Un voilier autonome sans groupe électrogène : rêve écologique ou investissement rentable ?
Énergie à bord : peut-on vraiment rendre son...
Au mouillage, quelque part dans l’archipel des Tuamotu, le silence n’est troublé que par le clapot contre la coque. Les batteries affichent encore 78 % de charge. Le dessalinisateur vient de produire les cinquante litres d’eau douce nécessaires à la journée. Le réfrigérateur fonctionne, les ordinateurs sont rechargés et personne n’a démarré le moteur. Cette scène résume le nouvel idéal de nombreux équipages au long cours : vivre plusieurs années à bord sans utiliser de groupe électrogène diesel. Le soleil assurerait la production au mouillage, l’écoulement de l’eau sous la coque prendrait le relais en navigation et un important parc de batteries lithium absorberait les variations. Sur le papier, l’équation paraît simple. Dans la réalité, elle repose sur un équilibre délicat entre production, stockage et consommation. Car le voilier de voyage moderne a beau avancer à la voile, sa vie quotidienne dépend largement de l’électricité.
Pilote automatique, instruments de navigation, radar, AIS, réfrigérateur, dessalinisateur, pompes, éclairage, ordinateurs et communications par satellite : les équipements indispensables ou considérés comme tels se sont multipliés. Prenons le cas d’un monocoque de 45 pieds habité par un couple réalisant un tour du monde. Au mouillage, un bateau raisonnablement sobre consomme généralement entre 2 et 3 kilowattheures par jour. En traversée, la dépense peut atteindre 3,5 à 5 kilowattheures, principalement à cause du pilote automatique et de l’électronique fonctionnant en permanence. Le froid constitue l’un des premiers postes. Réfrigérateur et petit congélateur peuvent absorber entre 600 et 1 000 Wh par jour, selon la qualité de l’isolation, la température de l’eau et la ventilation du compresseur. L’électronique de navigation réclame souvent 400 à 700 Wh. Les pompes, l’éclairage, les ordinateurs, les téléphones et les systèmes de communication ajoutent encore 400 à 800 Wh. Le pilote automatique reste toutefois la grande variable. Par mer plate, avec un bateau bien équilibré sous voiles, sa consommation moyenne peut rester proche de 20 ou 30 watts, soit 500 à 700 Wh sur vingt-quatre heures. Dans une mer croisée, avec trop de toile ou un voilier ardent, elle peut doubler et dépasser 1,5 kWh par jour.
Quant au dessalinisateur, sa consommation dépend fortement de sa technologie. Les modèles récents à récupération d’énergie demandent généralement entre 4 et 5 Wh par litre produit. Préparer 60 litres d’eau douce représente donc environ 250 à 300 Wh. Au total, retenir une consommation moyenne de 3 kWh au mouillage et de 4 kWh en navigation est réaliste pour un bateau moderne correctement géré. Sur une installation en 12 volts, cela correspond à environ 250 à 330 ampères-heures chaque jour.
Le solaire constitue naturellement la première source d’énergie d’un voilier sans groupe électrogène. Sur une unité de 45 pieds, il est désormais possible d’installer entre 800 et 1 500 watts de panneaux, notamment sur un portique arrière, un toit rigide ou les bossoirs de l’annexe. Sous les tropiques, une installation de 1 200 watts peut théoriquement produire entre 4 et 6 kWh au cours d’une belle journée. Cette valeur reste cependant très variable. La puissance annoncée par le fabricant correspond à des conditions de laboratoire rarement rencontrées sur un bateau. À bord, l’ombre de la bôme, du gréement ou d’une antenne peut faire chuter fortement la production. L’échauffement des cellules, le sel, les embruns, les nuages et l’orientation imparfaite réduisent également le rendement. Au mouillage, le bateau tourne avec le vent. Une installation de 1 200 watts peut ainsi ne produire que 2 ou 3 kWh pendant une journée couverte. En navigation, les mouvements de roulis et les ombres portées par les voiles rendent la production encore plus irrégulière.
Les panneaux bifaciaux, qui captent la lumière sur leurs deux faces, apportent un complément intéressant lorsqu’ils sont montés sur une structure dégagée. Leur face arrière récupère une partie de la lumière réfléchie par la mer et les surfaces du bateau. Dans les conditions réelles d’un voilier, le gain se situe souvent entre 5 et 10 %. Il dépend de la hauteur du panneau, de son inclinaison et de l’espace disponible sous sa face inférieure. Ce surplus ne transforme pas une installation insuffisante en centrale électrique, mais plusieurs centaines de Wh supplémentaires par jour peuvent faire la différence après une succession de journées nuageuses. Les panneaux bifaciaux de construction verre-verre peuvent également offrir une meilleure longévité que certains panneaux souples. Ils sont toutefois plus lourds et nécessitent une structure capable de supporter les vibrations, les paquets de mer et les efforts aérodynamiques.
Le solaire est performant au mouillage, mais devient plus aléatoire en mer. C’est précisément dans ces conditions que l’hydrogénérateur révèle son intérêt. Son principe est simple : une petite hélice immergée derrière le bateau entraîne un alternateur. L’énergie de déplacement du voilier est ainsi transformée en électricité. Un appareil de 300 watts peut produire environ 100 à 120 watts lorsque le bateau avance à 5 nœuds. Sur vingt-quatre heures, cela représente entre 2,4 et 2,9 kWh, à condition de conserver une vitesse relativement régulière. À 6 ou 7 nœuds, la puissance augmente fortement. Sur un voilier de 45 pieds naviguant dans les alizés, l’hydrogénérateur peut alors couvrir la majorité des besoins du pilote automatique, de l’électronique et du froid. Dans certaines conditions, il recharge même les batteries pendant la nuit, alors que tous les panneaux solaires sont inactifs.
Cette régularité représente son principal avantage. Nuages, grains ou navigation nocturne ne l’affectent pas : tant que le bateau avance suffisamment vite, il continue à produire. L’énergie n’est évidemment pas gratuite. L’hélice immergée crée une traînée qui ralentit légèrement le voilier. La perte de vitesse est généralement estimée entre 0,1 et 0,3 nœud sur une unité de croisière chargée. Elle varie selon la vitesse, le déplacement du bateau et l’hélice utilisée. Pour un régatier, ce ralentissement peut être pénalisant. Pour un couple réalisant une traversée de trois semaines, quelques heures supplémentaires à l’arrivée semblent souvent acceptables en échange d’une production continue et silencieuse.
Avant la généralisation des hydrogénérateurs indépendants, certains voiliers produisaient déjà de l’électricité en laissant tourner leur hélice de propulsion sous voiles. L’arbre entraînait alors un alternateur par un système de courroies et de poulies. Cette solution présente un avantage évident : elle utilise une ligne d’arbre et une hélice déjà installées. Elle peut également être robuste et relativement facile à réparer avec des composants standards. Son rendement reste cependant très dépendant de la conception. L’hélice de propulsion n’est pas optimisée pour fonctionner en génératrice. Certains systèmes produisent très peu sous 5 ou 6 nœuds, alors que les hydrogénérateurs modernes commencent à charger efficacement à des vitesses plus faibles. À 7 nœuds, une installation sur arbre bien conçue peut produire environ 1 kWh par jour. Dans les mêmes conditions, un hydrogénérateur dédié peut fournir deux à trois fois plus.
L’alternateur d’arbre garde donc un intérêt lorsqu’il a été intégré dès la construction du bateau. Sur une unité existante, surtout si elle est équipée d’un saildrive ou d’une hélice repliable, l’installation devient plus complexe. L’hydrogénérateur indépendant est généralement plus simple à dimensionner, plus prévisible et plus facile à relever lorsqu’il n’est pas utilisé.
Produire de l’électricité ne suffit pas. Encore faut-il pouvoir la stocker, notamment pour passer la nuit ou traverser plusieurs journées faiblement ensoleillées. C’est ce qui explique le succès des batteries lithium-fer-phosphate. À capacité nominale égale, elles offrent beaucoup plus d’énergie utilisable que les anciennes batteries au plomb. Un parc de batteries AGM de 600 Ah ne devrait pas être déchargé régulièrement au-delà de 50 %. Il fournit donc environ 3,6 kWh réellement disponibles sur un réseau de 12 volts. Un parc lithium de même capacité peut être déchargé à 80 % sans dommage majeur, ce qui porte l’énergie disponible à environ 5,7 kWh. Il est également beaucoup plus léger et accepte des courants de charge élevés.
Cette capacité d’absorption est essentielle. Les panneaux et l’hydrogénérateur peuvent produire à pleine puissance sans être rapidement ralentis par les limites du parc de batteries, comme cela se produit avec le plomb lorsque la charge approche de son maximum. La durée de vie peut dépasser 2 500 cycles avec des décharges profondes raisonnables, voire 4 000 ou 5 000 cycles lorsque la batterie est utilisée dans une plage plus étroite. Pour un bateau habité toute l’année, cela peut représenter huit à quinze ans de service. Cette longévité dépend toutefois de la qualité de l’installation. Un système de gestion des cellules doit protéger les batteries contre la surcharge, la décharge excessive et les températures anormales. Les chargeurs, régulateurs, câbles et protections doivent être correctement dimensionnés.
L’alternateur du moteur principal mérite une attention particulière. Une batterie lithium peut accepter un courant très élevé pendant longtemps, au risque de faire surchauffer un alternateur classique. Un régulateur adapté ou un chargeur intermédiaire devient souvent indispensable.
« Dans les Tuamotu, nous pouvions rester plusieurs semaines sans démarrer le moteur », raconte Claire, navigatrice et lectrice du Figaro Nautisme à bord d’un monocoque de 44 pieds équipé de 1 100 watts de solaire, d’un hydrogénérateur et de 600 Ah de batteries lithium. « Avec du soleil, nous avions suffisamment d’énergie pour le froid, le dessalinisateur et les ordinateurs. Le problème commençait après trois ou quatre journées de pluie. Nous arrêtions alors le congélateur, réduisions l’utilisation des ordinateurs et produisions l’eau douce en une seule fois, au meilleur moment de la journée… »
Marc, autre skipper interrogé pour cet article et naviguant sur un 46 pieds dans les îles Sous-le-Vent, décrit une expérience inverse : « Pendant les traversées, nous avions presque trop d’électricité. À 7 nœuds, l’hydrogénérateur alimentait le pilote et rechargeait les batteries. Mais une fois au mouillage, sans soleil, il devenait inutile. Nous avons compris que l’autonomie ne dépendait pas d’un équipement miracle, mais de la complémentarité des sources… »
Ces témoignages démontrent s’il en était besoin que le bateau autonome n’est pas nécessairement celui qui possède le plus gros parc de batteries. C’est celui dont l’équipage connaît précisément ses besoins et sait réduire sa consommation lorsque la production baisse.
Sur un voilier de 45 pieds, une installation complète peut comprendre environ 1 200 watts de solaire, plusieurs régulateurs, un hydrogénérateur, 600 à 800 Ah de batteries lithium, un convertisseur-chargeur et une reprise importante du câblage. Selon la qualité des équipements, la structure nécessaire et la part de travaux réalisée par le propriétaire, l’investissement se situe généralement entre 20 000 et 35 000 euros. Sur un catamaran très équipé, il peut dépasser 40 000 euros.
En comparaison, un groupe électrogène diesel est moins coûteux à l’achat. Mais il faut ajouter son installation, son échappement, son refroidissement, ses vidanges, ses filtres et ses réparations. Un groupe utilisé deux heures par jour pendant 300 jours et consommant 1,2 litre par heure brûle environ 720 litres de gazole par an. Avec un carburant facturé en moyenne 1,70 euro le litre dans les escales, la dépense atteint plus de 1 200 euros par an, soit environ 3 700 euros sur trois ans. Les opérations de maintenance peuvent ajouter 2 000 à 4 000 euros sur la même période, hors panne importante. L’économie directe permise par le solaire et l’hydrogénération atteint donc généralement 6 000 à 8 000 euros en trois ans.
Le retour sur investissement purement financier reste long, souvent compris entre six et dix ans. Mais ce calcul oublie que le parc lithium remplace des batteries au plomb qu’il aurait fallu renouveler et que des panneaux solaires auraient probablement été installés même avec un générateur. L’absence de groupe libère également du poids et du volume. Elle réduit le stock de pièces détachées, les risques de panne et surtout le bruit quotidien au mouillage.
Un voilier « zéro fossile » n’est pas nécessairement un voilier dépourvu de moteur diesel. Celui-ci reste indispensable aux manœuvres, aux situations de sécurité et aux longues périodes de calme. L’objectif réaliste consiste plutôt à ne plus démarrer le moteur uniquement pour recharger les batteries…
Pour un voilier passant onze mois par an au port, l’investissement est difficile à justifier. Pour un équipage qui traverse l’Atlantique, parcourt le Pacifique et enchaîne plusieurs années de mouillages, le bilan est beaucoup plus favorable. La plus grande économie n’apparaît d’ailleurs pas forcément dans le carnet de dépenses. Elle se mesure dans le silence du cockpit, lorsque le soleil se couche sur le lagon et que personne n’a besoin de démarrer un moteur pour préparer la nuit…
Crédit photo couverture : Illustration AdobeStock - Uwe
vous recommande
