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Énergie à bord, brainstorming

Nos futurs besoins étant ceux qu’ils sont, il est temps de prévoir une révision de l’énergie à bord. Après beaucoup de recherche et de tergiversations, quelques solutions commencent à se dessiner.

Analyse des besoins

La première chose à faire est certainement l’estimation de nos besoins. Pour résumer, nous aurons 3 catégories de consommateurs :

  • Les grosses puissances occasionnelles en 12V, telles que le démarrage moteur, le guindeau, l’enrouleur de génois.
  • La servitude de bord en 12V, quasi-permanente, comprenant les éclairages, les instruments, le pilote, les pompes, le frigo, l’informatique (et un éventuel dessalinisateur, cf. JF)…
  • Et enfin les grosses puissances occasionnelles en 220V, comprenant une cafetière, un lave-linge (et oui!), un aspirateur et des outils électro-portatifs pour l’essentiel.

D’après mes estimations très à la louche, nous aurions une consommation max de 11-12 kwh par jour, une moyenne de 5-6 kwh/j pour assurer le confort du bord et 2-3 kwh/j au minimum.

Les objectifs à atteindre

Encore une fois, il s’agit de plans qui peuvent encore évoluer. Voici en gros les principaux objectifs à atteindre :

  • Arriver à produire au moins 3000w en 220V pour des besoins ponctuels.
  • Avoir assez de capacité pour tenir au moins 24h sur un cycle sans se priver, 48h au ralenti.
  • Permettre une production autonome sans avoir à faire tourner le moteur pour recharger la servitude.
  • Last but not least : réduire les coûts au maximum sans pour autant rogner sur la qualité des composants.

Les solutions possibles

Difficile de les résumer tant il y aurait de choses à dire sur leurs avantages et inconvénients. Passons sur le circuit moteur, qui sera 12V et indépendant. Le choix le plus difficile concerne la partie servitude.

Première solution, un circuit 12V. Son principal avantage est sa simplicité et sa polyvalence. J’y vois cependant des inconvénients. Obtenir 3000W en 220V AC pure sinus nécessiterait un réseau 12V capable de produire jusqu’à 5000VA, donc une grosse intensité et le convertisseur qui va avec. Qui dit grosse intensité, dit câbles de grosse section, chers, lourds et volumineux. Enfin, une grosse capacité oblige a mettre beaucoup d’éléments en parallèle.

Deuxième solution plutôt séduisante, avoir un circuit 48V intermédiaire. Pourquoi intéressant ? Parce que les solutions 48V sont le standard des maisons autonomes et pour cette raison, la fiabilité, la diversité et les prix des composants et batteries deviennent franchement avantageux. Les batteries 48V sont les plus répandues et les moins chères au kwh. Produire du 220V à partir de 48V est facile et peu onéreux. Convertir 48V en 12V se fait aussi très bien avec un convertisseur adéquat. Les inconvénients ? Les alternateurs moteur 48V fiables sont difficiles à trouver, les onduleurs / chargeurs 48V ne sont pas prévus pour une utilisation nomade et un circuit 48V en milieu humide n’est pas idéal.

Troisième solution, le circuit 24V. Les composants 24V sont plus répandus dans les bateaux et camping cars, le choix est donc plus important. Obtenir la puissance voulue pour nos appareils 220V est faisable et les pertes sur l’utilisation en 12V d’un circuit 24V sont assez minimes. Transporter du 24V nécessite des câbles plus petits qu’en 12V et il existe de nombreux consommateurs 24V au besoin. Dommage que le prix des batteries 24V soit juste délirant par rapport aux offres 48V… c’est pourquoi nous en venons à la problématique suivante :

Le choix des batteries

Vaste sujet ! AGM-GEL, OPVZ, Lithium… là aussi il y a du choix.

Nous souhaitons faire subir à nos batteries des cycles potentiellement longs et nombreux. Il faut aussi que leur coût soit minimal sur le long terme, pour une utilisation quotidienne.

Nous avons écarté la solution AGM, même avec GEL. Les batteries OPzV 2V sont séduisantes, acceptent des cycles plus profonds et plus nombreux, ainsi que des intensités très élevées. Nous aurions donc pour du 12V, 6 batteries de 2V. Petit inconvénient, merci à Jean-François de me l’avoir précisé… si une batterie tombe en panne, vous êtes en rade. Cependant le produit est fiable, donc ça se discute.

Enfin il y a la solution Lithium, de plus en plus répandue. Avec en gros deux sortes de lithium : les Ion classiques (qu’on retrouve dans les smartphones, ordinateurs…) et les Fer-Phosphate (LifePO4). Ces dernières sont intéressantes à acheter toutes faites (toutes les cellules et le BMS dans un même boîtier) principalement en Chine. Elles présentent peu de danger en cas de surcharge.

Les Lithium-Ion sont les plus performantes et se démocratisent pour la fabrication de « power walls », leur prix est très intéressant si on fait sa batterie soi-même. Pour un tarif qui me permettrait à peine de sortir 3 kwh avec des batteries toutes faites, on a facilement 10 kwh avec cette méthode. Long et fastidieux, mais envisageable.

Si fabriquer une batterie au lithium est un travail sérieux, les cellules n’appréciant pas du tout les surcharges, il y a moyen de sécuriser le tout avec du fil fusible, un bon BMS, des coupleurs de batteries avec protection intégré et un onduleur / chargeur de bonne facture.

Ce que j’ai pu trouver de mieux comme prix pour les batteries (capacités basées sur les rapports cycles/décharges annoncés) :

  • Batterie lithium FR (2000 cycles 100%*) : 0,33€ / kwh
  • Batterie 12V GEL 200Ah (1100 cycles 50%) : 0,24€ / kwh
  • Batteries OPzV 6x2V 1130Ah (1600 cycles 80%) : 0,14€ / kwh
  • LG Chem 48V Lithium Ion (6000 cycles 90%) : 0,098€ / kwh
  • Pylontech 48V LifePO4 (6000 cycles 90%) : 0,088€ / kwh
  • Lithium Ion maison (6000 cycles 80%) : ~ 0,05€ / kwh

* estimation basse, pas d’autres données fournies notamment pour des décharges partielles.

Le convertisseur / chargeur

Les convertisseurs MPPT solaires et éoliens sont répandus et fiables. Je table sur un (ou plusieurs) modèle Victron réputé.

En ce qui concerne la charge et la conversion vers du 220V en revanche, le choix peut s’avérer plus dur. J’irai droit au but en disant que même s’il existe moins cher en Chine et même dans l’hexagone, je ferais le choix d’un modèle fiable et donc un peu onéreux pour ce composant essentiel.

Avoir un chargeur et un convertisseur séparés est bien, si l’un casse, il n’est pas nécessaire de remplacer l’autre. Cependant je trouve séduisant l’idée d’avoir un appareil qui m’automatise tout aux petits oignons, la charge des circuit basse tension quand il le faut, la bascule sur l’électricité du quai ou un éventuel groupe, etc.

En réfléchissant sur les différents modèles et leurs possibilités j’en ai déduit qu’une solution avantageuse serait d’en avoir deux petits plutôt qu’un gros, puisqu’ils fonctionnent parfaitement en parallèle. J’aurais donc toujours un appareil si l’un d’eux flanche, j’en laisserais un seul en fonction au quotidien pour moins consommer et j’aurais le deuxième pour des besoins de consommation ou de charge ponctuels.

Batterie et circuit moteur

Dans l’état actuel de mes réflexions, ce circuit devrait assurer le démarrage moteur, le guindeau et l’enrouleur de génois. En d’autres termes, des besoins ponctuels de forte puissance.

Des batteries AGM seraient un bon choix. Fabriquer une batterie lithium 12V à forte décharge est possible avec des cellules adaptées et intéressant côté coût. La question reste en suspend.

Et enfin la production

Diversifier les sources est une bonne solution pour optimiser les cycles et éviter des décharges trop profondes. Compte tenu de notre consommation, nous pourrions tabler sur :

  • 1000 à 1500Wc de panneaux solaires (oui c’est beaucoup)
  • Une éolienne de 500Wc
  • Deux alternateurs 12V 90A… un peu juste mais faisable
  • ou un alternateur 12V et un 24/48V selon la tension de servitude
  • Nos chargeurs / convertisseurs jusqu’à 4000W

Si nous manquions d’énergie, un petit groupe électrogène est envisageable… mais comme nous aimons le silence on préfère s’en passer.

Conclusion

Nous pesons encore le pour et le contre des différentes solutions… les désavantages d’une alternatives sont solutionnés par les avantages d’une autre, qui apporte d’autres désavantages, qui sont solutionnés par ailleurs… le serpent se mord la queue.

6 réponses sur « Énergie à bord, brainstorming »

1000W à1500w de panneau solaires… on s’embourgeoise ? Le frugalisme serait-il en train de passer à la trappe ? (sourire)
Bisous à vous,
Régis et Michèle

Salut Régis et Michèle, on aime bien votre signature ;). Ma foi on a quelques vœux de confort énergétique même si on ne sait pas au final s’ils seront exhaussés. Bises et à bientôt !

Quelques commentaires personnels:

L’inconvénient signalé sur les batteries de 2V existe de la même façon sur les lifepo4 puisque ce sont des cellules de 3,3V assemblées en série.
D’après ce que je crois savoir, les cellules OPzV sont faites pour du stationnaire (typiquement les stations solaires terrestres), pour les véhicules, ce doit être des PzV (ou PzS dans mon cas), batteries dites « traction » plus résistante mécaniquement.
Attention à la mention de capacité donnée par les constructeurs. Une capacité de batterie dépend du temps qu’on met à la décharger. Le standard pour les AGM, Gel et autres est « C20 », c’est à dire décharge en 20 heures. Pour les OPzV, PzS, … etc, c’est souvent C5 (décharge en 5h). Exemple, mon parc 480PzS fait 480 Ah en C5, ramené en C20, il fait environ 550 Ah (il a plus de 9 ans).
Guillaume, tu ne parles pas de desalinisateur, il y a pourtant beaucoup à dire sur le bon choix. Et c’est un gros consommateur au quotidien. Être autonome en production d’eau douce est très séduisant.
Un petit inconvénient à signaler sur un réseau multi tensions (moteur en 12V, servitude en 24 ou 48V): pas de possibilité de commuter l’un sur l’autre. À l’usage, il s’avère que ça en dépanne beaucoup.
Groupe électrogène en secours: j’ai adopté cette solution. J’en ai profité pour déposer l’éolienne (qui produisait plus de bruit et d’ombre sur mes PS que d’énergie).
Je trouve qu’il n’y a aucun intérêt à mettre une batterie Gel ou PsZ sur le circuit moteur. La durée de vie des batteries est dépendante de l’entretien qu’elles ont subi. J’ai choisi une batterie de démarrage poids lourds, la première a fonctionné 8 ans. Beaucoup autour de moi ont des AGM ou Gel qui durent rarement plus de 3 ans (sous les tropiques).
Bon courage dans vos réflexions.
À bientôt, sur l’élément liquide peut-être.

Salut Jean-François,

Merci pour ton message et désolé de répondre tard, mon premier essai s’est soldé par une suppression intempestive (sous VI on tape escape qqchose pour enregistrer… pas sous WordPress).

Je ne savais pas en effet pour les PzV/PzS, les sites de vente en ligne que je consulte, en l’occurrence ceux qui proposent des produits pour l’autonomie pour la plupart, vendent de OPzV/S.

Tu as raison pour les cellules Lithium, cependant je me suis dit que comme chaque bloc 3,2/3,7V est constitué d’un certain nombre de cellules individuelles en parallèle, une ou deux cellules mortes devrait permettre quand même d’utiliser la batterie. D’autre part, d’après les constructeurs nombre de batteries lithium toutes faites peuvent se connecter en parallèle ou en série si le ou les BMS le permettent. Bref, l’étude est en cours.

Les comparatifs sont durs car les données techniques manquent, parfois on a des infos pour du C5, C10, C20 mais c’est rare et le nombre de cycles garanti ne mentionne pas toujours pour quelle décharge, etc. Globalement je suis tout de même partagé quand je vois la différence de prix entre une pylontech 48V 50Ah (~1050€) et une Victron 12V 200Ah (~2250€), donc d’à peu près même capacité et caractéristiques techniques. Pour arriver à 10kwh c’est pas le même budget. Mais peut-être que le modèle bleu en vaut malgré tout la peine ou que M. Victron serait prêt à négocier au Nautic, va savoir.

C’est vrai j’aurais dû mentionner un éventuel dessalinisateur. Quand j’ai réalisé ces estimations ce point était encore en suspension, on pensait à un modèle qu’on fixe directement au moteur.

Avec une tension intermédiaire, nous aurions inévitablement des régulateurs pour abaisser la tension en 12V puisque la plupart des consommateurs fonctionnent en 12V. Cependant il serait évidemment impensable de démarrer le moteur avec la servitude….

Concernant le groupe, on s’est dit qu’une bonne capacité de batteries et un bon nombre de panneaux permettrait de s’en passer. Mais ce n’est pas simple et peut-être que nous réviserons tout cela à la baisse.

Bonne remarque pour le circuit moteur. Certaines lithium acceptent des décharges rapides mais cette batterie n’ayant pas vocation a être déchargé profond l’intérêt est comme tu dis limité, finalement.

Bref, nous avons le souvenir d’Oleo, même avec trois bon panneaux, 500Ah de batteries et pas de frigo nous devions par moment débrancher l’ordinateur pour éviter de trop décharger. Du coup on rêve d’une meilleure autonomie. Affaire à suivre.

Le meilleur est l’ennemi du bien. Lorsque je suis parti avec mon cata et ma petite famille j’avais ceinture et bretelle à tous les étages, comme à la maison ! En fait le groupe prévu entre autre pour le gros déssal à servi pour l’epilateur de madame et de l’eau nous en avons trouvé partout. La douche à l’eau de mer et le rinçage à la bouteille trop top !!! Je regrette de m’être ruiné en conneries inutiles et surtout j’ai vérifié que les bilans de consommation, même s’ils sont utiles sont surtout théoriques et que l’on a une certaine tendance à surdimensionner. Je pense qu’il est bien de prévoir une bonne base et de voir pour adapter. Bon retour à la mer à tous les cinq je viens de terminer le bouquin et je me suis régalé. Merci !!!

Bonjour et merci ! Vous avez raison, le mieux est l’ennemie du bien… quand on fait des plans on a toujours tendance à exagérer et ajouter des options pour se rendre compte in fine que le besoin réel est plus simple. Lors de l’écriture de cet article j’imaginais différents scénarios en mode surdimensionné. Le bon curseur se situe certainement entre ce que nous avions sur Oleo et ce qu’on imagine dans l’idéal.

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