Le bateau de croisière : une petite centrale électrique
Vous êtes sur votre bateau au mouillage et le soleil se lève sur une baie des Antilles. Le dessalinisateur tourne, les panneaux solaires commencent à produire, le réfrigérateur et le congélateur fonctionnent, les ordinateurs se rechargent et quelqu’un lance la bouilloire avant de préparer le petit-déjeuner sur une plaque à induction. Quelques heures plus tard, il faudra peut-être faire tourner un winch électrique, utiliser le guindeau ou manœuvrer au propulseur… Rien de particulièrement extraordinaire sur un bateau moderne et… c’est précisément là que se trouve le problème !
Le voilier de voyage d’il y a trente ou quarante ans consommait relativement peu d’électricité. Quelques ampoules, des instruments de navigation, une VHF, un pilote automatique et un réfrigérateur constituaient l’essentiel du bilan énergétique. Le moteur diesel rechargeait les batteries et personne, ou presque, n’envisageait de préparer son dîner grâce à plusieurs milliers de watts tirés d’un parc de servitude. Le bateau moderne n’a plus grand-chose à voir avec cette sobriété originelle. Le lithium permet désormais d’embarquer d’importantes capacités de stockage sans prendre autant de poids qu’avec des batteries plomb classiques. Les panneaux solaires occupent roofs et portiques. Les alternateurs deviennent de véritables générateurs. Les convertisseurs fournissent plusieurs milliers de watts en 230 volts et, puisque l’énergie devient disponible, les usages suivent. La question n’est donc plus seulement de savoir comment produire suffisamment d’électricité, mais comment faire circuler plusieurs kilowatts d’un bout à l’autre du bateau sans installer des câbles de la taille d’un pouce. C’est là que le débat entre 12, 24 et 48 volts prend tout son sens.
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3 000 watts : le calcul qui explique la révolution en cours
Pour comprendre l’intérêt d’une tension plus élevée, nul besoin d’être électricien. Il suffit de retenir une formule extrêmement simple : la puissance est égale, à quelques pertes près, à la tension multipliée par l’intensité. Prenons un appareil consommant 3 000 watts. C’est l’ordre de grandeur d’une grosse plaque à induction ou d’un équipement domestique puissant alimenté par un convertisseur. Sous 12 volts, fournir 3 000 watts demande théoriquement 250 ampères. Sous 24 volts, l’intensité tombe à 125 ampères. Sous 48 volts, elle n’est plus que de 62,5 ampères !
Dans la réalité, un convertisseur n’a jamais un rendement de 100 %, il faudra donc tirer un peu plus sur la batterie. Mais le raisonnement reste identique : à puissance égale, passer de 12 à 48 volts divise l’intensité par quatre. Et 250 ampères sur un bateau, ce n’est pas anodin. Pour les transporter avec une chute de tension acceptable, il faut des câbles de forte section, des connexions irréprochables, des fusibles et des coupe-circuits adaptés, ainsi que des barres de distribution capables d’encaisser de très fortes intensités. Tout cela prend de la place, pèse lourd et coûte cher. C’est pourquoi le 24 volts s’est depuis longtemps imposé sur de nombreuses grandes unités. Le 48 volts ne fait aujourd’hui que pousser cette logique un peu plus loin.
Les ampères : le véritable ennemi ?
Présenter le sujet comme une simple guerre entre 12, 24 et 48 volts serait d’ailleurs un peu trompeur. Le véritable problème à bord, ce sont surtout les très fortes intensités. Les pertes électriques par échauffement augmentent avec le carré de l’intensité. Autrement dit, plus le courant est important, plus la moindre résistance dans un câble ou une connexion devient pénalisante. Un sertissage imparfait ou une cosse légèrement oxydée peuvent chauffer fortement lorsqu’ils sont traversés par plusieurs centaines d’ampères. Or un bateau constitue un environnement particulièrement agressif : humidité, sel, vibrations, différences de température, mouvements permanents. Réduire l’intensité permet donc de limiter les pertes, de diminuer la section des câbles et, surtout, de rendre plus raisonnable le transport de puissance sur plusieurs mètres. Prenons l’exemple d’un propulseur installé à l’avant d’un voilier de 15 mètres alors que le parc principal se trouve près du centre du bateau. En 12 volts, acheminer plusieurs kilowatts jusqu’à l’étrave peut exiger une installation impressionnante. En 24 ou 48 volts, l’équation devient beaucoup plus favorable…
Un bateau en 48 volts ne fonctionne pas forcément entièrement en 48 volts
Un bateau équipé d’un parc principal en 48 volts n’a aucune raison d’alimenter directement sa VHF, ses feux de navigation, ses pompes de cale ou ses petits ventilateurs sous cette tension. La tendance moderne consiste plutôt à créer plusieurs niveaux électriques à bord. Le 48 volts devient alors une sorte d’autoroute énergétique destinée aux gros consommateurs et aux gros producteurs : convertisseur puissant, alternateur de forte puissance, propulsion électrique ou hybride, propulseur, gros parc lithium ou certains équipements particulièrement énergivores. À côté subsiste un réseau 12 ou 24 volts destiné aux équipements traditionnels. Des convertisseurs continu-continu abaissent alors la tension du parc principal vers le niveau nécessaire. C’est probablement là que se situe le véritable changement d’époque : le bateau moderne ne sera pas forcément un bateau 48 volts, il sera surtout un bateau multitension.
Le 12 volts n’est pas mort
Faut-il pour autant considérer le 12 volts comme une technologie dépassée ? Certainement pas. Sur un voilier de 9, 10 ou 11 mètres relativement simple, équipé d’un réfrigérateur, de son électronique de navigation, d’un pilote automatique, de quelques centaines de watts de panneaux solaires et d’un convertisseur utilisé ponctuellement, passer au 48 volts n’aurait généralement aucun intérêt. On ajouterait des convertisseurs, des protections et de la complexité pour résoudre un problème qui n’existe pas. Le 12 volts conserve par ailleurs un avantage immense en grande croisière : l’offre d’équipements compatibles est gigantesque. Pompes, éclairages, accessoires, électronique, chargeurs et pièces de remplacement se trouvent presque partout. Pour un navigateur au long cours, cette facilité d’approvisionnement compte énormément. Une installation techniquement remarquable mais impossible à réparer dans une île perdue du Pacifique peut rapidement devenir un mauvais choix. La simplicité reste une qualité nautique.
Le 24 volts, le compromis naturel ?
Entre les deux se trouve le 24 volts. Sur un voilier ou un bateau à moteur de 12 à 16 mètres bien équipé, il constitue souvent un excellent compromis. Doubler la tension par rapport au 12 volts divise déjà l’intensité par deux. Le 24 volts devient particulièrement intéressant lorsque plusieurs gros consommateurs sont répartis sur le bateau : guindeau à l’avant, winches électriques, pilote automatique puissant, dessalinisateur, convertisseur important ou propulseur… Il est en outre suffisamment courant pour que de nombreux équipements existent directement dans cette tension. Voilà pourquoi il équipe depuis longtemps de nombreux voiliers de voyage et grandes unités à moteur.
Le lithium a accéléré le phénomène
L’arrivée massive des batteries lithium-fer-phosphate a profondément bouleversé les habitudes. Ce n’est pas seulement parce qu’elles sont plus légères ou parce qu’elles offrent davantage de capacité réellement utilisable. Elles sont aussi capables d’absorber et de restituer des puissances très élevées. Avec 10, 20, 30 ou 40 kWh d’énergie stockée, il devient possible d’utiliser quotidiennement des appareils qui auraient autrefois nécessité le démarrage d’un groupe électrogène. Prenons un parc de 10 kWh. Sous 12 volts, il représente, en ordre de grandeur, plus de 800 Ah. Sous 48 volts, on tombe à un peu plus de 200 Ah. L’énergie stockée est identique, mais les intensités circulant dans le réseau deviennent beaucoup plus raisonnables. C’est précisément cette combinaison entre gros parcs lithium, production solaire importante et consommateurs domestiques puissants qui remet aujourd’hui la tension du réseau au centre des réflexions des architectes, chantiers et propriétaires préparant un grand voyage.
Plus de volts ne veut pas dire moins de précautions
Le 48 volts peut sembler rassurant face au 230 volts présent aux prises du bord. Il reste effectivement dans le domaine de la très basse tension continue utilisé en plaisance. Cela ne signifie pourtant absolument pas que ces installations soient sans danger. Un gros parc lithium peut délivrer des courants de court-circuit extrêmement importants. Une mauvaise connexion, un câble insuffisamment protégé ou une erreur de montage peuvent provoquer un fort échauffement et, dans les cas les plus graves, un incendie. Plus la puissance d’une installation augmente, plus sa conception doit être rigoureuse. Dimensionnement et emplacement des fusibles, dispositifs de coupure, protection mécanique des câbles, gestion électronique des batteries, qualité des sertissages et séparation des différents circuits deviennent essentiels. En clair, le 48 volts facilite le transport de fortes puissances, mais il ne transforme pas l’électricité en matière anodine.
Faut-il convertir son bateau lors d’un refit ?
Alors, à l’occasion de votre prochain refit faut-il en profiter pour convertir son bateau ? Imaginons un monocoque de 12 mètres datant du début des années 2000. Son propriétaire souhaite remplacer son parc plomb par du lithium, installer 1 000 watts de panneaux solaires, une plaque à induction, un convertisseur de 3 000 watts et un dessalinisateur. Le 48 volts n’est pas forcément pour autant la solution idéale. Il faut d’abord réaliser un véritable bilan de puissance. Quels appareils sont réellement énergivores ? Fonctionneront-ils simultanément ? Où se trouvent-ils ? Quelle distance sépare le parc des principaux consommateurs ? Quelle sera la puissance du convertisseur ? Comment les batteries seront-elles rechargées ? Si les principaux consommateurs restent raisonnables et si les distances sont courtes, conserver un bon réseau 12 volts correctement dimensionné peut parfaitement rester le meilleur choix. Sur un voilier de 14 ou 15 mètres doté d’un gros convertisseur, de plusieurs winches électriques, d’un puissant guindeau et d’un important parc lithium, le 24 volts devient beaucoup plus pertinent.
En revanche, si le projet prévoit plusieurs dizaines de kilowattheures de batteries, plusieurs kilowatts de panneaux solaires, de gros consommateurs domestiques, un puissant propulseur ou une propulsion électrique ou hybride, le 48 volts mérite clairement d’être étudié. Dans tous les cas, une conversion électrique ne doit jamais être pensée équipement par équipement. Remplacer uniquement les batteries sans réfléchir aux alternateurs, chargeurs, panneaux solaires, convertisseurs, protections et sections de câbles revient à modifier une pièce d’un puzzle sans regarder l’image complète.
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