Le Trésor Des Kerguelen

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101 Les Energies renouvelables à bord...

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101 Les Energies renouvelables à bord…

 

 

     Je parlerai ici en priorité du matériel installé à bord. Essentiellement le solaire et l'éolien. De leur utilisation et de leurs avantages ou inconvénients ceci après 25 années de bons et loyaux services…

 

Matériel installé à bord...


En bas, les 2 panneaux solaires Kyocera 2X60W. A droite l'Aerogen4 puis à gauche, la Hamilton Ferris WP200 (avec son hélice "réduite").



Le Solaire…

 

     Dès le départ je me suis équipé de deux panneaux solaires. Ce qui était assez rare pour l'époque. Il s'agissait de petits panneaux (50cm X  30cm de 20W chacun) fabriqués par France Photon*. Ils sont de 1976 et l'un deux fonctionne encore aujourd'hui (34 ans - l'autre à reçu un choc qui lui a été fatal). C'est dire qu'un panneau solaire peut vivre longtemps. En général ils sont garantis 20 ans.

 

* Panneau France Photon… Pour la petite histoire, ce petit panneau (modèle PhotoWatt) me sert aujourd'hui à maintenir en charge la batterie de mon camion… Posé sur le tableau de bord, c'est vraiment parfait, je n'ai jamais de souci de démarrage même l'hiver par grand froid. Illustration...

 



Je suis rapidement passé ensuite à de grands panneaux, des PhotoWatt 3X40W. Avec l'amélioration du matériel photovoltaïque, j'ai remplacé ces derniers par des Kyocera 2X60W (tout aussi puissant donc mais plus petits). Ils sont toujours en service.

 

 

Sur le marché aujourd'hui on trouve deux qualités de panneaux solaires il faut le savoir… Les polycristallins et les monocristallins. Ces derniers sont plus chers mais ils ont un rendement meilleur et surtout vieillissent mieux dans le temps d'après ses concepteurs.

 

Les panneaux à cellules monocristallines…

Ils sont de loin les meilleurs et aussi les plus chers. Les cellules sont taillées en tranches fines dans des blocs de silicium purs et leurs cellules sont donc faites d'une seule pièce. Leur rendement photovoltaïque, électrique, est optimum. On peut reconnaître aisément ce type de cellules car elles sont d'un bleu foncé, pur et uniforme.

 

Les panneaux à cellules polycristallines…

     Ce sont les autres panneaux.

Dans cette catégorie, on pourrait presque dire qu'il existe deux sous catégories, les rigides et le souples (ces derniers, appelés encore « Amorphe »).

 

Les Rigides…

Globalement, ce sont des panneaux constitués eux de cellules reconstituées à partir de chutes de silicium, les restes de découpes des premiers, les monocristallins. On les reconnaît car les cellules apparaissent en "bleu mélangé", avec des paillettes dans différents sens. Ils vont du bleu clair au bleu foncé suivant l'incidence de la lumière (idem pour les amorphes).

 

Les Amorphes…

Dans le cas des polycristallins amorphe, les "déchets" de cellules pris pour les fabriquer sont plus petits encore et assemblés avec un liant plastique. Ce qui permet aux panneaux d'être montés sur une structure souple, donc d'être roulés ou adaptés sur des surfaces non planes, c'est toute leur différence. Mais dans leur principe, les Polycristallins Rigides ou Souples sont idem.

 

 

Grandeur des panneaux…

 

     Aujourd'hui la tendance est de fabriquer des panneaux de plus en plus grands. Cela augmente leur puissance c'est vrai mais aussi le risque de voir perdre tout le panneau si un accident vient endommager le circuit sur celui-ci. Alors de suite, je pense qu'il sera toujours préférable d'avoir 2X 60W plutôt que 1X 120 W. En effet si un accident vient casser votre grand panneau, bien souvent vous perdrez la totalité de la production de celui-ci. Si vous possédez deux panneaux moyens, distincts, vous aurez encore le second qui produira même si vous avez perdu le premier. Vous avez quand même peu de "chance" d'en perdre deux en même temps.

Un proverbe ne dit-il pas… "Diviser, c'est régner".

 

Deux dangers nous guettent à propos de casse :

1) le travail dans les mâts car un outil peut choir sur les panneaux et…

2) La grêle si vous êtes dans des zones à risques sévères.

Donc précaution à prendre dans le travail sur mâts (attacher les outils, même petits ou bien couvrir les panneaux durant une intervention).

Ensuite dans les zones géographiques à risque de grêle, prévoir un "matelas" (bâche avec mousse, papiers chiffonnés, cartons…), pour les couvrir si grêle forte.  Si on a la possibilité, on peut aussi prévoir de les incliner jusqu'à la verticale. Ils seront ainsi abrités.

 

 

Régulation des panneaux solaires…

 

     Sur chaque panneau solaire on doit y mettre une diode anti-retour (quand le panneau ne charge pas, il va se comporter comme une petite résistance donc il va pomper sur la batterie - pour empêcher cela : diode) et le doter d'un petit bloc régulateur (lui va doser le débit en fonction de l'état de charge de la batterie). La diode est souvent montée d'origine dans le boîtier du panneau (mais pas toujours, à vérifier donc). Pour la régulation on trouve ces petits appareils partout chez les shipchandlers. Ne pas hésitez à prendre un modèle en peu au dessus de sa puissance nominale. Si vous avez un panneau qui peut délivrer 8 A au maxi par exemple, ne pas hésiter à mettre un 10 ou un 12A en régulation. Pour les diodes de protection, idem, "trop fort n'a jamais manqué" !

 

 

 

Les aérogénérateurs, ces éoliennes…

 

     Ah ces éoliennes, elles font couler beaucoup d'encre. On entend de tout là-dessus, des bonnes comme des mauvaises choses…

Il y a cependant quelques petites choses à connaître et pas toujours évidentes.

 

Le choix est grand de nos jours, c'est encore une histoire de finances. Une éolienne robuste et puissante sera toujours chère. Mais l'investissement vaut la peine, croyez-en mon expérience.

 

 

Pour moi, il y a trois catégories d'éoliennes…

 

1) Celles de très faible puissance (moins de 15-20W) ne pouvant servir qu'à maintenir en "état de charge" une batterie (ou un petit parc), qui ne sert pas (exemple durant votre absence à la maison de campagne, l'hivernage d'un bateau ou d'un véhicule…).

 

2) Celle de petite puissance (de 20 à 70W). Celles-ci peuvent non seulement maintenir en charge un parc de batteries mais en plus charger vraiment car leur débit moyen est déjà conséquent.

 

3) Enfin les autres (de forte puissance) ayant une charge nominale de plus de 70W (jusqu'à 400W en plaisance).

Je parlerai ici seulement de ces deux derniers modèles.

 

 

Les éoliennes de petite puissance...

 

     Je veux dire par là celles qui sont censées ne pas dépasser 5, 6 A de charge maxi. Il ne faut pas oublier que la courbe de charge donnée par le constructeur vous fera miroiter des prouesses. Mais ce maxi bien mis en évidence ne sera en pratique jamais atteint, sauf le jour où vous aurez un vent à décorner les bœufs ! Et là, vous aurez autre chose à faire que de surveillez votre éolienne qui va passer en survitesse et risquera d'exploser !  Cela m'est arrivé et plusieurs fois (avec mon Aerogen4) sous des orages tropicaux violents et/ou sous les hautes latitudes…

 

Dans la pratique (bien sûr cela dépend des zones géographiques fréquentées !), le vent moyen observé est aux environs de 12 à 15 kts. Il est bien difficile de définir un vent moyen d'ailleurs, autant de pays autant de manières de le définir et le mesurer. Bref, votre éolienne vous donnera ce qu'elle pourra, c'est-à-dire peu pour un petit modèle.

Dans ces petits modèles on trouve…

Les Aerogen 2 ou 4, ATMB 500, ATMB 1000, Rutland 500, autres…/…

 

 

Les éoliennes de forte puissance…

 

     Eh bien il faut tabler dans du matériel beaucoup plus conséquent à savoir des modèles du genre…

Aerogen 6, LVM 6, Air Breeze 200, Air Marine X400, ATMB D400, Rutland 913, WindBurger 800, Hamilton Ferris WP200, autres.../...

 

     Ces éoliennes sont beaucoup plus puissantes.

Leurs hélices seront plus grandes également. Le rapport de puissance croît directement avec le diamètre balayé ainsi que leur danger potentiel également pour l'équipage (il faut y penser !). Elles représenteront de suite un investissement important, mais encore une fois, cela vaut vraiment la peine. C'est le cas en particulier des Wind Burger et des Hamilton Ferris qui possèdent de grandes hélices, proches de celle d'un avion. On imagine alors le danger réel de ces "lames faucheuses"… ! Pour ma part j'ai une Hamilton à bord et j'ai rapidement changé son hélice d'origine (bipales de 1,40m de diamètre) pour une plus petite 5 pales de 80 cm (j'ai adapté dessus en fait mon "hélice de secours" de l'Aerogen4). Je m'étais fait peur plus d'une fois en la manipulant, je l'ai donc changée avant un accident*. Sans parler qu'en plus ces hélices arrivent à de telle vitesse de rotation qu'elle font beaucoup de bruit, en avant et en arrière de leur plan de rotation. C'est un autre désagrément de l'utilisation des grandes hélices qui n'est pas négligeable.

 

* accident : A Kourou, en Guyane, une fois par grand vent sous un orage, mon éolienne (Hamilton, à grande hélice) s'est emballée. Puis, sans doute à cause des vibrations, le boulon de fixation de l'hélice s'est dévissé et elle a été éjectée dans son plan de rotation à plus de 50m de là sur le fleuve. Je l'ai récupérée sur la berge ! C'est cet accident (sans conséquence, ouf), qui m'a vraiment décidé à la changer pour une plus petite. Même si elle charge moins maintenant, je suis plus tranquille ainsi. J'ai entendu des histoires similaires dans les mouillages… !

 

 

 

Leur plage d'utilisation.

 

     Un élément sur lequel les constructeurs s'étendent peu (bien souvent : pas du tout), c'est leur limite de vent maxi en utilisation pratique. En effet, à partir du moment ou vous avez une rotation il y aura forcement une vitesse limite à ne pas dépasser (VNE chez nos amis Anglo-Saxons - comme Velocity Never Exceed -, c'est exactement comme pour les avions). Cette vitesse limite de vent est de par leur conception même, aux environs de 30 à 35 Kt, 40 Kts ponctuellement. C'est le cas de presque toutes les éoliennes de petite puissance.


Certaines éoliennes vont beaucoup plus loin. C'est le cas de presque toutes celles de forte puissance.

La Hamilton Ferris (WP200) que je possède depuis 1982 est certifiée pour 90 Kts de vent (elle a des dizaines de milliers d'heures de fonctionnement et pas une seule panne, juste changé les charbons une fois, une merveille de technologie - puissance 200 W). Et elle tient bien effectivement le vent fort, j'ai eu l'occasion de le vérifier en Terre de Feu plus d'une fois avec les Williwaws ou sous des Pamperos musclés.

 

 

C'est donc un facteur à prendre en compte lors de votre achat. Les éoliennes certifiées « grand vent » ont en fait une conception totalement inverse des autres. C'est-à-dire que pour les normales habituellement, les aimants permanents constituent le rotor central et donc toute la partie induction est à l'extérieur (généralement à double enroulements pour débiter à bas régime). Ce montage permet de ne pas avoir de balais (ou de charbons). Alors que sur les autres, le système étant totalement inversé, elles nécessitent des charbons (ou balais). Ce qui compliquent de suite leur conception. Mais, elles peuvent tenir des vitesses de rotation énormes (80 à 90 Kts, + pour certains modèles). Alors que les premières, à cause de ces aimants collés à l'Araldite sur le rotor central, elles seront limitées au grand maxi à 40 Kts de vent (ce qui est déjà bien !). Mais si vous voulez aller vous frotter aux hautes latitudes, il est sage de posséder du matériel bien plus performant. Donc ce type d'éoliennes, certifiées vent très fort.

 

Pour donner des modèles vraiment fiables, je citerai volontiers les WindBurger, Hamilton Ferris et Air Breeze (Air Marine, idem).

 

Parenthèse : pour parler de l'une d'elles, vraiment extra, c'est le modèle Air Marine X400 ou Air Breeze (on l'appelle volontiers le modèle "Nasa" car elle a un design révolutionnaire). Son hélice tripales possède un pas variable ce qui fait que sa vitesse de rotation est constante quel que soit la vitesse du vent. De plus, son régulateur intégré la met en drapeau lorsque la batterie est chargée full, ce qui est parfait ! Elle donc auto régulée totalement et fait partie des très bons modèles, à mon avis. Dangereuse elle aussi cependant avec ses pales très fines, en carbone, il faut vraiment l'isoler de la portée des mains ( Ø balayé : 1,14m)… !

 

 

Eoliennes : un site intéressant car il présente les différentes éoliennes en les comparant... ici… http://olehembre.free.fr/eoliennes/comparatif.htm

 

Depuis quelques temps, on voit aussi fleurir de nouvelles éoliennes, toutes plus bizarres les unes que les autres dans leurs formes et leur principe même. En général, ce sont des modèles de faible puissance et leur fiabilité, leur rendement, demande sans doute à être vérifié. Mais bon, on les trouve sur le marché, à voir !

 

 

 

Pour résumer…

 

     A bord j'ai donc deux panneaux solaires qui totalisent 120W (ce n'est pas beaucoup – j'aimerai augmenter cette capacité) et deux éoliennes. Une petite Aerogen 3 (qui est passé en sur-vitesse 3 ou 4 fois et refaite à chaque fois…) charge de 1 à 3 A maxi. Puis une Hamilton Ferris* de 200W (la WP200 – à l'origine, elle se monte avec une drisse) qui elle, charge de 1 à 16A. Dès que le vent s'annonce fort, je dois (devrai…) arrêter la petite Aerogen pour la sauvegarder. Quel que soit la météo, j'ai donc toujours la « grosse » éolienne qui charge et qui elle, ne craint pas le vent fort. Encore une fois, c'est plutôt rassurant.  Pour les panneaux solaires, en cas de risque sévère de grêle, je les couvre par une bâche matelassée. Cela m'est arrivé plusieurs fois en Argentine. Aussi durant mon absence si je dois partir quelque temps. Je laisse seulement la grosse éolienne en service. Je n'ai jamais eu de soucis avec ce modèle.

 

* Hamilton Ferris : Présentation ici… http://ferrispowerproducts.com/wind-water-power.html

Ce fabriquant américain offre différents modèles, l'un à pas variable également et des adaptateurs pour transformer les génératrices en modèle hydro. Leurs prix sont élevés mais leur matériel est très fiable. On le retrouve dans toutes les expéditions scientifiques de haute technologie. Je peux en témoigner (pub gratuite !) vu ce que la mienne à subit dans les glaces en Terre de Feu et/ou dans le mauvais temps.

 

A bord, nous n'avons jamais manqué d'électricité. Pourtant je routais en permanence sous pilote électrique et on n'économisait pas spécialement le courant !  De plus, les enfants jouaient souvent avec leurs jeux vidéos (donc écran TV allumé). Je trouve que cela est très important pour une saine vie à bord de produire quantité d'énergie « renouvelable ». Aujourd'hui, plus que jamais, nous dépendons de cette production.

Il faut vraiment y faire attention lorsque l'on prépare un bateau pour un TDM.

 

 

 

Autre manière de produire du courant à bord…

 

 

L'alternateur d'arbre.

 

     On peut facilement monter un alternateur supplémentaire sur l'arbre d'hélice. Il faut y ajouter un système d'embrayage - débrayage pour le commander à volonté. Durant les navigations sous voiles il est possible de laisser libre l'arbre d'hélice et la force générée par celle-ci tournant dans l'eau, permet à l'alternateur de fournir un courant de charge. Inconvénient, ce système est très bruyant et, en plus, il est souvent déconseillé par les constructeurs motoristes. Personnellement j'ai essayé ce système mais abandonné très vite car très bruyant et l'inverseur chauffe.

 

Les hydro-générateurs.

 

     Certains alternateurs utilisés dans les éoliennes sont mixtes. C'est-à-dire qu'ils sont utilisables à la traîne avec une torpille-hélice spéciale, dans votre sillage. Un cordage renforcé fait office d'arbre et entraîne l'alternateur monté sur une sorte de cardan afin de suivre les déplacements dans l'eau de la torpille-hélice.

On a ainsi l'Aerogen LVM qui se transforme en Aquagen LVM. Hamilton Ferris présente également un modèle similaire. Ce système est très productif mais nécessite une telle mise en œuvre, soignée et une surveillance quasi permanente, qu'elle n'est que peu développée.


Il existe cependant un autre modèle d'hydro-générateur, autonome. Ceux-ci sont conçus comme un moteur hors-bord et nécessitent une chaise pour les installer à l'arrière du bateau. L'hélice en bas transmet un mouvement de rotation par un arbre jusqu'au capot moteur où est logé la génératrice électrique. Mais suivant l'état de la mer, leur emploi n'est pas aisé non plus. On en voit voit peu en service, mais il faut savoir que cela existe.

 

La Pile à combustible.

 

     Depuis quelques temps, on trouve sur le marché de la plaisance des piles à combustibles de petite puissance. C'est la course au large qui nous a amené cette technologie. Ces piles désintègrent chimiquement du méthanol pour en faire de l'énergie électrique avec seulement rejet d'eau et de CO². Elles sont donc « propres ».

Les marques les plus connues sont Max Power et Efoy, mais il en existe d'autres... Ces piles à combustibles coûtent très chères. Il faut compter près de 4000€ pour une pile qui vous donnera  5 A en permanence 24h /24h. Elles ne craignent pas trop la gîte et n'ont aucune pièce « d'usure ». Ces piles consomment assez peu de méthanol par 24h mais ce "carburant" est difficile à trouver et en plus, il coûte cher (conso : 5l par semaine pour une pile de 50w, pour un prix de 30€ le bidon). Avantage certain : elles sont totalement silencieuses. Ce serait presque l'idéal si ce n'était leur prix à l'achat, prohibitif, ainsi que le coût à l'usage : très cher malgré tout à côté du solaire ou de l'éolien.

 

 

 

Qu'on se le dise …et bon vent !

 

 

 

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22/09/2010
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