L'électricité à bord des bateaux de plaisance

 

Cette série d'articles décrit quelques recettes que je vous propose d'appliquer pour le circuit électrique de votre bateau. Rédigé suite à la remise en état du circuit électrique de mon précédent bateau, je le propose de nouveau ici complété par des articles que j'ai écrits pour le SO33i

 

Ainsi vous trouverez :

 

1. un article sur la réfection du circuit électrique, mais aussi des conseils pour mener à bien une création de circuit électrique
2. une feuille de calcul permettant de dimensionner les câbles électriques
3. une feuille de calcul permettant de réaliser le bilan de consommation et d'en déduire son autonomie.

 

 

La Fée Electricité !!!

Commencée en avril 1936 et terminée en 1937, Raoul Dufy réalise, pour le Pavillon de l'Électricité de l’Exposition Internationale, la plus grande peinture existant au monde sur un support indépendant : La Fée Électricité d'une superficie de 624 m². La peinture est formée de 250 panneaux de contreplaqué de 2 m de hauteur sur 1,20 m de largeur, sur lesquels il peint avec une peinture à l'huile très légère, conçue par le chimiste Jacques Maroger, donnant une illusion de gouache et séchant très rapidement. Les personnages sont dessinés à l'encre de chine puis les couleurs sont replacées par dessus. Ce tableau avec ses 624 m² a longtemps été le plus grand tableau du monde mais a été détrôné depuis.

 

Tournons cette page culturelle et revenons au sujet de cette page !!! Même si l'oeuvre de Raoul Dufy peut effrayer plus d'un navigateur quant à la magnificence de l'électricité et des problèmes qu'elle peut engendrer dans un bateau de plaisance !!! L'article que j'ai rédigé devrait vous aider à passer le cap de l'admiration de celui qui s'y connait pour faire place à une capacité à faire vous mêmes. En effet, cet article décrit comment refaire son circuit électrique, tous les conseils et schémas ont été appliqués , avec succès, dans mon précédent bateau.

 

1. Le faisceau électrique d'un bateau de plaisance

 

Ci-dessous, pour vous mettre en appétit, vous trouverez le premier paragraphe d'introduction de cet article que vous pourrez télécharger ici :

 

Ce fichier est protégé par un mot de passe. Ce n'est pas parce que j'estime que ce document a une valeur inestimable mais juste parce que c'est toujours plus agréable et gratifiant de savoir à qui on transmet son savoir faire !!! Alors n'hésitez pas à me contacter pour obtenir ce mot de passe à cette adresse forcepas3@free.fr. 

 

Extrait du document à télécharger

 

Quelques rappels de base

 

 L’alimentation électrique de nos bateaux est construite à partir de batteries plus ou moins sophistiquées qui assurent le stockage de l’énergie que nos appareils  électriques vont utiliser pendant nos traversées.

 

La tension est de type continue c’est à dire qu’il faut respecter la polarité des bornes des appareils électriques lors de leurs branchements sur la génération de bord.

 

Les batteries sont caractérisées par leur tension, en général 12V, et leur capacité en Ampère x heure. Dans le cas d’une batterie de 70 A.h, cette capacité exprime qu’elle peut fournir 70 Ampères pendant 1 heure ou 10 Ampères pendant 7 heures, etc. Il est possible de surveiller correctement le taux de charge de sa batterie en mesurant la tension à ses bornes. Le tableau suivant donne les valeurs que vous pourrez mesurer après 10 minutes de repos pour la batterie:

État de charge de la batterie selon son voltage au repos

Charge Voltage batterie à électrolyte liquide Voltage batterie à électrolyte gélifiée

100% 12,7V 12,80V

90% 12,6V 12,72V

80% 12,5V 12,64V

70% 12,4V 12,56V

60% 12,3V 12,48V

50% 12,2V 12,40V

40% 12,1V 12,32V

 

Il est donc relativement facile de contrôler ses batteries avec un modeste voltmètre. Personnellement, j’utilise un voltmètre auto-alimenté et un commutateur rotatif à quatre positions qui permet de sélectionner la batterie dont je veux mesurer la tension.  

2. Calcul de la section des fils

 

A consommer sur place une feuille de calcul pour dimensionner les fils d'alimentation

 

Comment choisir la section ? Quel est le but de ce calcul ? On cherche à transporter de l'énergie de la batterie au consommateur : ampoule, pilote, etc. Dans tout transport (comme partout), on essaye de limiter les pertes.

 

Donc on essaye de tirer les câbles les plus courts. Mais malheureusement tous les consommateurs ne peuvent être à proximité de la batterie. Donc on joue sur le seul paramètre possible pour diminuer la résistivité des câbles d'alimentation : la section.

 

Reste donc à trouver le meilleur compromis poids/prix/efficacité. Qu'acceptons comme perte dans le fil ? Perte qui se traduit par un échauffement des fils et une diminution de la tension aux bornes du consommateur. Le but étant de ne pas transformer les fils en radiateurs au risque de créer, en plus, un court-circuit.

 

Prenons par exemple l'ampoule du feu qui est en haut du mat. Une ampoule de 25W alimentée par un fil en 2mm² (2.10-6 m²) de 30m (aller-retour batterie ampoule) et une tension de batterie de 12.5V. Le courant qui circule : 25/2,5=2A (P=UI). La résistance du fil : R=1.7.10-6* 30/2.10-6 = 0,255 ohm . La chute de tension due au fil se calcule simplement grâce à la loi d'Ohm,  dU=RI=0,255*2=0,51V. Donc,  l'ampoule est alimentée en 12V à la place des 12,5V de la batterie. C'est râlant de perdre une précieuse énergie dans les fils. Il est qu'une valeur acceptable  qui donne un bon compromis poids/prix/perte, de chute de tension due au conducteur est 0,2V.

 

Sur la base de cet exemple ma feuille de calcul permet de calculer la section des fils adéquate.

 

Vous devrez connaître la puissance électrique de votre consommateur, peut être que le constructeur vous aura fourni sa consommation en ampères ? Alors rappelez vous de la formule : P=UxI . Où P est la puissance en watts, U la tension d'alimentation en volts (12 ou 24v sur nos bateaux) et I le courant en ampères consommé. Vous devez connaître la dimension en mètres du circuit électrique qui va alimenter votre nouveau consommateur. Enfin, la feuille de calcul vous demande la chute de tension tolérable en pourcent.

 

Je mets à votre disposition, une feuille de calcul excel qui permet d'évaluer son autonomie électrique en fonction du parc de batteries installé, des consommateurs présents sur votre bateau, d'apports énergétiques extérieurs comme un panneau solaire ou autre.

 

3. Evaluation de son autonomie

Généralités :

Ce fichier excel permet d'évaluer la quantité d'énergie nécessaire au fonctionnement des consommateurs électriques d'un First 30 et par extension de n'importe quel autre voilier. Ainsi en fonction de la consommation calculée ou mesurée sur 24H, la synthèse réalisée en bas page de chaque feuille résultat vous donne la capacité de la batterie nécessaire pour couvrir votre consommation journalière sans apport d'énergie extérieur : alternateur, éolienne, panneau solaire ou autre. Cette capacité est fonction du taux de décharge admis par votre batterie, il est exprimé en pourcentage.

Il est communément admis que pour une batterie courante, type automobile, un taux de décharge de 50% est un maximum qu'il faut éviter de dépasser.

L'autonomie en heure est donnée pour une batterie de service de 70 A/H. C'est ce que l'on rencontre couramment dans nos voiliers avec une batterie pour le moteur et une autre pour les accessoires.

Merci de me d'indiquer vos problèmes et remarques concernant l'usage de cette feuille de calcul.

 

ASTUCE :

Pour mesurer la consommation, en Ah, d'un équipement électrique comme un réfrigérateur, cela est simple. Tout d'abord, il vous faudra brancher un ampèremètre aux bornes de l'équipement. Ensuite, allez dans une casse acheter une montre à aiguille d'une vieille auto. Puis brancher cette pendule aux bornes de votre consommateur pendant 24H. A la fin de la journée lisez le temps de fonctionnement en heures puis multipliez par le courant absorbé tel que défini par le constructeur. Et hop, vous obtenez la consommation en Ah pour 24h, fastoche...

 

Mode d'emploi :

Vous ne pouvez modifier que les cases laissées blanches les autres sont verrouillées !!!

Première chose, dressez la liste de tous vos équipements électriques connectés au réseau de bord. Comparez là avec la liste type dans l'onglet données. Vous pouvez ajouter des consommateurs dans les lignes notées « autres » dans chaque famille de consommateurs. Il suffit de laisser vides les cases du groupe « consommation valeurs nominales » pour ne pas tenir compte du consommateur en question. A titre d'exemple, j'ai entré les valeurs des principaux consommateurs d'un first 30.

 

Munissez vous des notices de vos appareils électriques. En effet, vous devrez saisir la consommation de chacun de vos équipements en mA ou A, en Watt ou mWatt dans une des cases du groupe « consommation valeurs nominales » en face de la désignation du consommateur. Ainsi pour un consommateur vous ne remplirez qu'une seule colonne du groupe « consommation valeurs nominales ».

 

Vous devrez compléter cette donnée par la durée d'utilisation, évaluée par vous dans chaque phase de vie : à l'arrêt ou en navigation. Il s'agit de renseigner les cases du groupe « Durée d'utilisation sur 24h ».

Attention, le message « donnée ? » sur fond rouge peut apparaître dans les feuilles de résultats, il signifie que vous n'avez pas renseigné la durée d'utilisation de l'appareil concerné dans la phase de vie étudiée, cela n'entraine pas d'erreur de calcul, mais la consommation de cet appareil n'est pas prise en compte. Si vous n'utilisez pas un consommateur listé il suffit de laisser vides les cellules du groupe « consommation valeurs nominales ». On peut mettre aussi à 0 la durée d'utilisation.

 

Pour évaluer votre autonomie avec votre parc de batteries actuel, vous devrez préciser sa capacité totale en A.H. De plus, il faudra préciser le taux de décharge accepté par vos batteries. Ceci se fait en modifiant les valeurs dans les cases C57 et C59. A titre d'exemple, j'ai entré les données les plus souvent rencontrées sur nos bateaux à savoir 70 A.h et 50% de taux de décharge.

 

Interprétation des résultats

 

• Dans chaque onglet « A l'arrêt » et « en nav » vous trouverez un tableau récapitulant les consommations individuelles et totales. En bas de page, 3 lignes font la synthèse de vos consommations à l'arrêt, en navigation et totale.
• Enfin un tableau indique la capacité, en A/H de la batterie nécessaire pour alimenter pendant 24h vos équipements dans chaque phase de vie et en totalité.
• De plus, l'autonomie en heures est donnée pour une batterie de service de 70 A/H. Cette valeur est modifiable dans l'onglet données ainsi que le taux de décharge acceptable.
• Dans les feuilles de résultats c'est la valeur utilisable qui est donné. Elle représente le produit des A.h par le taux de décharge.

PS : Votre navigateur risque de vous alerter sur le danger du téléchargement de cette feuille de calcul, il n'en est rien, les fichiers sont sûrs.