Les batteries à bord de nos voiliers

Les batteries à bord des voiliers

Batteries à bord d'un voilier comme FIDJI

Pourquoi se pencher sérieusement sur les batteries à bord des voiliers ?

À bord d’un voilier, lorsque nous souhaitons un peu d’autonomie, nous avons deux principales choses à gérer : L’eau douce et l’énergie. Dans cet article, je vais évoquer un aspect évidemment essentiel au sujet de l’énergie à bord : les batteries. En effet, il y a de nombreux autres aspects sur lesquels je reviendrai concernant l’énergie à bord, panneaux solaires, éoliennes, alternateurs, consommation du bord…. Je vous prépare également un autre article au sujet de l’eau à bord (faut-il acheter un dessalinisateur ou pas ?).

Donc pourquoi est-ce important les batteries ? Pour deux bonnes raisons.

D’abord pour le confort . Il est quand même assez ennuyeux (et illogique) que sur des voiliers modernes classiques, beaux et chers, dont la valeur est souvent estimé à plusieurs centaines de milliers d’euros, de ne plus avoir de batterie au petit matin sous prétexte que l’on a laissé tourné le frigo toute la nuit. Si c’est le cas, il y a un problème ! En effet, cela ne tient pas la route de devoir démarrer un moteur diesel 5 ou 6 heures par jour pour étaler sa consommation d’énergie. C’est pourtant le cas de beaucoup de voiliers sur lesquels j’ai travaillé, y compris sur de grands catamarans dont la valeur dépasse allègrement le million d’euros. Sur ces navires mal équipés, l’autonomie, c’est la quantité de gasoil embarqué. Et parfois elle ne dépasse donc pas une semaine. Nul, inefficace, illogique, des économies de bouts de chandelle qui au final reviennent plus chers.

Deuxième raison, c’est important de se pencher sur ce sujet aussi pour des raisons évidentes de sécurité. Bien sûr, il faut toujours être en mesure de démarrer le moteur d’un voilier pour se sortir d’une situation périlleuse. La panne de batterie au démarrage est un classique des pannes faciles à éviter. Il convient donc d’acheter du bon matos et de le monter correctement, avec les sécurités qui vont bien. Et puis il y a les risques liés à la technologie de la batterie elle même et à son utilisation. Car une batterie peut très bien déclencher un incendie, voir même exploser. (Voir l’article que j’ai rédigé suite à l’incendie qui a détruit 22 bateaux dans un port à Saint Malo : Laisser son bateau branché, quels risques ?). Nous allons en parler ci-dessous.

Que se passe t-il dans une batterie ?

Ci-dessous, je vous propose une petite vidéo de deux minutes pour y voir plus clair sur ce qui se passe à l’intérieur d’une batterie classique :

Vous pouvez encore allez plus loin pour comprendre tout ça avec les émissions plus longues comme celle-ci : C’est pas sorcier – Piles et Batteries.

Une batterie est donc une réserve d’énergie qui fonctionne grâce aux réactions chimiques de plaques métalliques plongées dans un liquide appelée « électrolyte ». Les technologies sont assez variées et évoluent assez rapidement, mais on parle toujours de plaques, de cathode, d’anode et d’électrolyte (70% d’eau – 30% d’acide). Je ne rentrerai pas plus dans le détail, mais l’usure d’une batterie est donc bien liée à son utilisation plus ou moins active (usure des plaques). Moins on la sollicite, moins elle s’use, évidemment cela parait logique. C’est important de bien garder cela en tête lorsque l’on veut dimensionner son parc de batterie pour un voilier de croisière ou à fortiori pour un voilier de voyage.

En tout cas, une batterie neuve (ou moins neuve mais en bon état) doit avoir une tension d’environ 12,7 Volt au repos. On peut considérer la batterie au repos entre 12,65V et 12,75V comme chargée . Et cette tension, elle doit la garder dans le temps. L’outil de base est donc le « voltmètre », ou le « multimètre » pour contrôler tout ça.

NB : Achetez un multimètre de bonne qualité pour avoir des informations fiables et précises ! Les multimètres « premier prix » donnent parfois des données fantaisistes, certains sont équipés de piles introuvables, j’en ai même vu qu’on ne pouvait pas ouvrir. Si la pile était morte, il fallait racheter un autre multimètre !

Bref, avec cet outil, tester une batterie est assez facile : une fois chargée, vous la laissez au repos, plusieurs jours ou plusieurs semaines. Si au bout de quelques jours, et d’autant plus au bout de deux ou trois semaines, la tension est toujours entre 12,65V et 12,7 V, c’est que cette batterie est en bon état.

Multimètre numérique

En fonction de sa qualité et de son âge, toute batterie aura une « auto-décharge », qui sera plus ou moins marquée. 1 à 2% par mois, j’en parle plus bas dans cet article.

En tout cas, une batterie en dessous de 11V est la plupart du temps bonne à jeter, la charge ne tiendra plus longtemps. C’est pourquoi il faut éviter de trop tirer dessus dès le début. Si possible, évitez de descendre en dessous de 12V. Cela permet de préserver une batterie et de la garder en bon état BEAUCOUP plus longtemps.

Notions de base

Avant l’achat il convient donc de s’informer un peu, d’autant plus que l’objectif est de ne pas être obligé de changer son « parc » trop souvent. Le changer tous les 3 ou 4 ans, c’est un échec, car en effet, il s’agit d’un investissement conséquent. Bien dimensionné et correctement utilisé, un parc de batterie peut sans problème tenir 7 – 8 ans ou plus.

Première chose à savoir, le fait est que l’on n’utilise pas les batteries du bord pour les mêmes usages. Les deux principales utilisations sont :

  • les batteries de « servitudes », elles sont souvent plusieurs à bord d’un croiseur classique, elles sont utilisées pour le matériel de navigation, le froid (frigo-congélo), les lumières, l’autoradio, le confort d’une manière générale…Ces batteries seront sollicitées « en douceur » sur de longues durées
  • la batterie de « démarrage » qui est EXCLUSIVEMENT dédiée au démarrage du moteur. Cette batterie est différente, car on lui demande uniquement de délivrer une grande puissance pendant quelques secondes, pour démarrer un gros moteur diesel

Ces batteries sont bien entendues séparées, afin qu’une consommation excessive de « confort » ne puisse pas vider la batterie de démarrage du moteur. Un coupe batterie permet cependant, en cas de besoin, de coupler toutes les batteries, afin d’aider la batterie de démarrage si elle venait à être défaillante.

Les technologies à utiliser sont donc différentes en fonction de l’utilisation que l’on en fait.

Le nombre de cycle

Le « nombre de cycles » correspond au nombre de fois où l’on peut recharger et décharger la batterie. En consultant les tableaux des fabricants, comme l’extrait que je vous colle ci-dessous, on constate rapidement que plus on tire sur une batterie, moins elle pourra donner de cycles. AGM et Gel sont des types de batteries, j’en parle plus bas.

Nombre de cycles des batteries

Quelle conclusions peut on en tirer ? C’est simple, moins je décharge mes batteries et plus longtemps elles vivront. N’utiliser que 20% ou 30% des capacités d’une batterie va considérablement augmenter sa durée de vie. C’est pourquoi un parc surdimensionné est une bonne idée en croisière, tant pis pour le poids, on n’est justement pas en régate ! En effet, dans les livres on recommande de ne pas vider ses batteries à plus de 50%. En fait, je considère que c’est encore trop. Pour ma part, j’ai dimensionné mon parc de servitude afin que la tension ne descende jamais en dessous de 12,4 V. En gros j’utilise moins de 50% de mon parc de servitudes pour augmenter sa durée de vie.

Sachez que les batteries offrant le plus grand nombre de cycles à 50% sont des batteries à électrolyte gélifiée qui peuvent dépassez 2500 cycles (elles peuvent donc faire encore mieux si elles sont moins sollicitées que 50%). Leur durée de vie dépasse 10 ans !

Voir cet article sur les batteries de marque Sonnenshein : http://www.batterie-solaire.com/Batterie-Gel.htm

Batteries Gel ou AGM pour les servitudes ?

Sans vouloir évoquer tout ce qui existe sur le marché, je veux ici évoquer les deux technologies les plus répandues à bord de nos voiliers de croisière ou de voyage. Il s’agit des batteries « AGM » (Absorded Glass Mat) et des batteries « Gel ». Vous trouverez sur les pontons des adeptes des deux technologies pour les servitudes. Pour ma part, d’après mon expérience, mais aussi sur le papier, les batteries Gel sont les plus adaptées et ce sont celles qui présentent la plus grande longévité (nombre de cycle largement supérieur). À condition de ne pas leur demander de charges/décharges rapides.

Les batteries AGM ont en effet quelques avantages, elles supportent mieux les charges/décharges rapides et leur coût est (très) légèrement inférieur. En tout cas sur un voilier, des batteries de servitudes sont utilisées en grande partie pour faire fonctionner ce qui, de très loin, consomme le plus sur 24 heures : le groupe froid. Il s’agit donc de fournir une énergie sur des périodes prolongées, la décharge rapide n’existe pas quand on parle de servitudes. La batterie « Gel » est donc celle que je vous recommande vivement.

Pour faire court dans les explications, dans une batterie dite « Gel », l’électrolyte, c’est à dire le liquide contenu dans la batterie (eau 70% + acide 30%) est « gélifié » par l’ajout de gel de silice. Dans une batterie dite « AGM », l’électrolyte est immobilisée, ou « absorbée » dans des « buvards » en fibre de verre insérés entre les plaques. (Lire cet article sur les batteries AGM : http://www.batterie-solaire.com/Batterie-AGM.htm ).

Ci-dessous, un tableau comparatif des deux technologies :

Avantages des batteries Gel ou AGM

Calcul de la consommation du bord et du parc de batterie nécessaire

En fait ce calcul est somme toute assez simple. Regardez le tableau ci-dessous. Vous avez une ampoule de 24W dans le carré (franchement n’importe quoi mais c’est pour l’exemple). Vous utilisez cette ampoule en 12Volt. C’est là que vous utilisez la fameuse formule, que vous devez absolument connaître : P = UI . P c’est la puissance en Watt, U c’est la tension en Volt, et I c’est l’intensité en Ampère. Donc I = P/U et votre ampoule consomme 24/12 = 2 ampères. Vous multipliez ça par le nombre d’heures d’utilisation sur 24 heures, et hop, vous savez ce que consomme votre ampoule sur 24 heures.

Consommation électrique voilier

J’aime assez le tableau ci-dessus parce qu’il démontre bien le problème. D’abord, en voyage, vous passez le plus clair de votre temps au mouillage. Nous avons passé des mois, des années au mouillage dans le Pacifique. Donc dans ces conditions, pilote auto, VHF, radar, sondeur, GPS  restent éteints. Et bien sûr pas d’ampoules à 2 ampères ! Nos Led consomment 10 fois moins, entre 0,1 et 0,2 ampères. Il reste les PCs et autres tablettes, mais leur consommation sur 24 heures reste assez faible.

Et en navigation, de toute façon, si d’aventure vous êtes équipés d’un régulateur d’allure et que vous pouvez vous passer de pilote automatique électrique, il en sera plus ou moins de même.

Vous l’aurez compris : 90% du problème de l’énergie, c’est…..Le frigo !

Un frigo au compresseur performant et bien refroidi, avec un évaporateur adapté et un compartiment froid HYPER isolé répond en grande partie à tous les problèmes d’énergie à bord !

C’est aussi simple que ça.

Un ampèremètre, (ou à défaut une pince ampèremétrique) peut être d’une grande utilité pour mesurer la consommation du groupe froid.

Conclusion, vous voulez calculez votre consommation ? OK, mais installez des LEDs, et pensez à gérer l’histoire du frigo ! Le notre, je l’ai fabriqué moi même, il est si performant que nous l’utilisons comme congélateur permanent. Nous sommes sous les tropiques et bien qu’il fasse souvent 30°C dans le bateau, notre congélo est jour et nuit à -20°C environ. Oui c’est possible ! Promis je vous rédigerai un article sur la fabrication du congélo de FIDJI. Sa consommation est totalement et largement prise en charge par les panneaux solaires, nous sommes donc 100% autonomes en énergie et les calculs de consommation sont vite faits.

Quelle taille doit faire mon parc de batteries de servitudes ?

Selon les préceptes des fabricants, et comme je vous le disais plus haut, moins on décharge une batterie, plus elle pourra faire de cycles et plus longue sera sa durée de vie. Il est recommandé d’avoir deux fois la consommation journalière. Sur l’exemple du tableau ci-dessus, un parc de servitude de 200 Amp/h pourrait suffire.

Pour ma part, j’ai doublé cette sécurité, j’ai installé deux batteries de 200Amp, donc 400Amp, pour une consommation d’environ 100Amp. Vous les voyez sur la photo en haut de cet article. Ce choix nous permet de passer des jours et des semaines au mouillage comme en navigation, avec congélateur et plusieurs heures de PC, autoradio ou autres éléments de confort, sans jamais avoir de souci de batterie. La tension de nos batteries de servitudes ne descend presque jamais en dessous de 12,4V. Le jour elles se chargent grâce à nos panneaux solaires (240 Watts) et la nuit elles étalent le congélateur sans problème.

Conclusion, n’hésitez pas à sur-dimensionner votre parc de batterie (consommation x3 ou x4), et investissez dans des panneaux solaires !

Branchements des batteries de servitudes

Je peux témoigner de plusieurs petites choses. D’abord, il faut acheter ses batteries dans des magasins prévus pour les terriens. Exemple « Energie Douce » ou autre vendeurs de « batteries solaires ». Ce sont les mêmes batteries que pour les bateaux, mais elles sont moins chères.

Ensuite, préférez les bonnes marques réputées. Nous avons des MasterVolt et nous en sommes très satisfaits. De surcroît, préférez deux batteries de 200Amp/h à 4 batteries de 100Amp/h. Au final vous avez effectivement 400Amp/h, mais le câblage, les branchements, les allers-retours d’un parc à 4 batteries feront perdre de la puissance et il y aura forcément des déséquilibres entre les batteries.

Attention au poids, une batterie de 200Amp peut peser près de 70 kilos, alors il faut prévoir l’emplacement, quitte à faire un peu de menuiserie, ça vaut vraiment le coup. Elles doivent être fixées de façon à ne pas traverser le roof ou basculer en cas de chavirage, elles ne doivent pas pouvoir glisser. Rien ne doit pouvoir toucher les cosses (grave risque d’incendie si le plus et le moins entrent en contact). Et elles ne doivent pas être trop confinées.

Comment coupler les batteries ?

Maintenant un petit mot concernant le couplage. Je vais parler ici uniquement d’un couplage 12V, (parce que branchée autrement on peut obtenir 24V mais ce n’est pas le sujet). Donc, pour augmenter la capacité sans augmenter la tension, il faut coupler les batteries en parallèle, les plus avec les plus et les moins avec les moins. Facile. Par contre, trop de gens font l’erreur que vous voyez sur l’image ci-dessous :

Couplage des batteries en parallèle

Branchés de cette façon incorrecte, la première batterie va être plus sollicitée que les autres. Au final, un gros déséquilibre entre les batteries va apparaître avec le temps. La première batterie rendra l’âme avant les autres et elle va pénaliser tout le parc sur la durée. Malheureusement, on trouve le dessin de ce mauvais couplage un peu partout, dans des bouquins, sur internet, et même sur des sites de vendeurs de batteries comme « énergie douce » (!!!!!). Ce qui montre qu’il faut toujours, en tant que plaisancier averti, prendre plusieurs avis et vraiment BIEN BIEN se renseigner.

Je vous parle en connaissance de cause, car j’en ai fait plusieurs, des belles bêtises en écoutant les conseils « avisés » de pseudos professionnels.

En tout cas, comme cela fonctionne un certain temps, parfois plusieurs années même lorsque le couplage est mal fait, certains changent de batteries un peu trop fréquemment, sans savoir que le problème vient du montage / couplage.

Un branchement correct va faire en sorte que « toute les batteries n’en fassent plus qu’une », comme ci-dessous, voilà le montage  12 V qui va bien :

Couplage batteries 12V

Les cosses doivent être graissées et serrées. Il convient de les vérifier de temps en temps.

Les câbles doivent être le plus court possible (sans être tendus pour autant) et de la bonne section (risque de pertes, de fuite, d’échauffement et surtout…d’incendie !).

Quelle batterie pour le démarrage moteur ?

Là encore, faire des économies de bout de chandelles sur ce genre de matériel n’a à mes yeux aucun sens. Certes une bonne batterie ça coûte plus cher au départ, mais elle reviendra moins cher sur la durée, parce qu’elle vivra plus longtemps. Et la sécurité du voilier dépendant aussi du fait d’être toujours en capacité de démarrer le moteur, il convient d’acheter le TOP.

J’ai choisi la batterie spirale Red Top, capable de délivrer instantanément 1000 Amp !

Batterie Spirale Optima Red Top

Je dois dire que je suis particulièrement bluffé par la différence avec mon ancienne batterie. Le moteur bondit dès que je tourne la clé, j’ai véritablement vu une grosse différence. Et toute cette puissance, sur une batterie beaucoup plus légère, (parce que franchement ce n’est pas le pied de manipuler des batteries), est sensée durer deux fois plus longtemps…Aujourd’hui, après 3 années d’utilisation, ma batterie Spirale Optima Red Top est toujours au Top !

Je vous la conseille vivement, certes elle est plus chère, mais je me répète, faire des économies sur les batteries d’un voilier n’est vraiment pas une bonne idée.

L’auto-décharge des batteries lors d’un « hivernage »

Si la batterie est complètement débranchée d’un circuit, elle se vide très lentement, on parle d' »auto-décharge ». L’auto-décharge d’une batterie normale est de 1 à 2% par mois. Bien sûr, les bonnes batteries ce sera plus près de 1%, les moins bonnes plutôt 2%. Donc si vous laissez une batterie tranquille et débranchée pendant 6 à 8 mois, l’auto-décharge totale sera de 10 à 15%. Moins de 10% pour des bonnes batteries, ce qui ne pose AUCUN problème. C’est la raison pour laquelle nos batteries sont complètement débranchées lorsque nous ne les utilisons pas.

« Débranchées » signifie enlever les cosses bien sûr, pas simplement couper les coupes-batteries. C’est ce que je vous conseille en tout cas pour éviter tout risque de fuite électrique (branchement à la masse…).

Nous laissons généralement le voilier 4 à 5 mois lorsque nous rentrons en métropole pour la saison. Avant de partir, après avoir débranché les batteries, j’attends un peu puis je prends mon multimètre. Je note alors les tensions sur un morceau de scotch collé sur chacune de mes batteries. Ainsi je peux constater l’auto-décharge à mon retour. Au final, je peux témoigner que même après avoir laissé mes batteries plusieurs mois sans les charger, je les retrouve en parfait état à mon retour, la tension n’ayant pratiquement pas baissé.

Au retour je reconnecte les panneaux solaires et le chargeur. Les batteries se remettent en charge et on est reparti pour une nouvelle saison.

Je voudrais donc tordre le cou à cette idée qui consiste à vouloir laisser ses batteries en charge avec un chargeur « intelligent » pendant tout l’hivernage. C’est inutile et dangereux. En effet, en cas de défaillance du chargeur, la batterie peut, à cause du phénomène d’hydrolyse se produisant dans une batterie en surcharge, rejeter des gaz très inflammables et même explosifs (Hydrogène – Oxygène) et ce y compris sur des batteries dites étanches qui sont toutes équipées d’une soupape de sécurité permettant d’évacuer ces gaz. Je développe ce sujet dans l’article cité plus haut, Laisser son bateau branché, quels risques ?

Pour finir, ce qui fait vieillir une batterie, c’est son utilisation, le nombre de cycles qu’on lui impose et la profondeur de la décharge. En ce qui me concerne, j’ai pour objectif de faire durer mon parc de batterie actuel une bonne dizaine d’année. Et j’utilise mon chargeur uniquement quand je suis présent, avec parcimonie.

Objectif sécurité, confort et autonomie du voilier, est-ce possible ?

Il arrive souvent que certains plaisanciers utilisant leur voilier essentiellement branché au ponton, avec tout le confort en 220V et le chargeur de batterie connecté en permanence, aient quelques surprises une fois les amarres larguées et le voilier débranché !

Car souvent, en fin de journée ou après une nuit au mouillage, leurs batteries de servitudes demandent déjà à être rechargées d’urgence. Dans cette situation, une heure ou deux de moteur ne suffisent pas pour étaler une deuxième journée de navigation et encore moins une deuxième nuit au mouillage. Il ne reste plus qu’à couper le frigo, faire cinq ou six heures de moteur (= emmerder les voisins de mouillage) ou rentrer dans un port.

Ces voiliers ne sont pas autonomes et sans vouloir vexer personne , je trouve que moins de 24h d’autonomie, ça craint !

De notre coté, nous vivons à bord à plein temps depuis 2008 et notre autonomie énergétique n’a vraiment pas été compliquée à obtenir.

Installer un parc de batterie conséquent est la première logique pour vivre à bord confortablement sans se prendre la tête. Et au final l’investissement, même s’il est supérieur au départ, revient moins cher sur la durée, alors pourquoi se priver ? Mais les batteries ne sont qu’un aspect du sujet « l’énergie à bord de nos voiliers ». Comme je vous le disais au début de cet article, il y a d’autres choses à évoquer, de l’isolation du frigo à l’installation de panneaux solaires, c’est un tout !

Je reviendrai là-dessus…

À bientôt !

 

Patrick Belliot

Mata’i Nautisme

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Comments (2)

  1. delabruyere 8 mois ll y a

    Bonjour. Je suis en train d’installer le circuit électrique sur mon voilier. J’ai bien aimé votre article sur les batteries, et je souhaiterais avoir votre avis concernant les branchements après les batteries. Mes câbles + et – vont à des coupes batteries. Pour recharger les batteries je possède deux panneaux solaire, une éolienne et un chargeur pour le 220v. Est ce que je peu brancher les câbles de ces trois modes de rechargement directement sur mes batteries au moyen de cosses, ou dois je mettre deux barrettes de connexion ( une pour le + et une pour le -) entre les batteries et les coupes batterie? Sur ces barrettes sera branché à l’aide de cosses les câbles des batteries, ainsi que les câbles des trois sources de rechargement. Si vous pouvez éclairer ma lanterne.
    Cordialement

    • Auteur
      Patrick Belliot 8 mois ll y a

      Merci pour vos encouragements !
      Pour répondre à vos questions, non vous ne pouvez pas brancher les câbles de vos trois modes de rechargement directement sur vos batteries. Il vous faut connecter les deux panneaux solaires et l’éolienne à un régulateur, de préférence MPPT (rendement +30%) comme celui-là par exemple : http://www.watteo.fr/regulateur-mppt/regulateur-de-tension-mppt-victron-blue-solar-40a-3533.html
      Ce régulateur reçoit le courant venant du solaire et de l’éolien, il est ensuite connecté directement sur les batteries, sans passer par les coupes batteries. Comme ça quand vous coupez vos coupe-batteries, celles-ci continuent de charger avec le solaire et l’éolien. (Que vous pouvez couper séparément en cas de besoin ou d’absence prolongée comme expliqué dans l’article).
      Achetez les embouts qui vont bien sur les cosses des batteries, et surtout prenez la bonne section de fil. Attention lorsque vous connectez ce genre d’appareil, il y a un sens de branchement, en tout cas c’est le cas sur le mien. Bien lire la notice. Personnellement j’écris ce genre de chose sur un scotch de masquage posé près du régulateur, comme ça je ne me plante pas quand il faut exceptionnellement débrancher – rebrancher le régulateur.
      Si vous connectez deux panneaux solaires plus une éolienne ensemble, que vous avez environ 400 Watts qui rentrent, vous pouvez avoir une grosse intensité qui sort après le régulateur, entre 30 et 40 ampères…Faîtes vos calculs et demandez conseil là où vous achetez le régulateur et le fil électrique. En cas de doute, demandez à un pro de finir d’installer tout ça. Cela peut devenir dangereux si c’est mal fait.
      Le chargeur 220V quant à lui est branché séparément via un disjoncteur différentiel à bord. Vous devez avoir une notice dans laquelle l’installation est décrite. Mais encore une fois, si vous n’êtes pas trop sûr de vous, je vous recommande vraiment de faire appel à un pro (et de regarder comment il fait)…
      En espérant avoir répondu à quelques-unes de vos questions…
      Bon courage et bonnes navigations !
      Patrick

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