes est plus
importante).
Cette valeur généralement recommandée
par les
constructeurs peut être dépassée et des
taux de
charge de 40% sont acceptables. Toutefois, cela ne
présente pas réellement
d'intêrét puisque la
tension d'absorption (ou tension de gasage) sera
atteinte trop
rapidement et par conséquent moins d'énergie
aura
été absorbée par la batterie durant la
phase de
boost qu'avec une intensité plus faible. Par
conséquent,
la batterie devra rester plus longtemps en phase
d'absorption
pour être complètement chargée et il
n'y aura pas
de gain important dans le temps de charge. Si ce
type de fonctionnement est envisagé (ex quand les
alternateurs
génèrent leur maximum de puissance), il est
nécessaire
d'avoir un dispositif prenant en compte la température sur
la
batterie pour corriger la valeur de la tension d'absorpbtion, ces
charges intenses allant faire chauffer la batterie.
Quelle
est la différence entre une
batterie gel et AGM?
La technologie est différente. Pour les batteries AGM les
électrodes sont compressées dans des buvards en
fibre de
verre qui permettent d'assurer la résistance
mécanique des
électrodes.
Pour les batteries gel, l'électrolyte est
également
une solution d'eau et
d'acide
sulfurique mais mélangée à
de la silice. Les avantages sont
identiques à ceux d'une batterie AGM.Ces batteries peuvent
être utilisées à
l'envers et présentent en plus
l'avantage d'éviter tout risque d'écoulement,
même cassées. Cependant à
capacité
égale elles ont une résistance interne plus
grande et par
conséquent supportent des intensités de
charge/décharge moins importantes que les batteries AGM de
capacité égale.
Les batteries AGM peuvent être utilisées dans
n'importe
quelle position mais il n'est pas conseillé de les utiliser
complètement retournées (ce qui n'est pas le cas
des
batteries
gel).
Une
batterie gel ou AGM est-elle plus sensible qu'une batterie liquide aux
sucharges?
Deux effets ont lieu lorsqu'il y a une surcharge:
L'oxydation de l'électrode positive: Les
batteries AGM et
gel sont moins sensibles à ce
phénomène dans la
mesure où leurs électrodes sont plus pures (pas
besoin
d'additif
pour assurer leur résistance mécanique).
Lorsque la tension est trop élevée
alors la
réaction d'hydrolyse de l'eau conduira au
séchage
de la batterie. Il n'est pas possible de rajouter de l'eau pour les
batteries AGM et gel (c'est aussi le cas pour les batteries liquides
sans entretien) et cela peut donc conduire à une
détérioration de la batterie. A noter que les
batteries
gel/AGM seront moins sensibles à ce
phénomène, le
gaz généré se recombinant
naturellement dans
l'électrolyte.
Conclusion: Les batteries AGM et Gel sont plus résistantes
que
les batteries liquides sans entretien à tous les niveaux
(une
partie du gaz généré par
l'électrolyse
de l'eau
est recombinée dans l'électrolyte). Par contre
les
batteries à électrolyte liquide avec entretien
présentent
l'avantage de pouvoir être
réalimentées
en eau. Pour
des raisons de simplicité d'utilisation et de performance
(profondeur de décharge), nous recommmandons l'utilisation
des batteries AGM.
Quel
est l'intérêt de
prendre en compte la température pour adapter le cycle de
charge?
A 25 degrés, une batterie chargée à
50%
a
une tension de 12,2 volts et une batterie chargée
à 100%
a une tension de 12,6volts. A 38 degrés, la
même
batterie chargée à 100% aura une tension de 12,2
volts.
Ceci démontre bien l'impact significatif de la
température sur la batterie.
Les appareils étant en général
calibrés pour
25 degrés, il sera d'autant plus important de s'assurer
qu'ils
prennent en compte la température si vous naviguez dans des
pays chauds ou froids. De même si vous envisagez de charger
rapidement la batterie (au dela de 25% de la capacité pour
une
batterie AGM), ceci l'échauffera et il sera important de
considérer un dispositif de régulation de charge
qui
dispose d'une sonde placée directement sur la batterie.
Voir le chapitre sur
l'utilisation d'une batterie pour plus d'information.
Pourquoi
a t-on besoin d'un contrôleur
de charge pour connaître l'état de charge de la
batterie?
Comment
limiter le temps de charge via
l'alternateur au mouillage?
La première chose est de disposer d'un alternateur qui
fournit
une quantité significative de courant à bas
régime. C'est le cas de l'alternateur sterling dont le
graphique
de puissance est disponible ci dessous:
Il est aussi à noter que les batteries, se rechargent
rapidement
pendant la charge de boost (jusque 80-85% de leur
capacitité) o&ùgrave;
durant cette phase les batteries AGM sont en mesure d'absorber 25% de
leur capacité (20% pour les batteries liquides). Pour
atteindre
les 15% de charge restant (phase d'absorption), ceci est plus long
dans
la mesure où la batterie ne peut plus accepter de recevoir
l'intensité de boost. (même si la longueur de
cette phase
est notablement réduite pour les batteries AGM/Gel dans la
mesure où leur résistance interne est plus
faible).
Afin de limiter le temps de charge tout en préservant la
durée de vie des batteries, on utilisera donc dans des
conditions normales la
plage 50-85%. Ceci devra être pris en compte pour
dimensionner le parc de batterie.
A noter qu'il sera tout de même nécessaire
d'appliquer un
cycle
de charge complet au moins tous les mois pour les batteries AGM pour
éviter le phénomène de sulfatation en
permettant
de faire réagir la totalité de la
matière
réactive. Pour les batteries liquides, ce cycle complet
devra
être plus fréquent puisqu'il permet aussi
d'homogénéiser l'électrolyte dans
chacune des cellules de la batterie.
Vaut-il
mieux mettre en place un ou deux parcs
de batteries de servitude?
A partir du moment où vous disposez d'un système
de
contrôle de charge adaptée, il parait plus simple
de ne
mettre en place qu'un seul parc de batterie de servitude pour les
raisons suivantes:
Plus une batterie est déchagée
lentement, plus elle
est capable de restituer de capacité. Par exemple, si le
besoin
est de 5 amp et que l'on dispose d'un parc de batterie de 5 amp, on
pourra utiliser un parc de batterie de 200Ah pendant xxx h avant
d'atteindre 50% de décharge. Si l'on dispose de deux
batteries
de 100Ah, alors chacune des batteries mettra yyyh à se
décharger. Utiliser un seul parc de batterie de
capacité
plus importante permet donc de disposer de plus d'énergie
à production égale.
La plupart des régulateurs de charge
avancée
disposent d'une seule sortie vers un parc de batterie de servitude. En
avoir deux revient à multiplier les coûts des
équipements.
Toutefois pour des raisons de sécurité, il peut
être intéressant de mettre en place deux parcs de
batterie de
servitude.
Quelle
différence y a t-il entre le
régulateur PDAR pro digital et le chargeur d'alternateur
à batterie?
L'algorithme de charge appliquée est identique (algorithme
de
charge numérique développé par
Sterling). Toutefois
le moyen pour faire débiter de l'énergie
à
l'alternateur est différent:
Le Pdar agit directement sur le courant d'excitation de
l'alternateur et nécessite dans la plupart des cas un
démontage
de l'alternateur.
Le chargeur d'alternateur se monte entre la batterie et
l'alternateur. Il simule une batterie déchargée
afin de
"tromper" le régulateur d'alternateur pour qu'il fournisse
l'énergie appropriée pour recharger la batterie
avec un
cycle de charge IuoU. A noter que cet équipement peut aussi
être utilisé pour optimiser la charge d'autres
équipements (hydrogénérateur),
à partir du
moment où ceux ci disposent de régulateur de
charge type
shunt.
Conclusion: Le résultat en terme de charge provenant de
l'alternateur est le même mais le montage est
différent et
il est plus simple de mettre en place un chargeur d'alternateur.
Y
a t-il besoin de recharger la batterie de
démarrage de façon optimale?
La batterie de démarrage est moins sujette aux
problèmes de
sulfatation et de stratification que les batteries de servitude dans la
mesure où elle n'est pas utilisée en cycle.
Toutefois pour
augmenter leur durée de vie, il est bon de leur appliquer un
cycle de charge complet pour faire réagir la
totalité de
la matière réactive et ainsi éviter
l'effet
mémoire (phénomène de sulfatation de
la
matière réactive qui n'est jamais
utilisée). Ceci
sera généralement réalisé
grâce
à un chargeur de quai.
Comment
puis je optimiser l'installation
électrique de mon bateau?
Existe
t-il un régulateur qui sache
gérer la charge d'une éolienne et d'un panneau
solaire en même temps (et qui ne se fasse pas "leurrer" par
les panneaux solaires)?
Le problème vient plutôt du fait que lorqu''un
régulateur type shunt est utilisé
(régulation de la tension de charge à la tension
de floating) comme c'est le cas pour les régulateurs
d'alternateur et certains régulateurs de panneaux solaires
ou d'éolienne basiques, ceci ne permet pas de recharger les
batteries à plus de 80% de leur capacité et dans
un temps trés important.
En effet lorsque la batterie atteint la tension fixée
à 13,8V, le régulateur coupe les sources
d'énergie. A 13,8volts, on peut considérer que
la
batterie est chargée à 70%. Ensuite la tension de
la batterie oscillera autour de 13,8 volts et permettra d'obtenir un
niveau de charge de 80% mais au bout d'un temps trés long.
Ainsi même si de l'énergie est dipsonible (ex
panneaux solaires), celle ci ne sera pas restituée
à la batterie.
Un régulateur de charge optimisé envoie toute
l'énergie produite dans la batterie jusqu'à ce
que celle ci
atteigne la tension d'absorption (14,1 volts pour une batterie AGM
à
25deg). Ensuite, cette tension d'absorption est conservée
jusqu"à ce que la batterie soit chargée
à 100% et on passe alors à la tension de floating.
Voici un graphique issu d'une expérience faite par sterling
à partir d'un alternateur bosh 90 amp qui permet de
comparer
une régulation par shunt à une
régulation plus évoluée (mise en place
d'un chargeur d'alternateur à batterie). Explications
associées:
Les
mesures effectuées ci dessus donnent une vue claire sur
l'influence du "chargeur d'alternateur" pour optimiser la
durée de recharge des batteries.
Conditions du test:
Alternateur Bosh 90 amp avec régulateur
à 13,8v.
Parc de batterie de servitude de 3*100amph
déchargé à 60%.
Batterie de démarrage
déchargée à 60%
Deux
graphiques sont représentés.
Sur le graphique du haut sont représentées les
tensions:
En Bleu la tension aux bornes du parc de batterie
de servitude.
marron/jaune la tension
aux bornes de l'alternateur
En violet, la tension aux bornes de la batterie de
démarrage.
Sur
le graphique du bas sont représentées les
intensités:
En violet, l'intensité entrant dans le
parc de batterie de servitude.
En Bleu l'intensité entrant dans le parc
de servitude sans le chargeur de batterie.
En violet, l'intensité entrant dans le
parc de batterie de servitude.
Explication
des graphiques
Grâce à la tension mesurée aux bornes
de l'alternateur (en marron sur le graphique du haut), on voit que le
système fait baisser la tension de l'alternateur pour en
tirer le maximum de puissance. Ceci est particulièrement
notable lors des phases de repos (passage du point 4 au point 5).
Sur le graphique du dessous, on voit également clairement
l'impact en terme d'électricité produite pour
la
recharge du parc de batterie de servitude (passage du point 8 au point 9)
qui est autour de 70 amp.
Le point 1
est intéressant, puisque l'on voit qu'à partir
de ce point la
tension de la batterie de servitude est au dessus de celle de
l'alternateur. C'est précisément la
méthode utilisée par le chargeur d'alternateur,
tirer le meilleur parti de l'alternateur en simulant une batterie
déchargée (tension basse) combinée
à un amplificateur de tension pour appliquer le cycle de
charge approprié à la batterie de servitude.
Il est aussi possible de noter les périodes de repos de 2,5
min du système entre les points 2 et 3.
L'amplificateur est alors éteint et ceci permet de mieux
recharger la batterie de démarrage. Sur le graphique du bas (point 7) on peut
noter cette augmentation d'intensité de charge dans la
batterie de démarrage. De même on peut noter
l'effet de l'amplificateur pour l'intensité de charge du
parc de batterie de servitude puisque l'intensité passe de
95 amp à 30 amp (soit une différence
supérieure à 300%).
En fin de charge (point
10), le système se désactive et
oeuvre comme un système de répartition de charge
traditionnel.
Pourquoi une batterie AGM est-elle moins
sensible à la sulfatation?
Rappel: La sulfatation est la cristallisation du sulfate de plomb
(PbSO4) sur les électrodes. Ce
phénomène
intervient particulièrement lorsque le taux de
décharge
est important (forte présence de sulfate de plomb aux
électrodes). Si celle ci est trop forte, il n'y aura plus
possibilité de récupérer la batterie
dans la
mesure où ces cristaux de plomb empêcheront
l'accès
à la matière réactive. L'autre effet
est que ces
cristaux de sulfate de plomb, une fois dilués se logeront
au
fond de la batterie et peuvent conduire à un court
circuit
entre électrodes négatives et positives. Enfin,
à
terme cela réduit la capacité de la
batterie
(perte de quantité de matière
réactive). Voici les deux
principales raisons qui font qu'une batterie agm est moins sensible
à la sulfatation:
Les cristaux de sulfate de plomb
créés pendant
l'auto décharge sont les plus résistants. Une
batterie
AGM ayant un taux d'auto décharge plus faible (2%) qu'une
batterie liquide (5%) les effets sont limités.
L'&ecute;lectrolyte d'une batterie AGM est plus
homogène que
celui d'une batterie liquide où le
phénomène de
stratification apparait (l'acide se place au fond de la cellule). Par
conséquent la réaction chimique est plus uniforme
sur une
batterie AGM, la concentration de sulfate de plomb est donc mieux
répartie sur les électrodes ce qui limite la
formation de
cristaux.
Pourquoi
une
batterie AGM est-elle en mesure d'accepter des courants de
charge/décharge plus élevés qu'une
batterie liquide?
Les électrodes d'une batterie liquide doivent
être
suffisamment épaisses pour en assurer la
résistance
mécanique lors des cycles de
décharge. Ce
n'est pas le cas des batteries AGM où la
résistance
mécanique est assurée par les buvards de fibre de
verre
qui compressent les électrodes. Par conséquent,
à
capacité égale, une batterie AGM disposera de
plus de
surface de contact qu'une batterie liquide. La matière
réactive disponible sera plus importante et ceci permettra
par
conséquent de disposer d'intensité de
charge/décharge plus importante.
A noter que les intensités des batteries AGM sont
théoriquement plus importantes que celles des batteries gel
dans
la mesure où les ions se déplacent plus
facilement dans
l'électrolyte de la batterie AGM.
Les
batteries AGM sont-elles beaucoup diffusées?
La majorité des batteries utilisées en servitude
aux
états Unis sont de technologie AGM ou gel, celles ci offrant
des
performances supérieures aux batteries classiques. Dans le
monde
de l'automobile, le besoin en énergie est de plus
en plus
important (climatisation, lecteur DVD..). Certains
constructeurs
commencent à
équiper leurs voitures de batterie AGM (http://www.etyres.co.uk/manufacturer-news/bmw-chooses-varta.htm
et http://www.boschautoparts.co.uk/pcBatt9.asp?c=2&d=1).
Celles ci présentent en effet l'avantage de pouvoir
être
utilisées à la fois pour le démarrage
et
pour la
servitude.
En Europe, ce phénomène a un peu de retard mais
les batteries AGM et gel tendent à se
généraliser entre autres
sous l'impulsion du développement des énergies
douces
pour lesquelles la qualité du stockage a une part importante
dans la réussite de l'installation.
Le principal avantage des batteries AGM par rapport aux batteries gel
est qu'elles peuvent être utilisées plus
facilement comme
batterie de démarrage (CCA plus
élevé). De plus
leur rapport qualité prix est plus intéressant
que celui des
batteries gel.
Pour
obtenir un parc de 200 Ah, vaut-il mieux mettre une batterie de 200Ah
ou deux batteries de 100Ah?
Si vous disposez de suffisamment de place la solution la plus optimale
est de mettre une seule batterie de 200amph.
Toutefois la mise en place de batterie en parallèle est
aussi acceptable dans la mesure où les points suivants sont
respectés:
Les batteries sont de même technologie, de
même
âge.
Un cycle de charge complet est appliqué aux
batteries
avant leur mise en parallèle (nous pourrons prendre soin de
cela).
Le câblage entre les batteries doit
être
parfaitement
conducteur pour que chacune des batteries fournisse la même
quantité d'énergie.
Elles doivent être stockées dans le
même local
pour subir les mêmes conditions de température
Note: Des batterie en parallèle n'ont pas
nécessairement la
même capacité. Il suffit qu'elles aient les
mêmes cararctéristiques techniques et la
même vétusté.
En
installant une
éolienne en complément d'autres dispositifs de
charge, y a-t-il un risque de conflit?
Il n'y a pas de problème de conflit dans la mesure
où l'éolienne est isolée par un pont
de diodes.
Si on prend le cas particulier de l'alternateur dont le
régulateur
d'origine limite la tension à 13,8V, dans un premier temps,
l'alternateur fournira son maximum d'énergie
jusqu'à ce que la batterie
atteigne 13,8V. Pendant cette première phase de
charge, les courants produits par l'alternateur et
l'éolienne
s'ajouteront pour recharger les batteries. Dans un deuxième
temps la
tension oscillera autour de 13.8 V (valeur commune de
régulation du
régulateur
d'alternateur et du régulateur d'éolienne).
Quel
effet provoque la mise en place d'un répartiteur
à diodes
pour recharger plusieurs parcs batteries simultanément?
L'effet positif d'un répartiteur à diodes est
d'isoler
les différents parcs batteries entre eux, permettant leur
recharge en parallèle par la même source
d'énergie. L'effet
négatif
est que chacune des diodes génère une chute de
tension
entre 0.6 V et 0.7 V entre l'entrée et la sortie en
limitant
ainsi la tension de charge aux bornes des batteries à 13.1 V
(ce
qui n'est pas suffisant pour les recharger convenablement).
Une des solutions est d'augmenter la tension de sortie du
générateur de charge (possible lorqu'il est
paramétrable).
Les régulateurs d'alternateur pdar ont eux un fil
relié directement à la borne positive de la
batterie, ce qui leur permet d'avoir une vue réelle de la
tension de la batterie (plus de passage par le pont de diode). Il est
aussi possible de remplacer le répartiteur à
diodes par un chargeur d'alternateur type AB qui
a entre autres pour fonction de séparer deux parcs
batteries en appliquant un cycle de charge optimal au parc de batterie
de servitude grâce à un amplificateur
intégré
Est
ce qu'une batterie AGM est mieux qu'une batterie gel?
Chacune de ces technologies a ses avantages et ses
inconvénients.
L'avantage de la technologie AGM est de mieux supporter les
fortes charge et décharge. Par exemple avec une
batterie AGM vous pourrez
démarrer un plus gros moteur qu'avec une batterie gel de
meme capacité.
Elles représentent aussi un intérêt
pour les bateaux de régate ou
l'objectif est de recharger les batteries en un minimum de
temps depuis
l'alternateur.
Leur rapport qualité/prix est aussi interessant.
Les batteries gel ont de meilleures performances en cyclage et peuvent
etre laissées déchargées sans que
celà ne pose de problème.
Pour une utilisation sur un bateau de grand voyage ou les batteries
sont largement dimensionnées par rapport à
l'intensité de charge depuis l'alternateur, les batterie gel
seront donc à privilégier (plus longue
durée de vie).
