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Pourquoi utiliser un moteur électrique sur nos voiliers ?

Pourquoi utiliser un moteur hors-bord électrique sur votre Ikone?

Sommaire (1ère partie)

  • Lexique
  • Choisir le moteur adapté
  • A quelle autonomie s’attendre ?
  • Quel montage ? Quel système de recharge ?

Nous sommes de plus en plus nombreux à nous interroger sur l’opportunité de motoriser nos voiliers Ikone avec un moteur électrique.

Sur le papier, les moteurs électriques n’ont que des avantages :

  • pas d’odeurs
  • très peu de bruit
  • pas d’entretien
  • léger
  • pas de nourrice d’essence

Mais dans la réalité, l’autonomie est (était ?) le véritable talon d’achille de ces moteurs. En effet, dès qu’il s’agit de délivrer une puissance au-delà de 50%, l’autonomie des batteries chute très rapidement.

Alors, nous avons voulu réaliser un test grandeur nature en équipant l’Ikone 6.50 numéro 1 avec le nouveau modèle Torqueedo 1103CL.

Cet article est le premier d’une série de 2 articles consacrés à la motorisation électrique. Il aborde le cadre général de la mise-en-oeuvre d’un moteur électrique sur un voilier.

Le second article restituera les résultats de nos essais sur l’Ikone 6.50.

Ces moteurs sont particulièrement bien adaptés pour petits voiliers transportables.

Lexique

La motorisation électrique a ses règles, termes et codes. Pour s’y retrouver, il est important d’expliquer ce qui se cache derrière les termes utilisés.

La batterie : les moteurs électriques utilisent une batterie Lithium comme source d’énergie. Plus la batterie dispose d’une grande capacité plus l’autonomie est importante.

Nombre de cycles : une batterie Lithium ne s’use pas en fonction du nombre de cycles d’utilisation (charge et décharge) comme une batterie au plomb. Par contre, elle perd de sa capacité avec le temps (voir perte de capacité).

Le chargeur : qui dit batterie… dit chargeur. La recharge peut être effectuée sur secteur (220v) grâce à un chargeur. Il existe des chargeurs rapides qui permettent de gagner 2 heures sur le temps de recharge. Il existe des chargeurs solaires. Il est également possible de recharger sur une batterie 12V.

Capacité (Ah) : La capacité d’une batterie est la quantité d’énergie électrique qu’elle est capable de restituer après avoir reçu une charge complète. Mais les fabricants expriment la capacité en Wh… Le nombre de watt heure théoriques fournis par une batterie est le produit de son voltage par le nombre d’ampère heure stockés. Ainsi une batterie de 915 watts heure en 29,6v représente une capacité de 31 ampères heure.

Perte de capacité : une batterie Lithium perd 4% de sa capacité tous les ans en moyenne. Il faut la stocker dans un endroit frais. Une batterie lithium se révise tous les 6/7 ans en moyenne.

Temps de recharge : il faut compter 6 heures de recharge lorsque la batterie était déchargée.

Autonomie : elle dépend de plusieurs facteurs tels que la vitesse demandée, le poids du bateau, l’état de la mer. Les batteries lithium n’ont pas les mêmes limites que les batteries au plomb concernant la décharge.

Stockage de la batterie :Il est conseillé de maintenir une charge d’au moins 50% au cours de son stockage.

Surchauffe : elle se produit lorsque l’on navigue par temps chaud en demandant une puissance élevée. Le moteur se mettra en protection en diminuant la puissance automatiquement…

Transport aérien des batteries : les batteries lithium sont interdites dans les avions de ligne lorsque leur capacité dépasse 100wh.

Champ magnétique : un moteur électrique produit un puissant champ magnétique. Il faut éloigner d’au-moins 50cm tous les instruments sensibles (compas, mais aussi certains équipements électroniques).

Rendement : il détermine la puissance de propulsion disponible. Ainsi un rendement de 49% d’un moteur dont la puissance d’entrée de 1000wh fait que le moteur disposera d’une puissance de propulsion disponible de 490watts.

Sécurité : les batteries lithium peuvent être dangereuses dans certaines conditions (voir les déboires de certains constructeurs d’avions…). Ne jamais ouvrir une batterie lithium. Ne jamais se servir d’une batterie lithium dont le boitier est endommagé. Le risque d’incendie est très fort.

Recharge : elle doit s’effectuer sous surveillance et la batterie doit être placé sur un support ininflammable.

 

Choisir le moteur adapté

Le marché est actuellement dominé par un acteur : Torqueedo. La gamme des hors-bords du fabricant est séparée en 2 :

  • Travel : il s’agit de hors-bord à batterie intégrée interchangeable.
  • Cruise : ce sont des hors-bord plus puissants mais avec des batteries externes.

Le Travel est sensiblement moins cher que le Cruise et semble mieux adapté à nos bateaux.

Jusqu’ici, les modèles Travel étaient limités en puissance (maximum 1000w) et en autonomie (les batteries standards avaient une capacité de 515 wh)

Mais les choses changent avec le nouveau modèle 1103CL qui offre une puissance plus importante (1100w) et une capacité de batterie supérieure (915wh).

C’est ce modèle que nous avons choisi de monter sur l’Ikone 6.50 numéro 1.

Quelle autonomie ?

Nous effectuerons des mesures réelles dans des conditions différentes dès que le bateau sera à l’eau. Ces éléments seront communiqués dans le prochain article.

Nous allons aborder, ici, la stratégie que nous avons retenue pour obtenir le plus d’autonomie possible (nous visons l’autonomie complète…).

Le point de départ de l’étude c’est la puissance disponible minimale que nous souhaitons avoir lorsque nous quittons le port. Cette puissance minimale est fonction :

  • de la capacité des batteries
  • du taux de rendement du moteur
Si nous transposons dans le monde des moteurs thermiques, c’est la quantité de carburant qu’il faut embarquer pour être en sécurité.
 
Nous allons poser quelques hypothèses :
  • lorsque le mode de propulsion sera au moteur, nous utiliserons, en moyenne, 60% de la puissance disponible.
  • nous voulons disposer d’un rayon d’action au moteur de 15 milles nautiques. Sachant que nous conservons 2 milles nautiques pour entrer et sortir du port.

Et maintenant, de combien avons-nous besoin ?

Le moteur consomme au maximum 1100 w x 49% = 490 w.

Nous ne dépasserons pas 60% x 490 w = 294 w

Avec une batterie de 915 wh, l’autonomie sera donc de (80% x 915) / 294 = 2 heures 25 pour une vitesse théorique de l’ordre de 3 noeuds (à confirmer lors des tests réels).

Nous pourrons donc parcourir une distance de 3 x 2,25 = 6,75 milles nautiques par batterie.

Pour respecter notre objectif de disposer d’un rayon d’action de 15 milles nautiques, il nous faudra donc au minimum 2 batteries voir 3 comme nous allons le voir plus bas.

Le montage et le système de recharge

Le moteur sera monté sur une chaise basculante. Nous aurons 1 batterie de rechange. Pour assurer une autonomie suffisante, nous embarquerons un système de recharge à base de panneaux solaires.

 

Pour les besoins de la recharge des batteries du moteur Torqueedo Travel 1103 CL, le système électrique de l’Ikone 6.50 comportera les éléments suivants :

Schema_principe_recharge_batteries

 

  • 2 panneaux solaires de 50w chacun
  • 1 régulateur solaire Victron 100/20
  • 1 batterie gel de 100 Ah (cf ci-dessous)
  • 1 tableau électrique avec une prise allume-cigare et USB.

Nous souhaitons déterminer le dimensionnement de la batterie et des panneaux solaires pour assurer la recharge d’une batterie de rechange du moteur. Ceci nous permettrait d’augmenter l’autonomie de 6,75 milles nautiques (soit 20,25 Milles au total).

La première étape est de réaliser un bilan énergétique du bateau (attention, il peut varier en fonction des équipements électriques installés et utilisés). Ce bilan énergétique est réalisé pour 12 heures :

Nous avons 2 gros consommateurs :

  • La carto électronique Vulcan
  • La recharge d’une batterie du moteur Torqueedo que nous voulons pouvoir recharger 1 fois par jour.

La deuxième étape consiste à dimensionner la puissance des panneaux solaires à installer pour couvrir cette consommation (et donc disposer d’une batterie chargée le soir…).

Puissance théorique panneaux solaires Ikone 6.50

En fonction de la latitude à laquelle on se trouve, le coefficient d’irradiation solaire n’est pas le même.

Ainsi au Sud de la France, ce coefficient sera de 5 tandis qu’il ne sera que de 3 au Nord.

En théorie, il faut que nous installions 173W de panneaux solaires au Sud et 288W au Nord… Compte tenu des dimensions d’un panneau de 100W, ce sera difficile…

La troisième étape consiste à calculer la capacité minimale de la batterie pour couvrir les besoins journaliers.

Dimensionnement capacite batterie Ikone 6-50

Synthèse de cette étude :

La puissance théorique des panneaux solaires à installer  est importante et représente une surface qui n’est pas disponible sur l’Ikone 6.50… Les panneaux solaires seront installés sur le tableau arrière de l’Ikone 6.50 avec un système orientable.

Nous allons devoir faire des arbitrages…

1ère décision : doubler la capacité de la batterie pour disposer d’une autonomie de l’ordre de 24 heures. Soit une batterie de 100Ah. Comme indiqué, nous choisirons un modèle au gel qui supporte des décharges plus importantes.

2ème décision : Installer 2 panneaux de 50W soit une puissance installée de 100W qui couvrira donc 35% de notre consommation au Nord et 55% au Sud. Disposer d’un panneau solaire flexible de 150W pour recharger la batterie au mouillage ou au port. Ceci permettra d’atteindre 250W soit une quasi autonomie si l’on est au Nord de la France.

3ème décision : acheter 2 batteries de rechange pour le moteur Torqueedo et non pas 1. Ainsi, nous aurons toujours 2 batteries chargées pendant que la 3ème est en recharge.

 

Vous avez déjà une expérience d’utilisation d’un moteur électrique ?  N’hésitez pas à nous laisser un commentaire…

1 Comment

  1. Avec l’addition des 3 décisions, on peut également ajouter, un panneaux solaire pliant et portable et de 50W.
    Panneau solaire 50 W pour Travel / Ultralight
    https://www.torqeedo.com/fr/produits/options/chargeurs/panneau-solaire-50-w-pour-travel-ultralight/1132-00.html

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