Dans cette revue, les experts de topRik partagent leur expérience de l’utilisation des systèmes de stockage d’énergie équipés sur les yachts avec panneaux solaires.

La génération d’électricité à partir de la lumière solaire comporte certaines nuances. Les systèmes solaires actuels ne peuvent pas produire d’énergie en continu. Ils fonctionnent uniquement lorsque le niveau d’éclairage ou l’intensité du soleil sont suffisants pour générer un courant.

D’un autre côté, lorsque l’intensité solaire est élevée, les panneaux solaires peuvent produire plus d’électricité que nécessaire. Pour éviter que cette énergie ne soit gaspillée, elle doit être stockée quelque part et utilisée ultérieurement, notamment pendant la nuit ou par temps nuageux.

C’est précisément la fonction des systèmes de stockage d’énergie. Sur un yacht, ces systèmes sont des batteries rechargeables qui permettent de stocker l’excès d’énergie et de garantir une alimentation électrique stable en l’absence de lumière solaire.

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Avec des systèmes de stockage d’énergie fiables à bord, vous augmentez considérablement l’autonomie de votre yacht alimenté par l’énergie solaire. Cela vous permet d’effectuer des traversées plus longues sans dépendre des ports et marinas.

N’oubliez pas : l’énergie solaire accumulée dans ces systèmes est totalement gratuite. Bien sûr, vous devrez investir dans des batteries marines pour panneaux solaires. Cependant, en connaissant leurs caractéristiques et leur durée de vie, cet investissement s’avère rentable. Les experts de topRik expliquent les spécificités des systèmes de stockage d’énergie pour bateaux avec panneaux solaires et proposent un aperçu de quelques systèmes populaires. Dans les sections correspondantes de la marketplace topRik, vous trouverez des batteries marines pour panneaux solaires de fabricants renommés tels que Victron Energy, Ultimatron France, OPTIMA, Energizer, Varta, etc.

Types de batteries pour yachts

Les types de batteries les plus couramment utilisés avec des panneaux solaires sont les batteries au plomb-acide et au lithium, selon leur chimie. Chaque type présente des avantages et des inconvénients en termes de capacité, coût, durée de vie, sécurité et plage de température de fonctionnement.

Le tableau ci-dessous présente les avantages et inconvénients des deux types de systèmes de stockage d’énergie, y compris leurs variantes (batteries entretenues ou sans entretien, avec électrolyte liquide, absorbé (AGM) ou gel (GEL)). Les batteries lithium-fer-phosphate (LiFePO4) et lithium-titanate (LTO) sont également détaillées.

Bien que vous puissiez choisir parmi les types de batteries répertoriés dans le tableau pour votre système d’alimentation sur un yacht équipé de panneaux solaires, nous ne recommandons pas les batteries alcalines pour cet usage. Les batteries Ni-Cd et NiMH ne peuvent pas accepter une charge avec les faibles courants produits par les panneaux solaires, elles ne sont donc pas adaptées aux systèmes d’énergie solaire. Elles peuvent toutefois être utilisées dans des systèmes autonomes fonctionnant avec des générateurs diesel.

Comparaison des batteries plomb-acide et lithium-ion

La technologie de fabrication des différents types de systèmes de stockage d’énergie affecte leurs caractéristiques et détermine leurs avantages et inconvénients. Pour savoir quel type de batterie répond le mieux à vos besoins, il est important de comparer leurs différences. Voici une comparaison des principaux paramètres :

Caractéristiques clés des systèmes de stockage d'énergie

Les batteries disponibles sur le marketplace se distinguent non seulement par leur fabricant, mais aussi par leurs caractéristiques techniques et opérationnelles. Lors du choix d’une batterie adaptée, prenez en compte les paramètres suivants :

1. Capacité énergétique. Mesurée en ampères-heures (Ah) ou kilowattheures (kWh). Une grande capacité permet une plus longue autonomie sans énergie solaire.
2. Tension nominale. Les dispositifs de stockage fonctionnent généralement à 12, 24 ou 48 volts.
3. Cycle de vie. Indique combien de fois la batterie peut être complètement chargée et déchargée avant que ses performances ne se dégradent.
4. Autodécharge. Reflète la capacité de la batterie à conserver sa charge lorsqu’elle n’est pas utilisée. Une autodécharge faible est préférable.
5. Vitesse de charge/décharge. Certaines batteries se chargent plus rapidement, permettant une utilisation plus efficace de l’énergie solaire.
6. Résistance aux cycles. Détermine la durabilité de la batterie à long terme.
7. Conception du boîtier. Les modèles sans entretien sont plus pratiques et sûrs à utiliser.

Capacité

Dans une installation solaire, il est possible d’utiliser plusieurs batteries pour augmenter la capacité. La capacité d’une batterie indique la quantité d’énergie qu’elle peut stocker, mais pas la puissance qu’elle peut délivrer à un moment donné. La puissance nominale, mesurée en kilowatts (kW), détermine cette capacité instantanée.

Une batterie de grande capacité et de faible puissance fournira une petite quantité d’électricité (suffisante pour alimenter quelques appareils importants) pendant une longue période. Une batterie de faible capacité et de haute puissance peut alimenter tout le bateau, mais seulement pendant quelques heures.

Cyclicité et durabilité

Dans le système solaire d’un yacht, la batterie fonctionne en mode cyclique chaque jour (charge et décharge). Sa capacité à conserver une charge diminue progressivement avec son utilisation.

On peut faire une analogie avec la batterie d’un smartphone : vous le rechargez chaque nuit pour l’utiliser pendant la journée, et au fil du temps, vous remarquez qu’il tient moins bien la charge.

Chaque batterie est accompagnée d’une garantie spécifiant le nombre de cycles charge-décharge ou d’années d’utilisation. Comme les performances des batteries diminuent naturellement avec le temps, la plupart des fabricants garantissent également qu’un certain niveau de capacité sera maintenu pendant la durée de la garantie.

Exemple : une batterie peut avoir une garantie de 5 000 cycles ou 10 ans, indiquant qu’elle conservera au moins 70 % de sa capacité initiale après cette période. Cela signifie qu’après l’expiration de la garantie, la batterie perdra au maximum 30 % de sa capacité de stockage d’énergie d’origine.

Poids et dimensions

Si le poids et les dimensions des systèmes de stockage d’énergie sont peu importants pour une centrale solaire fixe, ils sont cruciaux pour un yacht où chaque centimètre et chaque kilogramme comptent.

Par exemple, les modèles Li-ion de même capacité sont environ deux fois plus légers et compacts que les batteries plomb-acide, mais également beaucoup plus coûteux.

Niveau d'autodécharge

L’autodécharge correspond à la perte de charge lorsqu’aucune charge n’est appliquée sur la batterie. Elle reflète l’efficacité de la batterie lors du stockage prolongé de l’énergie accumulée.

En raison de leur conception, la plupart des batteries doivent maintenir un niveau de charge minimum. Si vous utilisez régulièrement 100 % de la capacité d’une batterie, sa durée de vie sera significativement réduite.

La profondeur de décharge (Depth of Discharge ou DoD) est le pourcentage de la capacité utilisée après une charge complète. Les fabricants indiquent souvent la DoD maximale acceptable pour une batterie. Ce niveau dépend également de la température de stockage. Par exemple, l’autodécharge des batteries plomb-acide sur une année est de 40 % à +20 °C et de 15 % à +5 °C.

Ainsi, pour une batterie de 10 kWh avec une DoD de 90 %, il est recommandé d’utiliser au maximum 9 kWh avant de la recharger. Plus le niveau de DoD est élevé, plus une grande partie de la capacité de la batterie est disponible pour une utilisation.

Pour les longs voyages en mer, il est préférable d’utiliser des systèmes de stockage avec un faible niveau d’autodécharge.

Intégration avec les panneaux solaires

Comme mentionné précédemment, les panneaux solaires ne fournissent pas directement d’électricité aux appareils, mais chargent les batteries du circuit. Ces batteries accumulent l’électricité pour la transmettre aux consommateurs finaux comme les équipements de navigation, l’éclairage du yacht, les réfrigérateurs, les plaques électriques, etc.

Toutefois, ces panneaux solaires et systèmes de stockage forment une mini-centrale solaire qui nécessite plus qu’un simple raccordement. Leur intégration se fait grâce à un contrôleur de charge et un onduleur. Le contrôleur régule le processus de charge, et l’onduleur convertit l’électricité des batteries selon les paramètres des appareils.

Contrôleurs de charge

Les contrôleurs de charge jouent un rôle clé dans l’optimisation et la protection du système solaire. Voici quelques-unes de leurs fonctions essentielles :

1. Régulation de la charge. Ils contrôlent le courant électrique des panneaux vers les batteries pour éviter les surcharges, qui peuvent endommager les batteries.
2. Prévention de la décharge inverse. La nuit, les panneaux peuvent consommer l’énergie des batteries. Les contrôleurs empêchent ce flux inverse.
3. Optimisation des performances. Les contrôleurs MPPT ajustent la tension des panneaux pour maximiser la charge des batteries dans toutes les conditions météorologiques.
4. Protection contre les surcharges ou courts-circuits. Ils intègrent des mécanismes de sécurité pour éviter les situations dangereuses.
5. Gestion de l'énergie. Certains contrôleurs limitent la consommation énergétique inutile pour prolonger la durée de vie des batteries.

Les deux principaux types de contrôleurs de charge sont :

• PWM – Modulation de largeur d’impulsion. Solution simple, ils régulent le courant en fonction du niveau de charge des batteries.
• MPPT – Suivi du point de puissance maximale. Plus sophistiqués, ils optimisent l’énergie même dans des conditions variables.

Les PWM sont une solution plus économique, adaptée aux systèmes présentant de faibles différences de tension entre les panneaux solaires et les batteries. Ils conviennent aux petits systèmes où une efficacité élevée n’est pas requise, comme sur un petit bateau.

Les PWM se divisent en deux types : shunt et série.

Les contrôleurs shunt fonctionnent en créant un chemin de dérivation pour le courant électrique lorsque la batterie atteint sa capacité maximale. Cela empêche la surcharge de la batterie en redirigeant l’énergie excédentaire. Les contrôleurs shunt sont généralement simples à utiliser et peu coûteux, mais ils peuvent être inefficaces, car ils ne réutilisent pas l’énergie excédentaire.

Les contrôleurs série, quant à eux, interrompent le flux d’énergie des panneaux solaires vers la batterie lorsque celle-ci est complètement chargée, en « désactivant » les panneaux solaires. Ils sont généralement plus efficaces que les contrôleurs shunt, car ils évitent les pertes d’énergie, mais leur installation et leur maintenance peuvent être plus complexes.

Les contrôleurs MPPT représentent une solution plus moderne et efficace. Ils s’adaptent aux conditions changeantes d’éclairage et de température en ajustant la tension d’entrée des panneaux solaires pour maximiser leur conversion en électricité.

Contrairement aux PWM, les MPPT surveillent en permanence le point de puissance maximale des panneaux solaires et ajustent le courant de charge en conséquence. Cela améliore considérablement l’efficacité du système solaire, surtout dans les régions maritimes aux conditions météorologiques variables, et est essentiel pour les longues traversées.

Cependant, les MPPT sont généralement plus coûteux et plus complexes à installer et à entretenir, ce qui les rend mieux adaptés aux systèmes solaires sur de grands yachts.

Le paramétrage et l’optimisation du fonctionnement du contrôleur doivent être effectués conformément aux instructions du fabricant. Ce processus est souvent décrit étape par étape par les fabricants sérieux, mais il est préférable qu’un spécialiste qualifié s’en charge.

Les réglages du contrôleur incluent les modes de fonctionnement, les tensions de charge et de décharge, les minuteries et d’autres options. Ces paramètres doivent correspondre aux besoins énergétiques de votre système solaire et de votre bateau.

Une configuration correcte du contrôleur solaire permet d’utiliser efficacement l’énergie solaire et d’optimiser la durée de vie des batteries.

Systèmes de surveillance et de gestion de l’énergie

L’automatisation du contrôle de charge et de décharge dépend du type de contrôleur utilisé. Comment ces différents types gèrent-ils l’énergie ?

Les PWM contrôlent l’unité d’alimentation pour réguler la tension à son entrée en utilisant des signaux de retour. En plus, ils peuvent :

• mesurer la température de l’électrolyte via un capteur intégré ou déporté (ce dernier est plus précis),
• créer une compensation en température pour les tensions de charge,
• s’adapter à un type de batterie spécifique (GEL, AGM, acide liquide) avec des courbes de tension différentes.

Les MPPT, utilisant également des conversions à largeur d’impulsion, se distinguent par leur précision. Ils exploitent le maximum d’énergie que les panneaux solaires peuvent fournir. Par exemple, pour des panneaux 12 V, le point de puissance maximale est d’environ 17,5 V. Un PWM arrêterait la charge à 14-14,5 V, tandis qu’un MPPT permet d’exploiter jusqu’à 17,5 V.

À mesure que la décharge de la batterie augmente, les pertes énergétiques s’amplifient. Les MPPT réduisent ces pertes et augmentent ainsi le rendement global de la batterie solaire, avec des gains de 10 à 30 % selon les facteurs. Le courant de sortie de la batterie peut même dépasser le courant d’entrée du panneau solaire.

Les technologies modernes proposent également des systèmes de gestion énergétique à distance pour yachts. Sur le marketplace topRik, vous trouverez une large gamme de systèmes de surveillance, comme des moniteurs de batteries simples ou avancés (Victron Energy, Simarine), qui permettent non seulement de surveiller l’état des batteries, mais aussi de les contrôler à distance.

Revue des systèmes de stockage d’énergie populaires

Dans cette section, nous présentons des fabricants de batteries solaires moins représentés sur le marketplace topRik, à l’exception de Victron Energy. Nous expliquons pourquoi Victron Energy a retenu notre attention ci-dessous.

Victron Energy

Victron Energy se distingue par la possibilité de créer une station solaire parfaitement compatible avec les yachts de toutes tailles et configurations.

Tout électricien marin expérimenté confirmera que l'une des raisons des pannes des systèmes électriques d'un yacht ou de ses composants est souvent l'incompatibilité des équipements, des connecteurs et des câbles.

Victron Energy réduit ce problème à zéro. En plus de proposer une large gamme d’équipements et d’accessoires électriques pour yachts et installations terrestres, la société produit tous les composants nécessaires pour installer un système solaire sur un yacht :

• panneaux solaires de tous types ;
• batteries rechargeables de tous types pour le stockage d'énergie ;
• contrôleurs solaires MPPT ;
• onduleurs solaires ;
• câbles et connecteurs ;
• systèmes de surveillance ;
• programmes et applications pour le contrôle à distance du système solaire d'un yacht.

L'expérience des experts de topRik en mer confirme que cette célèbre entreprise néerlandaise maîtrise parfaitement les systèmes autonomes. Que ce soit pour des longs voyages ou des croisières, Victron Energy ne déçoit jamais nos marins.

Batteries Battle Born

La société Battle Born Batteries, fondée en 2013, a révolutionné le marché avec des batteries lithium-ion efficaces, stables et puissantes, conçues pour alimenter des bateaux, caravanes et utilisateurs hors réseau dans le monde entier.

Battle Born offre des solutions de stockage d'énergie durables et performantes, y compris une gamme complète de batteries LiFePO4, kits d'alimentation et accessoires. Leurs batteries en phosphate de fer et lithium sont reconnues pour leur fiabilité, leur stabilité chimique et leur technologie avancée.

Relion

Relion se distingue par ses solutions lithium-ion hautement performantes. Marque réputée des États-Unis, forte de plus de 20 ans d’expérience dans l’industrie des batteries, Relion propose une vaste gamme de batteries lithium avec des tensions de 12 V, 24 V, 48 V et plus pour alimenter des panneaux solaires sur yachts, bateaux, camping-cars, etc.

La batterie marine à cycle profond Relion 12V utilise la technologie LiFePo4, durable, performante et surtout sans entretien, adaptée à presque tous les types de bateaux.

Batteries Trojan

Entreprise américaine fondée il y a 80 ans, Trojan Battery est un leader des batteries rechargeables hautes performances.

Trojan a débuté avec des batteries pour automobiles et a lancé en 1952 la première batterie à cycle profond pour voiturette de golf. Aujourd'hui, Trojan fournit des batteries à plus de 98 % des terrains de golf américains et offre également des solutions pour yachts.

Les batteries de la série RE, conçues pour des systèmes d'énergie renouvelable comme les panneaux solaires, sont dotées de la technologie T2, offrant une durée de vie pouvant atteindre 8 ans et un nombre de cycles d'au moins 1 000 à une profondeur de décharge de 80 %.

Systèmes Blue Sea

Les systèmes de stockage et de gestion énergétique intégrés de Blue Sea Systems sont connus bien au-delà de la Finlande, leur pays d'origine. Depuis sa création en 1992, la société s'est engagée à produire des produits électriques innovants et de haute qualité pour améliorer la sécurité et le confort à bord.

Blue Sea conçoit et fabrique des produits d’installation électrique, des interrupteurs, des tableaux de distribution pour le secteur maritime, allant des petits bateaux aux navires militaires. Ces produits répondent à des normes mondiales strictes et sont conçus pour les environnements marins, y compris les eaux salées.

Les interrupteurs Blue Sea jouent un rôle clé dans les systèmes électriques des yachts, offrant la possibilité de gérer et de surveiller la consommation énergétique des appareils à bord. Ils garantissent un fonctionnement fiable et sûr, même dans des environnements marins exigeants.