Tout navigateur connaît la toux humide du moteur diesel, et l’odeur âcre de son échappement. Pour certains, c’est le signe qu’une aventure commence, pour d’autres, c’est la réassurance que tout va bien à bord du bateau. Le moteur traditionnel est peut-être l’élément de sécurité le plus important de votre bateau, mais ses jours sont peut-être comptés.
La révolution de la voile électrique arrive – et bien que l’adoption dans le secteur maritime s’avère beaucoup plus lente que dans le monde automobile à terre, des progrès sont réalisés.
Le marché est encore relativement petit. Torqeedo, leader incontesté du marché, a réalisé un chiffre d’affaires de 25 millions d’euros l’année dernière, dont la majeure partie dans les ferries et les hors-bords compacts. Il propose également une gamme de moteurs à saildrive et pod drive pour les yachts d’un poids de 2 à 50 tonnes, soit environ 20 à 60 pieds de longueur hors tout.
Mais les marins ont été lents à s’y mettre, et ce pour une bonne raison : si vous prévoyez de traverser un océan ou d’affronter des conditions difficiles au large, vous comptez sur votre moteur pour vous aider à dépasser le danger ou à traverser le pot au noir – parfois pendant plusieurs jours.
La série AXC d’Oceanvolt est un système modulaire de transmission par arbre (10kW à 40kW) qui s’adaptera à la place d’un moteur diesel traditionnel
Même avec la récolte actuelle de batteries de bateau avancées au lithium-ion, l’autonomie d’un système électrique se mesure en dizaines de miles, pas en centaines. Ainsi, un monocoque de 35 pieds avec 10kWh de batterie au lithium (quatre unités pesant 96kg au total) aurait une autonomie de seulement 24 miles nautiques à 3,8 nœuds, soit moins de 16 miles nautiques à plein régime.
En tenant compte de l’incroyable gaspillage des moteurs à combustion, qui dissipent plus d’énergie sous forme de chaleur et de bruit qu’ils n’en fournissent en propulsion, le diesel reste dix fois plus dense en énergie que les batteries.
Le voilier de luxe tout carbone Yamila utilise un système de saildrive électrique Oceanvolt SD8 8kW. Photo : Tobias Stoerkle
« Quand vous regardez les bateaux de croisière de haute mer, vous avez bien sûr un diesel », dit le fondateur et PDG de Torqeedo, Dr Christoph Ballin. « Et il est vrai que peu de navigateurs côtiers optent pour l’électrique pur. »
Mais cela ne signifie pas que l’électrique n’a aucun intérêt pour les navigateurs de croisière, loin de là. La voie la plus courante pour les marins « normaux » sera de combiner le diesel et l’électrique dans un système de navigation hybride.
Dans ce modèle, le moteur est remplacé par un moteur électrique, relié à un banc de batteries au lithium. Celles-ci peuvent être rechargées par hydrogénération – lorsque la vitesse à la voile fait tourner l’hélice et remet de la charge dans les batteries – et par énergie solaire ou éolienne. Mais lorsque des périodes prolongées sous tension sont nécessaires, un générateur DC autonome, qui peut être installé n’importe où à bord, fournit l’électricité.
C’est la configuration recommandée par la société finlandaise Oceanvolt, qui s’est concentrée sur le marché de la voile de croisière avec une gamme de moteurs d’entraînement d’arbre et de voile de 3.Dans le cas d’un bateau de croisière autour du monde, nous recommandons un système hybride avec un groupe électrogène de secours pour assurer un entraînement continu si nécessaire », explique Markus Mustelin, PDG d’Oceanvolt. « Une hélice régénératrice, qui tourne pendant la navigation et recharge les batteries (en sacrifiant 0,2-0,4 nœud, selon le bateau et les conditions) permet d’être presque indépendant du groupe électrogène et de ne l’utiliser que pour la sauvegarde. »
Le constructeur de classiques modernes Spirit Yachts, basé à Ipswich, a commencé la construction de son plus grand projet à ce jour, un sloop de 34 m, Spirit 111….
Le pionnier de la propulsion électrique Torqeedo a remporté aujourd’hui (15 novembre) le plus grand prix d’équipement marin de l’année – pour le…
Ce système présente l’avantage que le générateur n’est nécessaire que lors des longs passages, de sorte que le bateau continue à manœuvrer silencieusement dans et hors des ports et des mouillages.
Et un générateur bien conçu et correctement dimensionné est beaucoup plus efficace pour transformer le diesel en électricité qu’un moteur non conçu à l’origine pour cette tâche. Certains navigateurs optent pour un système hybride en ligne, comme ceux proposés par Hybrid-Marine, qui se boulonne sur le diesel existant.
Ceux-ci sont plus faciles à adapter, avec beaucoup des mêmes caractéristiques que le système hybride complet, mais il y a l’inconvénient d’avoir toujours un moteur boxé quelque part près du milieu du bateau.
Electromagnétisme
Jusqu’à présent, la plupart des affaires ont été faites en adaptant les yachts existants. Mais un nombre croissant de constructeurs de yachts cherchent à inclure la propulsion électrique comme équipement d’origine. Le troisième plus grand constructeur de bateaux au monde, Hanse Yachts, est peut-être le plus avancé – il propose son Hanse 315 d’entrée de gamme avec une option de propulsion électrique par le gouvernail.
Le système prend moins de place que le diesel standard, est beaucoup plus silencieux et sans vibrations ni émissions. Mais Hanse admet que son adoption a été décevante.
La technologie a trouvé plus d’intérêt auprès des navigateurs de lac. La jeune marque allemande innovante Bente a installé des moteurs Torqeedo sur son modèle 24 pieds à succès, conçu à l’origine pour les » lacs verts » d’Allemagne.
Plus près de chez nous, le spécialiste des dériveurs RS Sailing a décidé d’équiper son nouveau quillard RS21 d’un entraînement électrique rétractable. Déjà baptisé le » gennaker invisible « , le système est basé sur le moteur hors-bord Travel 1003 de Torqeedo.
Les plus gros bateaux de course ont également été attirés par l’attrait de la propulsion à faible poids. Il suffit de regarder Malizia, un IMOCA 60 en préparation pour le Vendée Globe 2020 avec un système Torqeedo léger.
« Faire le tour du monde sans émissions dans des conditions de course, tout en produisant simultanément sa propre énergie, est un concept tout à fait inspirant », a déclaré le skipper de Malizia, Boris Herrmann.
L’électrique a également connu du succès dans le segment de luxe du marché, où les batteries lithium-ion représentent une part plus faible du coût global du bateau. Un catamaran Privilège 5 de 50 pieds et un Gunboat 60 en fibre de carbone ont tous deux été équipés en rétrofit du kit Torqeedo, tandis qu’Oceanvolt apparaît sur un Swan 57 et un Agile 42 tout en carbone.
Vue d’ensemble du système de propulsion Deep Blue de Torqeedo installé sur le Gunboat Moonwave
Le Gunboat Moonwave possède deux propulseurs Deep Blue de 25 kW, tous deux capables de se régénérer sous voile. Il y a toujours un générateur à bord pour étendre l’autonomie des batteries au large, mais « ils n’utilisent plus le générateur – c’est juste en cas d’urgence », dit Ballin de Torqeedo.
Spirit Yachts conçoit également la propulsion électrique dans son navire amiral Spirit 111, dont le lancement est prévu cet été. Avec quatre grosses batteries au lithium de 40 kW à bord et un moteur de 100 kW, le yacht pourra fonctionner silencieusement pendant des heures, bien qu’il dispose également d’une capacité de générateur diesel de 100 kW.
« Le véritable objectif n’est pas la propulsion, explique le directeur de Spirit, Nigel Stuart, mais que tout fonctionne en harmonie, de l’équipement de la cuisine et de l’eau chaude au chauffage, à la climatisation, à l’hydraulique, etc. » Le chantier britannique construit également un 65 pieds utilisant la technologie hybride Oceanvolt et un nouveau 44 pieds purement électrique.
Avec la course d’un côté et les croiseurs haut de gamme de l’autre, il y a quelque chose comme un vide au milieu. De l’aveu même de Torqeedo, le navigateur de croisière n’a pas été un grand centre d’intérêt de la révolution électrique, mais tout cela est sur le point de changer. « Nous avons commencé un peu tard avec la voile », admet Ballin, « mais dans les cinq à huit prochaines années, elle sera abordée en profondeur. »
Un système de propulsion électrique entièrement intégré alimentera le nouveau navire amiral de 111 pieds de Spirit Yachts
Que cela signifie-t-il vraiment ? Eh bien, dans un premier temps, cela signifie l’intégration du système. Si cela ne semble pas révolutionnaire, alors imaginez une configuration à bord où les panneaux solaires, les hydrogénérateurs, les batteries, les générateurs et les moteurs fonctionnent tous ensemble de manière transparente pour maintenir le yacht alimenté en énergie amplement, 24 heures sur 24. « C’est ce pour quoi les gens sont prêts à payer : beaucoup d’énergie avec du chauffage ou de l’air conditionné pendant la nuit », dit Ballin.
L’avenir de la voile hybride
Dans un avenir proche, Torqeedo prévoit un nouveau générateur CC à extension de gamme spécifiquement pour les voiliers hybrides. Son unité existante est construite par WhisperPower et fournit 25kW, ce qui est trop de puissance pour les bateaux utilisant le système d’entraînement par pods.
Le groupe électrogène sera conçu pour fonctionner à des révolutions optimales, tandis qu’une conversion intelligente de courant continu en courant continu découple la tension de la batterie de la tension de charge, pour une efficacité beaucoup plus grande.
Pour les bateaux, tout comme pour les voitures, la percée qui fera toute la différence se situe autour de la capacité de la batterie. Tant que l’autonomie sous énergie électrique ne pourra pas égaler celle du diesel, il y aura beaucoup de sceptiques. Et cela ne risque pas d’arriver avant une décennie ou plus, selon Ballin.
« Théoriquement, ils ont testé des batteries en laboratoire qui sont dix fois plus efficaces que le lithium », explique-t-il. « Et si cela se concrétise, alors l’essence est terminée. Mais nous essayons de combiner une vision à long terme avec un état d’esprit à court terme. »
En attendant, la technologie prévalente est basée sur le lithium-manganèse-cobalt, et un processus de développement régulier permet de l’améliorer de 5 à 8 % chaque année. Par exemple, BMW vient d’annoncer que sa batterie i3 de prochaine génération, utilisée par le système Deep Blue de Torqeedo, pourra contenir 40kWh de puissance – une augmentation de 33% pour la même taille, le même poids et presque le même coût.
Torqeedo Cruise 2.0 FP Pod Drive convient aux petits yachts jusqu’à 4 tonnes – une hélice repliable peut également être installée
L’autre domaine de développement concerne l’hélice. La plupart des systèmes de croisière utilisent une hélice repliable ou à mise en drapeau conçue pour les moteurs diesel. Mais les propres recherches de Torqeedo montrent que le couple élevé et constant d’un moteur électrique est mieux utilisé par des hélices à pas variable.
Et pourtant, c’est Oceanvolt qui a abordé cette question spécifiquement pour les moteurs électriques avec son système Servo Prop, qu’il prétend être 30% plus efficace à l’avant, 100% meilleur à l’arrière et 300% plus efficace en mode régénération.
Oceanvolt dit que cette hélice peut pomper environ 500W dans les batteries à seulement 5 nœuds – le rythme moyen d’un monocoque de 30 pieds. A 6 nœuds, cela monte à environ 800W, et à une vitesse très gérable de 7 nœuds pour un grand croiseur océanique, vous obtenez 1,2kW.
« Une nouvelle technologie peut rarement rivaliser en prix avec une technologie établie dans sa phase de croissance initiale », dit Mustelin. « Cependant, nous avons dépassé ce stade et aujourd’hui les systèmes électriques sont proposés à un prix tout à fait compétitif. Lorsque vous ajoutez à cela le fait que le système électrique est presque sans service, le coût total de possession tourne en faveur de l’électrique. »
Donc, vous ne les entendrez peut-être pas approcher, mais attendez-vous à voir de plus en plus de bateaux à moteur électrique sur l’eau à mesure que la révolution se poursuit.
Une question de couple
Une partie essentielle de la viabilité de la propulsion électrique repose sur la notion qu’un moteur plus petit peut accomplir le même travail qu’un diesel plus gros. Il y a deux éléments à cela. Premièrement, un moteur diesel n’est pas un convertisseur efficace d’énergie chimique en poussée, créant beaucoup de chaleur et de bruit dans le processus. Deuxièmement, les caractéristiques de couple de l’électrique sont bien meilleures que celles du diesel.
Mustelin affirme que le moteur 10kW d’Oceanvolt « surpasse facilement » un diesel de 30 ch. « Typiquement, la vitesse maximale du bateau sera un peu plus faible (0,5kt-1,0kt) qu’avec un moteur diesel comparable, mais dans le même temps, le bateau maintiendra mieux la vitesse par mer formée et vent de face en raison du couple plus élevé. La manœuvrabilité est bien meilleure dans les espaces confinés des marinas. »
C’est parce que les moteurs à combustion n’atteignent leur puissance maximale (et leur couple maximal) que sur une petite plage de vitesses. Le couple est une mesure de la puissance de rotation – au niveau de l’hélice dans le cas d’un bateau.
Un moteur diesel développe un couple optimal entre 1 800 et 2 000 tr/min, tandis que les moteurs électriques le délivrent de 0 à environ 2 000 tr/min. Cela permet aux moteurs électriques d’utiliser des hélices à rendement plus élevé, plus fines et à pas plus raide.
Moteur thermique : L' »alternateur sur les stéroïdes »
Il a fallu des années de développement et plus de 10 millions de dollars de financement, mais le célèbre expert en systèmes de bateaux Nigel Calder a contribué à la conception d’un alternateur si puissant qu’il élimine le besoin d’un générateur à bord.
Monté sur le moteur, sur la deuxième position d’alternateur, l’Integrel peut produire cinq à dix fois plus de puissance. Derrière le système se trouvent au moins 10 kWh de batteries au plomb (le lithium est également une option), ainsi que des chargeurs et des onduleurs Victron.
« Si vous faites tourner le moteur, il chargera les batteries ; si vous roulez avec le moteur au point mort, il saura qu’il est en mode générateur autonome et passera à cet algorithme », explique Calder. « Il sera probablement moins cher qu’une installation de générateur, et élimine la question des coques traversantes, des circuits de refroidissement, des longues heures de fonctionnement, de la maintenance. »
Le système permet de faire fonctionner toutes sortes de commodités à bord qui nécessiteraient normalement un générateur : de l’eau chaude à la demande aux cafetières et aux congélateurs. « Nous pensons honnêtement que ce système va supplanter les générateurs sur presque tous les bateaux qui ont actuellement, ou qui voudraient avoir, un générateur »,
ajoute Calder.
Avec le moteur en vitesse et à bas régime, les tests montrent comment l’Integrel peut produire quelque 2kW de puissance sans augmenter la consommation de carburant ou réduire la vitesse – en utilisant simplement la capacité gaspillée du moteur. Cela signifie qu’il fonctionnera avec le moteur existant du yacht – pas besoin de surspécifier – et il a déjà été installé avec succès sur un nouveau Southerly 480, un Malo 46 et un Hallberg-Rassy de taille similaire.
Etude de cas : Dufour 382 Alcyone
Construit par Dufour en 2016, Alcyone a immédiatement été équipé professionnellement du moteur à voile SD15 d’Oceanvolt, alimenté par un banc de batteries au lithium de 14kWh. Les propriétaires Michael Melling et Diana Kolpak ont également spécifié un générateur DC de 8kWh pour l’extension de l’autonomie. L’aménagement a coûté 30 600 € pour le moteur et le système de batteries, plus 13 744 € supplémentaires pour le générateur, et les coûts d’installation ont été d’environ 8 000 €.
Ils affrètent le bateau près de Vancouver, pour explorer Desolation Sound et les environs, où la propulsion silencieuse et propre est un argument de vente. « Rien ne gâche la joie de la navigation – ou d’un mouillage isolé – plus que le bruit et l’odeur des moteurs diesel », expliquent-ils. « L’installation d’un système Oceanvolt dans notre nouveau bateau nous a libérés de cela. C’est la voie de l’avenir. »
Le responsable de la location Merion Martin a déclaré que la conversion a également été populaire auprès des clients de la location, ajoutant : « Le principal avantage du système est qu’il utilise systématiquement environ 40 % de carburant en moins qu’un moteur diesel standard au cours d’une semaine d’affrètement. Mais la compréhension du système de gestion de l’énergie demande un peu d’habitude, et les nombreux composants impliqués dans le système peuvent rendre le dépannage difficile. »
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