Bateaux hybrides et électriques : Guide 2020
Alors que les voitures hybrides à gaz/électriques telles que Tesla et Prius ont gagné en popularité et sont devenues des options plus pratiques pour les consommateurs grand public, les fabricants de bateaux ont commencé à suivre le mouvement. Les plaisanciers expérimentés ont tendance à apprécier l’environnement aquatique naturel et l’écosystème qui les entoure. Qu’il s’agisse de suivre les marées ou de coexister avec la faune et la flore, la conscience écologique est profondément ancrée dans le mode de vie des plaisanciers. De nouveaux modèles de bateaux technologiquement avancés rendent maintenant la propulsion hybride gaz/électrique non seulement faisable mais agréable.
Dans ce guide, nous allons jeter un coup d’œil à certaines marques de bateaux, modèles, moteurs, fabricants et systèmes de propulsion qui commencent à chauffer le marché de l’énergie solaire, électrique/gazeuse et alternative en 2019 – mettant la durabilité au premier plan de l’industrie maritime.
Comment fonctionne un bateau hybride électrique ?
Un système de propulsion marine hybride est toute combinaison d’un moteur à combustion et d’un moteur électrique. L’électricité peut être produite par un ou une combinaison des éléments suivants : un générateur à moteur à combustion, un générateur éolien, un générateur à eau remorqué ou des panneaux solaires. Une solution purement électrique avec des panneaux solaires est enviable en raison de son empreinte carbone nulle et de ses faibles coûts d’exploitation, et diverses variantes de ces systèmes ont gagné du terrain sur les navires à énergie alternative. Les progrès à la fois dans le stockage de l’énergie et dans la technologie des panneaux solaires ont réduit les coûts et l’empreinte physique, ce qui rend les systèmes de propulsion à énergie solaire plus réalisables sur les bateaux.
Quels sont les avantages associés aux bateaux hybrides et électriques ?
La propulsion par moteur électrique présente de nombreux avantages, notamment le fait qu’elle est plus silencieuse, plus efficace à des vitesses plus faibles et moins odorante. On s’attend également à ce qu’elle réduise les coûts globaux de propriété en réduisant ou en éliminant les besoins de changement d’huile et de liquide de transmission, les remplacements de filtre et d’hélice et les problèmes de démarreur. Il y a également moins de travaux d’hivernage. En outre, contrairement aux moteurs diesel ou à essence, les moteurs électriques fournissent instantanément un couple maximal, ce qui permet aux bateaux de décoller plus rapidement. Les conversions après-vente (qui constituent actuellement la part du lion du marché) peuvent utiliser les arbres de transmission et les composants existants, de sorte qu’il y a une économie de coûts lors de la réalimentation.
Les bateaux hybrides et électriques et le marché maritime actuel
Comme mentionné, maintenant que les systèmes de propulsion hybrides et purement électriques ont proliféré au sein de l’industrie automobile, les bateaux hybrides ou électriques commencent à prendre de la vitesse. Pourtant, le monde de la marine est un marché de niche relativement petit qui a tendance à suivre plutôt qu’à mener les autres industries en termes d’innovation. Actuellement, moins de 2 % seulement des bateaux intègrent une propulsion électrique ou hybride. Cette lente adaptation est en partie due aux problèmes uniques de la navigation de plaisance. Les bateaux ont une fréquence et une variance d’utilisation différentes de celles des voitures et le marché compte de nombreux segments (ferries, voiliers, petits planeurs à grande vitesse, yachts de croisière à grande distance, etc.) où les bateaux sont utilisés différemment, ce qui rend difficile la mise au point d’une solution unique pour toutes les applications. Cependant, quelques entreprises tentent de changer tout cela.
Les voiliers à moteur et auxiliaires sont généralement propulsés par des moteurs in-bord ou hors-bord utilisant du diesel ou de l’essence. Un attrait croissant a été placé sur les moteurs électriques à ces fins – c’est-à-dire des moteurs électriques purs alimentés par de grands bancs de batteries.
Comme pour toute nouvelle technologie, il y a une courbe d’adoption. Les premiers adoptants sont les technologues, les visionnaires et les bricoleurs et ils ne représentent qu’environ 15% du marché. Dans le secteur maritime, il s’agit de navigateurs à distance qui ont besoin d’une durabilité et d’une autonomie efficaces, mais aussi de ferries et de taxis nautiques qui opèrent sur des plans d’eau où les moteurs à combustion sont interdits. Viennent ensuite les remorqueurs, les annexes et les bateaux de pêche remorquables ainsi que les bateaux de location pour remplir le sweet spot de plaisance du marché de la puissance moyenne de 25-75 pieds.
Quels sont les problèmes de la navigation de plaisance hybride et électrique marine ?
Parce que la propulsion électrique en est à ses débuts sur le marché de la marine, les solutions disponibles sont peu nombreuses et elles sont coûteuses. Jusqu’à présent, la plupart des bateaux électriques étaient lents et petits et avaient une autonomie très limitée, mais cela est en train de changer. Il y a aussi le problème de l’infrastructure, qui est le même que pour l’automobile : Quelle est l’autonomie de ces nouveaux bateaux et où se rechargent-ils ? Tout comme une Tesla que vous n’emmèneriez probablement pas en voyage à travers le pays, un bateau pourrait avoir besoin de stations de recharge proches les unes des autres pour » faire le plein » rapidement.
La technologie derrière la navigation de plaisance électrique et hybride
L’utilisation de moteurs électriques à aimant permanent sans balais et les progrès de la technologie des batteries au lithium-ion ont permis de faire des bonds dans la ruée vers l’électrique marin. Les batteries lithium-ion sont deux fois moins lourdes que les batteries plomb-acide et durent trois fois plus longtemps, et les progrès dans leur efficacité et leur stabilité ont été significatifs.
Le fabricant allemand de moteurs électriques, Torqeedo, a fait équipe avec BMW et a « marinisé » les batteries des séries i3 et i8 du constructeur automobile pour les utiliser dans une variété de bateaux. Ils ont ajouté un cadre amortisseur robuste pour minimiser les chocs, un système de ventilation pour canaliser les gaz en toute sécurité et une étanchéité conforme à la norme IP67. Les nouvelles batteries vantent une augmentation de 31% de la capacité (densité d’énergie) par rapport au modèle précédent de taille similaire et leur encombrement (environ 5′ x 3′ x 6″) peut être intégré dans les espaces moteurs les plus compacts.
Bateaux hybrides série et parallèles
À l’heure actuelle, deux approches s’affrontent sur l’eau – les hybrides série et parallèles. Le système hybride série intègre un générateur à prolongateur d’autonomie. Le moteur entraîne le générateur, qui alimente un moteur électrique relié à l’arbre de transmission – il n’y a pas de connexion mécanique entre le moteur et l’arbre de transmission. Un système parallèle a une connexion mécanique directe entre le moteur et l’arbre d’entraînement mais entraîne également un moteur électrique supplémentaire qui fonctionne comme un générateur – sur le même arbre.
La régénération de la puissance d’extension d’autonomie peut être accomplie par une hélice en rotation libre, ce qui est facile à faire sur un voilier en mouvement et peut être accompli en utilisant un seul moteur à la fois sur un bateau à moteur. Le fabricant britannique de moteurs, Hybrid Marine, propose une troisième option : un système multimode qui combine le meilleur des approches série et parallèle avec un arrangement d’embrayages et d’engrenages.
Systèmes de propulsion marine entièrement électriques
Le moteur Deep Blue 100i de Torqeedo est le premier système de propulsion électrique inboard entièrement intégré, qui est disponible en deux versions – 2400 tr/min pour les bateaux planants plus rapides et 900 tr/min pour les navires à déplacement plus lourd jusqu’à 120 pieds. L’accent du système entier, de la barre à l’hélice, est mis sur la sécurité et il a élargi le marché cible en termes de taille, de vitesse et d’utilisation typique du navire.
Un système de propulsion complet est une combinaison complexe de tensions et cela rend les choses compliquées sur l’eau. Par exemple, une installation de moteur inboard peut inclure tout ce qui suit :
400 VDC pour la propulsion en utilisant la technologie des batteries automobiles
110/240 VAC pour les charges hôtelières sur CA
24 VDC pour l’électricité à bord
12 VDC pour « réveiller » les plus grandes batteries et le générateur/détendeur de portée
commutation bidirectionnelle entre les réseaux 24 et 400V
C’est beaucoup de technologie à intégrer dans des coques sensibles à l’espace. Cela ajoute également de la complexité et des coûts.
Fabricants de moteurs marins électriques et hybrides
Les fabricants qui se sont concentrés sur ce marché comprennent Torqeedo basé en Allemagne qui subventionne la recherche sur les moteurs électriques. Un autre prétendant est Elco d’Athens, New York, qui, comme Torqueedo, propose des moteurs électriques in-bord et hors-bord. Il ne faut pas non plus oublier les classiques moteurs de pêche à la traîne Minn Kota qui permettent aux pêcheurs de ne pas émettre depuis des décennies.
Les autres acteurs du marché des moteurs sont le finlandais OceanVolt, l’italien Diesel Center, l’américain Electric Yacht et le britannique Hybrid Marine. La société californienne Electroprop vend des systèmes préemballés de 6 et 21 kW que les constructeurs de bateaux peuvent déposer dans leurs salles des machines existantes. Le géant suédois des moteurs diesel, Volvo Penta, promet l’introduction en 2021 de moteurs électriques installés en ligne entre ses diesels et ses pods IPS, et travaille avec le constructeur français de catamarans, Fountaine Pajot, sur un catamaran Lucia 40 à propulsion hybride.
Il y a beaucoup d’acteurs, tous à la recherche de la killer app dans la propulsion marine à énergie alternative. Il est probable que quelques-uns survivront tandis que d’autres seront achetés ou disparaîtront dans un marché de plus en plus concurrentiel.
Cutting-edge Concept Designs in Solar Boating
Les bateaux entièrement électriques font de grands progrès, mais ils représentent encore une petite partie du marché de la navigation de plaisance. Cependant, des concepts très promus contribuent à sensibiliser les gens aux solutions énergétiques alternatives et l’un de ces défenseurs est Touranor SolarPlanet, un catamaran de 102 pieds avec des coques qui percent les vagues. Le futuriste suisse SolarPlanet a coûté 15 millions d’euros lors de son lancement en 2010 et a fait le tour du monde en 585 jours en se nourrissant uniquement de l’énergie électrique produite par les 500 panneaux solaires situés sur son pont supérieur. Bien que la vitesse maximale du modèle soit de 14 nœuds, la vitesse moyenne autour du globe était de 5 nœuds.
Après cet exploit impressionnant, le bateau a été donné à la recherche. Des bateaux comme celui-ci sont peut-être des cas uniques, mais ils contribuent à braquer les projecteurs sur ce qui peut être accompli en matière de propulsion à énergie alternative et sur la direction que prend la navigation de plaisance.
Exemples de bateaux électriques et hybrides
En raison des progrès réalisés à la fois dans la conception des moteurs et dans la technologie des batteries, la propulsion électrique atteint divers segments du marché de la navigation de plaisance, des petits bateaux planants aux grands yachts de croisière à moteur et à voile. Certains constructeurs de bateaux bien connus ont déjà plongé leurs orteils dans ces eaux de puissance alternative.
Bateau électrique Hinckley Dasher
Élégant et stylé, le Hinckley Dasher est un yacht de luxe entièrement électrique. Conçu par Michael Peters, le Hinckely Dasher de 28 pieds a été construit de A à Z pour la propulsion électrique. La construction en résine mélangée à de l’époxy et à de la fibre de carbone avec un noyau synthétique permet au bateau de ne peser que 2,5 tonnes. Le poids est un facteur critique dans la mobilité électrique.
Le Dasher est propulsé par deux batteries lithium-ion BMW i3 de 40 kWh entraînant deux moteurs inboard à arbre droit de 80 ch. Ce sont les mêmes batteries que celles utilisées dans l’automobile BMW i3 et elles devraient durer 9 ans ou 9 000 cycles. On peut s’attendre à une vitesse de pointe de 23 nœuds ou à une vitesse de croisière de 8,5 nœuds. L’autonomie maximale à 20 nœuds sera de 40 miles. Quatre heures suffisent pour charger de zéro à la pleine capacité, ce qui est un peu plus rapide qu’une Tesla.
Greenline Hybrid Yachts
Greenline est un leader dans l’espace des yachts hybrides diesel-électrique et à énergie solaire depuis des années. Un point de repère écologique parmi les constructeurs de yachts, Greenline combine à la fois la technologie traditionnelle et innovante dans leurs systèmes de propulsion hybride. La gamme de yachts hybrides Greenline est actuellement disponible en huit modèles différents, dont l’élégant bateau de sport NEO, les bateaux de croisière à cabine familiale 33, 39 et 40, ainsi que les modèles 45 Fly, 48 Fly, 48 Coupe et 65 OC. Tous ces modèles atteignent le meilleur rendement énergétique de l’industrie.
SILENT-YACHTS
SILENT-YACHTS construit ce que la société appelle les premiers et les seuls yachts de production entièrement durables à l’énergie solaire, naviguant sur l’océan, dans le monde. Ces bateaux innovants sont conçus pour être entièrement alimentés par la seule énergie solaire, offrant ainsi une solution alternative révolutionnaire en matière d’énergie propre. La société affirme que la configuration spéciale de ses composants garantit que les panneaux solaires produiront plus d’énergie au cours d’une journée moyenne que la consommation totale pour la propulsion à vitesse de croisière. Le constructeur de bateaux vante également le fait que tous les appareils ménagers peuvent être alimentés par les panneaux solaires, ne nécessitant aucun diesel ou générateur supplémentaire pour fonctionner.
Bateaux à énergie solaire par Soel Yachts
Soel Yachts, une société néerlandaise, construit des navires solaires et hybrides, y compris des navettes maritimes. Le Soel Cat 12, en provenance de Nouvelle-Zélande, ressemble à un bateau ponton avec un panneau solaire sur le toit rigide qui peut transporter jusqu’à 16 passagers. Propulsé par deux moteurs électriques de 30 kW, ce modèle peut naviguer à huit nœuds pendant six heures en utilisant uniquement l’énergie stockée. Par temps ensoleillé, l’autonomie passe à 7,5 heures à huit nœuds. À six nœuds, l’autonomie passe à 24 heures (et environ 150 milles nautiques), de sorte que le bateau peut fonctionner la nuit lorsqu’aucune énergie n’est produite ou stockée. La vitesse maximale est de 14 nœuds.
Frascher Mirage 740
L’autrichien Frauscher Mirage 740 Air était auparavant disponible avec un Mercury 350 chevaux avec propulsion arrière, mais il peut aujourd’hui venir avec le système Deep Blue de Torqeedo qui combine un moteur inboard sans balais de 100 kW à haut régime avec deux batteries BMW i3 Series de 40 kW. Les batteries au lithium haute capacité sont empilées les unes sur les autres dans le compartiment moteur à l’arrière. Le Frauscher est idéal pour les zones où la recharge (avec du courant de quai ordinaire) est disponible et son système peut charger jusqu’à 75 % de sa capacité en moins d’une heure et demie. La vitesse maximale est de 24 mph à 2200 rpm. L’autonomie est d’environ 20 miles. (Actuellement, l’ensemble d’alimentation électrique ajoute 120 000 $ au prix de base du Frauscher.)
Autres bateaux solaires et électriques
Autres bateaux électriques (certains avec des panneaux solaires) comprennent l’annexe Q Yachts Q30 et le taxi nautique Secret 33. Duffy Boats construit une gamme de bateaux de plaisance électriques depuis 50 ans. Vous en verrez beaucoup en service de location dans les zones touristiques lors de croisières cocktail, aux côtés de leur principal concurrent, Lear.
ElectraCraft produit une gamme de bateaux pontons électriques, et Greenline Yachts, de Slovénie, propose un large choix de modèles à propulsion hybride ou électrique de 30 à 65 pieds. Le Greenline Hybrid 33 navigue jusqu’à 6 nœuds à l’énergie électrique avec six panneaux de 1,3 kW sur le toit rigide et un banc de batteries lithium-ion, ou jusqu’à 15 nœuds en utilisant un diesel de 150 ch.
Efficacité énergétique des moteurs de bateaux hybrides
Moteurs à combustion efficaces pour les bateaux qui prennent en charge les solutions d’énergie hybride
Dans une solution hybride, il est toujours nécessaire d’avoir une certaine forme de moteur à combustion (pour la propulsion primaire ou comme générateur). De plus en plus, les fabricants de moteurs diesel traditionnels se sont concentrés sur l’amélioration du rendement énergétique de leurs moteurs dans les applications in-bord et hors-bord et ils sont devenus un partenaire idéal dans les approches hybrides.
Volvo Penta vient de présenter ses moteurs diesel D4 et D6 qui ont été reconfigurés pour une taille plus petite (pour des économies de poids), des émissions plus faibles (pour l’environnement) et une meilleure économie (pour une efficacité de consommation de carburant). Pendant ce temps, les fabricants de moteurs hors-bord comme Evinrude et Yamaha ont construit des moteurs plus gros, avec plus de couple mais un meilleur kilométrage. Il semble que le monde entier essaie d’alléger son empreinte carbone, même s’il ne l’élimine pas complètement.
Solutions hybrides pour les voiliers
Les grands voiliers sont souvent sous alimentation auxiliaire, surtout lorsqu’ils accostent, jettent l’ancre ou partent pour de longs passages sans vent. Les voiliers de croisière à distance ont été les pionniers des solutions d’énergie solaire pour les besoins énergétiques à bord pour les charges hôtelières telles que la réfrigération, la climatisation et l’éclairage. Cependant, la propulsion a été un défi. En 2010, le constructeur de catamarans de série Lagoon a expérimenté une conception diesel-électrique, mais il a rencontré des difficultés, principalement en raison des capacités insuffisantes de stockage d’énergie (batteries) à l’époque. Lagoon construit la part du lion des catamarans à voile en charter qui sont basés dans des lieux exotiques où le carburant est à prix d’or et une solution hybride changerait la donne pour l’industrie du charter.
Le fabricant de moteurs in-bord, OceanVolt, alimente toutes sortes de voiliers, y compris les voiliers de course JBoats, les dayailers de luxe Alerion et les bateaux que l’on voit souvent en charter comme le Dufour 382 et le multicoque Voyage 480. Parallèlement, la série de hors-bord Cruise de Torqeedo comprend des modèles dotés d’une commande des gaz et d’un système de gestion de la batterie basé sur le GPS qui indique en permanence l’autonomie restante à des vitesses variables et ne nécessite que deux batteries lithium-ion de 24 volts. Ces hors-bords sont bien adaptés aux voiliers plus petits et plus légers pour les manœuvres rapprochées et les moteurs sur de courtes distances, mais les bateaux à moteur en ont également bénéficié.
À la pointe, le constructeur de catamarans à voile haut de gamme Gunboat a lancé Moonwave qui teste une centrale électrique hybride avec un générateur diesel de secours. Avec des batteries BMW i8, Moonwave utilise l’électricité pour la propulsion ainsi que pour leurs grands besoins hôteliers, ce qui rend difficile de rester complètement électrique pendant de longues périodes.
L’avenir de la navigation de plaisance hybride et électrique
La technologie peut être compliquée et le taux d’adoption peut encore être inférieur à 2%, mais le changement se produit à un rythme accéléré à mesure que des percées dans l’expertise des batteries, la conception des moteurs et les matériaux de construction de coques légères sont introduites. Des bateaux électriques, hybrides et solaires rapides, propres, silencieux et rentables seront bientôt à la portée des plaisanciers du monde entier.
Écrit par : Zuzana Prochazka
Zuzana Prochazka est une écrivaine et une photographe qui travaille en free-lance pour une douzaine de magazines et de sites Internet consacrés au nautisme. Un USCG 100 Ton Master, Zuzana a fait des croisières, affrété et skippé des flottilles dans de nombreuses régions du monde et sert de présentatrice sur les destinations et les sujets d’affrètement. Elle est présidente du comité des New Product Awards, qui juge les bateaux et les équipements innovants lors des salons de la NMMA et de la NMEA, et est actuellement présidente sortante de Boating Writers International. Elle contribue à Boats.com et YachtWorld.com, et blogue régulièrement sur son site d’examen des bateaux, TalkoftheDock.com.
Plus de : Zuzana Prochazka
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