R&D

Motorisation Navale Electrique

Expérimentation et mesures : Tout un programme.

Au sein du département R&D d’Electric Sailing, se trouve la section expérimentation en mer. Fort d’un ADN hérité de la Marine Nationale et avec 11 ans de retour d’expédiences, l’entreprise a investi dans un bâtiment multi-missions pour valider la conception de ses propres moteurs navals électriques. Cette mission d’expérimentation a été confiée au Capitaine de Frégate (R) Philippe Morin, ancien sous -marinier et commandant de patrouilleurs.

Questions :

Comment déterminer la puissance d’une motorisation électrique ? Comment s’y prendre et quels sont les critères à prendre en compte ?

Quand on décide de remotoriser son bateau avec un moteur électrique, le choix de la puissance est un facteur important, mais pas beaucoup plus important que si l’on doit choisir un moteur thermique, contrairement à ce que nous avons lu ou entendu. Revenons sur quelques idées préconçues.

« Avec un moteur thermique, on peut se permettre de choisir plus de puissance et de ne pas exploiter le moteur au maximum ».

Il en est de même pour les moteurs électriques souvent vendus pour une puissance crête, et qui finalement ne vont être exploités qu’à 50%. Un parfait dimensionnement est indispensable. Il faut donc définir une puissance suffisante pour des raisons de sécurité : c’est la mission première du BEM Esperanza, tester le rapport poids/ puissance/ autonomie pour avoir un retour d’expérience précis pour une navigation adaptée.

« Avec une motorisation électrique, la puissance va énormément impacter la capacité du parc batteries et donc le coût de l’installation. »

Pas forcément, tout dépend de votre type de navigation, si vous souhaitez naviguer avec une péniche à 30 nœuds, en effet vous allez dépenser beaucoup d’argent pour peu de plaisir. Ensuite une majorité d’installateurs ne proposent que des batteries lithium, alors que d’autres solutions existent et sont d’un excellent rapport qualité/longévité/prix.

« Faire coïncider les ch avec les kW ».

Pas d’accord, dans ce cas le BEM Espéranza, aurait l’équivalent de 20 petits chevaux pour propulser 7 tonnes à 8 nœuds. Ce calcul ne représente pas la réalité. Nous l’avons contaté lors de nos différentes navigations. Nous sommes sur un couple de plus de 90 Nm de poussée pour une puissance de moins de 10 KW. Pour les septiques, rendez vous à bord.

Il faut rappeler le très mauvais rendement des moteurs thermiques. La puissance du moteur thermique est indiquée en sortie de vilebrequin, alors que le moteur est relié à un inverseur et différents accessoires (pompes, alternateur…) qui viennent s’additionner dans cette puissance « perdue » Un moteur thermique qui est vendu pour 100 ch, ne restitue en poussée à l’hélice qu’un tiers de sa puissance affichée,  en réalité. Sur un moteur thermique, la puissance maxi est donnée au régime maximum autour de 4000 T/mn, alors que sur un bateau le moteur est rarement utilisé  à plein régime

Les pertes en ligne des motorisations thermiques ont une grande incidence.

Le moteur électrique meilleur élève ?

Déjà les anciennes conceptions de moteurs électriques avaient des rendements de l’ordre de 80%. Les nouveaux moteurs électriques (de type synchrone à aimant permanent) ont des rendements supérieurs à 90%, alors oui, c’est sans comparaison, avec un moteur thermique. Le pilotage d’un moteur électrique se fait sans  inverseur mécanique, simplement en changent une phase ou la polarité en fonction des technologies. C’est pourquoi, plutôt que de considèrer généralement que 1 KW électrique est équivalent à 2 ch en thermique, nous avons choisi des mesures plus significatives, comme vitesse de déplacement et autonomie.

S’appuyer sur la courbe de résistance du bateau ?

« Pour calculer la puissance nécessaire, les sociétés spécialistes de la motorisation électrique s’appuient sur la courbe de résistance théorique du bateau. Il s’agit d’un calcul mathématique en fonction du bateau, de la forme de la coque et sa prise au vent, qui indique la puissance nécessaire pour le faire avancer suivant la vitesse désirée. »

Oui le coefficient prismatique… mais attention au surprises ! Dans le domaine du nautisme, rien ne vaut l’expérimentation, nous avons réuni  plusieurs abaques depuis 10 ans, mais il peut y avoir un écart entre théorie et pratique, c’est toute la pertinence du BEM Esperanza: tester et éprouver nos systèmes pour offrir à nos utilisateurs le meilleur couple fiabilité/sécurité.

Le facteur le plus important est le couple du moteur naval électrique.

Capitaine de Frégate (R) Philippe Morin.

Le bateau n’est pas obligé de déjauger, dans ce cas c’est le couple qui est utile plutôt que la puissance. Le couple sert à entrainer les hélices avec un gros pas et un grand diamètre. Sur l’Esperanza elles sont au nombre de deux pour des raisons de sécurité et font plus de 30 cm de diamètre pour un poids de 20 kg. Avec un moteur électrique 95% du couple est disponible dès le premier tour.

La motorisation électrique, c’est un changement de paradigme et nouveau concept de navigation.

Depuis plusieurs années, nous ne parlons plus de kW ou ch, mais de performance économique, d’autonomie et de vitesse… Quant à cette dernière, la navigation électrique impose de s’interroger sur ses véritables besoins de navigation, notamment : Est-ce capital de naviguer à 2 nœuds de plus en consommant 50 % de plus ?