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Pratiques et Techniques de la Plaisance

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Accueil du site > Articles > L’électricité à bord > Une révolution à l’horizon ?

Rubrique : L’électricité à bord

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Une révolution à l’horizon ?Version imprimable de cet article Version imprimable

Publié Mars 2014, (màj 1er juin) par : Négofol   

Copyright : Les articles sont la propriété de leurs auteurs et ne peuvent pas être reproduits en partie ou totalité sans leur accord
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L’énergie à bord

  • Une bonne partie des articles de cette rubrique est consacré à la gestion de l’énergie à bord et en particulier sa conservation, assurée habituellement par des parcs de batteries.
    La différence de caractéristiques demandées aux batteries de démarrage et de servitude, qui peut entraîner à utiliser des technologies différentes pour les deux parcs, rend encore plus complexe la gestion des parcs et notamment de la recharge de ces batteries.
    La solution quasi générale est la séparation en batteries de démarrage et batteries de servitude, avec un système de répartition de la charge ou double alternateur.
    Une solution totalement nouvelle est apparue récemment, qui pourrait changer de façon radicale cette situation :

Le Engine Starting Module (ESM)


Une société américaine, spécialiste des super-condensateurs, MAXWELL TECHNOLOGIES va sortir en avril 2014 à grande échelle sur le marché (aux USA seulement dans un premier temps) un système de super-condensateur adapté au démarrage des moteurs Diesel.
 
Le problème initialement traité etait un peu différent du notre : le démarrage des Diesels des camions de livraison, qui pose parfois de sérieux problèmes en fin de journée du fait de la multiplicité des démarrages (la plupart des villes américaines interdisent de laisser le moteur tourner en cours de livraison) et de la charge importante représentée par les hayons élévateurs électriques qui déchargent les batteries au point que de nombreux camions se retrouvent en fin de journée dans l’impossibilité de redémarrer.
 
La solution Maxwell est un super condensateur de 500 Farad ou 1 000 Farad (non il n’y a pas d’erreur d’unité !), rechargé par un circuit électronique à partie de la batterie du véhicule et capable de fournir 900 ou 1 800 A (suivant le modèle) au démarreur pour assurer un démarrage énergique...
L’astuce réside dans le fait que l’intensité de charge ne dépasse pas 20 A pendant 8 mn, et 10 mA ensuite, et la charge est effective jusqu’à 10 V de tension batterie, donc à la portée d’une batterie à bout de souffle...
 
L’aspect est similaire à une batterie standard de camion et le branchement ultra-simple. En particulier, ni le système de rechargement des batteries ni le démarreur ne sont à modifier. La masse est très réduite (7 ou 10 kg suivant modèle)
 
Le prix annoncé par les distributeurs est de $ 1 050 soit 750 € environ, pour le modèle adapté aux moteurs Diesel jusqu’à 10 l de cylindrée..
Le constructeur annonce une durée de vie comparable à celle du camion, la possibilité de plus de 100 000 démarrages et une garantie de 4 ans...
Ceci est basé sur des essais en flotte depuis 2012.
Cerise sur le gateau : le pleine capacité de fourniture de courant est maintenue jusqu’ - 40 °C !
 
 

L’application possible en plaisance :

  • On voit aisément que ce type de matériel pourrait révolutionner la conception des circuits électriques de nos bateaux, car il suffirait d’un seul parc de batteries de servitude, du type décharge lente, et d’un seul circuit de charge (en ajoutant peut-être par sécurité un délesteur pour conserver un peu de capacité résiduelle).
    Un module ESM se chargerait d’assurer le démarrage du moteur sans malmener le parc de batteries de servitude par des appels de courant importants.
     
    La documentation sur l’ESM :
     
    http://www.maxwell.com/products/esm...
     
    Le manuel d’installation :
    http://www.maxwell.com/images/docum...
     
    Produit à mon avis à suivre, car ça pourrait changer beaucoup d’habitudes...
UP


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12 Messages de forum

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  • 13 mars 2014 19:50, par yoruk écrire     UP Animateur

    Merci Francis
    Une question de béotien sur ce super condensateur.

    • Si j’ai bien compris, il nous libérera de l’obligation de la batterie moteur, intervenant depuis la source du parc de batterie de service
    • Dans ce cas, on économise la batterie (voire les batteries à changer sur une longue période), on devrait aussi économiser sur le câblage, et simplifier le répartiteur
    • Question annexe : comment alimentera t on le guindeau et/ou le propulseur d’étrave ???

    Michel

    Répondre à ce message

    • Question annexe : comment alimentera t on le guindeau et/ou le propulseur d’étrave ???

      Forcément par la batterie servitude ! Ce type d’accumulateur d’énergie à base de condensateurs n’est intéressant que pour démarrer un moteur, qui s’il est en bon état démarre en une ou deux secondes, pas plus.

      J’ai déjà l’habitude : ma batterie servitude et mon guindeau sont en 24 volts, alors que le moteur fonctionne en 12 volts !

      Un propulseur d’étrave de quelques KW, c’est facilement une dizaine de fois cinq secondes pour les plus doués lors d’une manœuvre difficile par vent fort. (Au delà, on crame le moteur à coup sûr...)

      Le guindeau, c’est encore pire : remonter 80 mètres de mouillage à 10 mètres/minute avec une conso de 1500 watts... je laisse à chacun le plaisir de calculer ! :o)

      Ceci pour anticiper la question que je vois s’approcher à toute vitesse : « et comme batterie servitude »  ?

      Désolé, mais dans l’état actuel de la technologie... même pas en rêve ! :-P

      _/)

      Répondre à ce message

      • 14 mars 2014 07:06, par Négofol écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

        Il y a aussi une autre solution alternative à celle proposée par Tilikum pour le propulseur d’étrave et le guindeau : l’entraînement hydraulique à partie d’une pompe entraînée par le moteur, ce qui évite les moteurs cramés et les limitations de puissance et résiste très bien à la corrosion, mais ça reste peu courant dans les petites tailles alors que c’est assez généralisé dans les grandes tailles...

        Répondre à ce message

  • 14 mars 2014 20:55, par Alien écrire     UP  image

    En dissociant démarrage et servitude, on assure la séparation des fonctions et donc la faculté de démarrer l’ultime source de recharge qu’est le moteur.
    Une saine gestion doit « normalement » interdire la décharge de l’une ou l’autre des sources au delà du seuil léthal (autour de 10,5volt suivant les technologies).
    Quel est l’intérêt d’achever une batterie de servitude arrivée à la limite en lui faisant recharger une batterie de démarrage même avec un faible courant ?
    Les supercap existent depuis un certain temps. Notre Bolloré national en produit pour les tramways et autres applications pointues.
    Pas pour ses autos et le grand public il y a sans doute une raison ?
    Bonne chance aux expérimentateurs à x k$, déçus des piles à combustibles peu fiables.
    Mébon, je peut me tromper et rater l’innovation du siècle ;-)

    Répondre à ce message

    • Quel est l’intérêt d’achever une batterie de servitude arrivée à la limite en lui faisant recharger une batterie de démarrage même avec un faible courant ?

      Pour en comprendre l’intérêt, il faut commencer par lire attentivement les liens de l’article, surtout le deuxième qui est le manuel.

      • Première chose à comprendre : ce n’est pas une batterie, mais un module de démarrage, qui ne fonctionne absolument pas comme une batterie classique.
      • Dans nos usages en plaisance, on a en général une grosse batterie servitude et une petite batterie moteur.
      • Lorsque cette dernière est HS, la procédure habituelle est de brancher la batterie servitude en parallèle en démarrage secours.
      • En général ça marche bien... sauf si la batterie servitude est également déchargée !

      C’est là que cette technologie trouve son intérêt :

      • On peut en effet la recharger complètement à partir d’une batterie dont la tension est entre 9 et 18 volts, alors qu’il est normalement impossible de démarrer un diesel en dessous de 10 volts : le démarreur ne fonctionne pas.
      • La tension nominale du module est nettement plus élevée que celle d’une batterie au plomb, ce qui est intéressant par temps froid.
      • L’intensité dispo est énorme comparée à celle d’une batterie classique.
      • Elle se stocke et se transporte avec une tension de moins de 2 volts (par sécurité).
      • Il n’y a pas de limites de cyclage même complètement déchargée, contrairement aux batteries classiques.
      • Plus besoin de répartiteur de charge ni de relais de couplage.

      En pratique, on a plus qu’une seule batterie servitude ! :-)

      _/)

      P.S. Je n’ai pas d’actions chez ce fabricant...

      JPEG

      Répondre à ce message

      • Si je devais avoir un module de démarrage de ce genre, je conserverais néanmoins une batterie pour le démarrage, mais elle serait plus petite puisqu’elle n’aurait pas besoin de fournir la totalité de l’intensité de démarrage...

        En effet, dans un environnement aussi peu fiable, peu sécurisé et peu structuré qu’un bateau de plaisance (on est loin des normes MIL et des checklist de l’aéronautique !), il m’est impensable de n’avoir qu’une seule source de stockage d’énergie (la servitude) pour démarrer le moteur.

        Juste deux exemples :

        • La batterie moteur traditionnelle a un intérêt réciproque : en cas de panne (un élément mort p.ex.) de la batterie servitude, la batterie moteur traditionnelle sert à garder en marche le minimum des instruments de la sécurité.
           
        • Toujours en cas de court jus d’un élément de la servitude, si on démarre le moteur avec le seul module de super-condensateurs, on va griller l’alternateur et/ou faire fumer la batterie déjà morte selon qu’on déconnecte ou laisse à poste la servitude.
        • Je suis sûr qu’on peut trouver d’autres cas tout aussi problématiques avec une seule batterie à bord.

        Mais bon, ce n’est que ma façon personnelle d’avoir à la fois une ceinture et des bretelles :-P

        Répondre à ce message

        • La batterie moteur traditionnelle a un intérêt réciproque : en cas de panne (un élément mort p.ex.) de la batterie servitude, la batterie moteur traditionnelle sert à garder en marche le minimum des instruments de la sécurité.

          Souvent vu dans le cas de gros bateaux de plus de 20 mètres en « NUC » : une grosse servitude, pas de batterie moteur, mais l’obligatoire batterie indépendante dédiée aux communications.

          J’avais posé la question : comment démarrer le moteur avec la servitude à plat ?

          Réponse : on démarre le groupe ! :-/

          Toujours en cas de court jus d’un élément de la servitude, si on démarre le moteur avec le seul module de super-condensateurs, on va griller l’alternateur et/ou faire fumer la batterie déjà morte selon qu’on déconnecte ou laisse à poste la servitude.

          Euh... n’est-ce pas pareil en démarrant le moteur avec un montage traditionnel ?

          Ceci dit, je vois régulièrement des bateaux qui n’ont qu’un seul parc de batteries, (ce qui s’appelle électriquement parlant une batterie), servant à tout, servitude, moteur, guindeau, ils n’ont pas plus d’ennuis qu’avec les montages « classiques » ! |-)

          _/)

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          • 15 mars 2014 08:09, par yoruk écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

            Ceci dit, je vois régulièrement des bateaux qui n’ont qu’un seul parc de batteries

            Bonjour
            Quand nous sommes venus en méditerranée orientale avec le Fantasia, pour des raisons de praticité (charge, contrôle) nous avions couplé systématiquement les deux parcs. Aucun problème, ça aiguise juste le sens de l’observation. Et je ne disposais à l’époque que d’un seul moyen de contrôle : un multimètre bricolé sur les conseil d’un illustre navigateur qui sévissait sur STW à l’époque (1999/2000) !!! ( l’ingénieux se reconnaitra)
            De ce point de vue, une observation : la rusticité des moyens de contrôle impose une veille constante et précise. A contrario, le côté rassurant du niveau technique de certains contrôleurs de batterie, peuvent endormir l’attention. Nous l’avons vécu avec un ami cet été, très heureux que son contrôleur de batterie lui montre 97% de charge disponible... Peu de temps après, il devait changer son frigo, très fatigué, et là les batteries ne tenaient plus... Ce n’était ni les batteries, ni le frigo qui étaient en cause, mais bien le sens de l’observation de l’opérateur...
            La simplicité du système ESM me semble très intéressante. Personnellement, si j’ai à m’en équiper, je conserverai un deuxième parc dédié à la communication et à la navigation, Jeanneau dans sa grande sagesse en a prévu l’emplacement sous la TAC !!!
            Reste et ce n’est pas rien, à régler le problème du guindeau et du propulseur d’étrave... Là il faudra, soit repositionner mes batteries de service sous une banquette du carré, soit recâbler en 90 voire plus, les batteries de service située à l’arrière pour le moment...

            Michel

            Répondre à ce message

          • « Euh... n’est-ce pas pareil en démarrant le moteur avec un montage traditionnel ? »

            Il m’est arrivé de devoir débrancher complètement la batteries servitude en voyant « ça » (voir l’image) ... bien que la batterie était encore opérationnelle, mais plus très fraîche, les cosse « + » éjectées du boitier ! Si je n’avais pas eu une batterie moteur et si j’avais démarré le moteur avec cette batterie pas fraîche, je n’aurais pas pu la débrancher sous peine de griller l’alternateur, ni la laisser branchée sous peine d’exploser la batterie :-/

            Le rapport « gain / risque » en supprimant complètement la batterie de démarrage sur un croiseur banal de 10-12m semble défavorable : le gain en coût est d’environ 1/1000ème de la valeur du bateau (en supposant que le super-condensateur dure toute la vie du bateau) , le gain en poids est de quelques millièmes du poids de bateau !

            Mais bon, comme dit précédemment, c’est simplement ma manière d’avoir ceinture et bretelles :-P

            JPEG

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            • 15 mars 2014 09:56, par Négofol écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

              En fait, si on envisage le côté sécuritaire, il me semble préférable de suivre la voie indiquée par Yoruk : une petite batterie sans entretien assurant le fonctionnement de la VHF et du GPS, comme d’ailleurs obligatoire chez les pros. Connecter cette batterie en parallèle avec la batterie de servitude via une diode Schottky assure une charge suffisante sans aucune complication et il reste une charge sur l’alternateur en cas de défaillance catastrophique amenant à isoler la batterie principale.

              Personne ne semble avoir remarqué la très faible énergie consommée par le système Maxwell : 8 mn sous 20 A représentent seulement 2,6 Ah, ce qui montre qu’un démarrage moteur consomme très peu d’énergie, c’est le courant d’appel qui pose problème sur la batterie de démarrage. En cas de batterie complètement à plat, et même si l’ESM était déchargé, 250 W pendant 8 mn ne poseraient aucun problème au plus petit groupe électrogène pour assurer le démarrage, ce qui n’est pas le cas avec une batterie qui doit être chargée beaucoup plus longtemps...

              A noter que j’ai pu un jour visiter une vedette de 45’ des Coast Guards US qui disposait d’un système analogue dans le principe, mais d’une technologie (années 60) toute autre : un système de démarrage hydraulique par accumulateurs haute pression afin d’assurer le démarrage des moteurs même en cas de panne électrique totale, notamment si le bateau s’était fait rouler... avec un avantage supplémentaire : les accumulateurs hydrauliques, placés dans les fonds de part et d’autre des arbres d’hélice participaient au lestage assurant l’inchavirabilité !

              Répondre à ce message

              • Pour résumer, on a 2,6 A.h toutes les 8 minutes pendant 3 secondes.
                Faut avoir un gentil moteur, sans préchauffage et bien réglé.
                La sécurité : wait and see .
                L’application camionnette de livraison se justifie. De même que sur certaines motorisations hybrides où on arrête le moteur thermique fréquemment .
                Sur nos vieux barlus au moteur capricieux ?

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                • 17 mars 2014 10:21, par Négofol écrire     UP     Ce message répond à ... Animateur

                  Non c’est inexact : si vous regardez le schéma de cablage, le système n’alimente que le démarreur en direct : toutes les autres fonctions, notamment bougies de préchauffage, voyants, pompes éventuellement sont alimentées par la batterie.
                  2,6 Ah, ça parait peu, mais sur les petits Diesel de voiliers, le démarreur a une puissance de 1 à 1.5 kW.
                  Pour un 3 GM : 1 kW, ce qui représente un courant moyen de 83 A et donc 2.6 Ah représenteraient près de 2 mn de démarreur, assez pour le faire cramer !
                  Le petit modèle d’ESM présenté convient pour des moteurs de 10 l de cylindrée, pas une camionette mais plutôt un maxi-code de 450 CV !

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