La Motorisation des bateaux de plaisance

Nautisme, Non classé - 28.09.20

La motorisation des bateaux de plaisance est, comme pour l’automobile, à l’aube d’une révolution technologique majeure : les énergies fossilles vont être abandonnées au profis de l’énergie électrique. Les moteurs électriques sont plus fiables, ont un meilleur rendement, demandent moins d’entretien et surtout sont beaucoup plus respectueux de l’environnement en fonctionnement.

Le campus des métiers du nautisme a vocation d’accompagner la filière dans cette révolution par la formation et la recherche. Nous allons voir que les compétences et donc les métiers mobilisés par ce passage à l’électrique sont très variées en nature et en niveau scolaire.

Le principe général et l’architecture des modes de propulsion thermique et électrique sont comparables. C’est ce que montre ce schéma tiré du site collaboratif plaisance écologique. Cependant la charge des batteries est plus complexe que de remplir un réservoir de gasoil !

Produire à bord l’énergie électrique repose sur plusieurs solutions : le groupe électrogène électrique (on retombe dans l’énergie fossile…), les panneaux solaires, l’éolienne, l’hydrogénérateur ou la pile à hydrogène.

Remotorisation en électrique d’un voilier

Le schéma d’une installation basique sur un catamaran (2 coques donc 2 moteurs) est le suivant :

Un autre exemple de remotorisation en
électrique
Schéma motorisation électrique d'un catamaran
Schéma motorisation électrique d’un catamaran
1Générateur (diesel ou H2)
2Batteries de propulsion (AGM ou Lithium)
3Contrôleur du parc propulsion
4Boitier connexion des circuits
5Chargeur/Transformateur
6Prise de quai
7Coupe circuit
8Contrôleur moteur
9Moteur électrique
10Ecran de contrôle
11Manette de contrôle
12Moniteur de contrôle global
13Panneaux solaires
14Régulateur de charge des panneaux
15Convertisseur (alt./cont.)
16Batteries du bord (confort)

L’installation est donc assez complexe et surtout elle impose d’interconnecter des tensions de nature différentes (alternatives et continues) mais aussi de valeurs différentes (12V-48V-230V à minima). Il faut donc des compétences solides en électricité pour gérer les différentes tensions et sous-circuits mais aussi être capable de dimensionner la section des câbles en fonction des intensités à transporter sans risquer l’incendie !

Ce type d’installation intégrée dès la conception du catamaran est l’approche suivie par le chantier WINDELO qui lance la production de catamarans de plaisance avec un impacte réduit sur l’environnement: fibre de basalte, sandwich PET et motorisation électrique avec des moteurs LINCH. Le moteur électrique est beaucoup plus léger et moins encombrant qu’un diésel équivalent même si la masse globale de l’installation (moteur+batteries+groupe électrogène) est comparable à une propulsion classique (diésel+groupe). A ceci près qu’en électrique on peut mieux centrer les masses et donc obtenir un meilleur comportement marin.

Moteur électrique lynch windelo
Moteur électrique en première monte sur WINDELO 50

Compétences en électricité :

Le circuit de charge par panneaux solaires, hydrogénérateurs et éoliennes fourni un courant continu en 12 ou 24V. Le générateur fourni du courant alternatif en  monophasé ou triphasé (230 ou 400V). Le chargeur de quai fonctionne en alternatif monophasé (230V). Le parc batteries de servitude est en courant continu 12 ou 24V pour alimenter les équipements du bord et l’électronique de navigation. Par contre, le parc de propulsion stocke l’énergie en courant continu sous une tension entre 48 et 96V. Son dimensionnement ainsi que celui des câblages de l’installation est primordial. D’autre part, il faut maîtriser les différentes technologies de batteries (Gel, Lithium-ion, AGM), le poids, l’encombrement, le coût ou la durée de vie.

Les moteurs fonctionnent en alternatif à fréquence variable. D’autre part, tous les régulateurs et contrôleurs de l’installation font appel à des compétences  tout aussi pointue en électronique. La régulation des parcs batterie, la conversion alternatif-continu, le contrôle des moteurs par variation de fréquence, etc.

Compétences en électronique :

Le contrôleur du parc de propulsion gère des capteurs de température, tension, courant. Le boitier de connexion des différents circuits gère le bus de données. Le chargeur/transformateur transforme le 230 alternatif en signaux électriques adaptés aux autres appareils. Les moteurs sont quand à eux gérés électroniquement en tension/courant/fréquence. les tensions d’alimentation doivent être adaptées continuellement afin que le champ reste en avance sur la position du rotor, et ainsi créer un couple moteur. D’où l’importance de la qualité du contrôleur !

Ce qui amène aux compétences en électrotechnique que requièrent  les moteurs électriques, en général des moteurs asynchrones à courant alternatif sans connexion entre le stator et le rotor (brushless) pour optimiser la fiabilité et la maintenance.

Compétences en électrotechnique :

Pour une utilisation nautique les moteurs Les moteurs à courant continu comportant des pièces dites « d’usure » (système balais-collecteur) qui nécessitent une maintenance régulière et vont encrasser le rotor, et accessoirement tout ce qui est à proximité du moteur (platine de contrôle et d’asservissement y compris) sont à proscrire. La maîtrise des moteurs asynchrones en termes de technologie, de puissance et de maintenance est primordiale.

En région Occitanie les formations délivrant ces compétences recherchées par l’industrie nautique de demain sont nombreuses:

  • Des formations pour les jeunes dispensées en lycée Professionnel du CAP au BTS en scolaire ou en alternance comme le Bac Pro Métiers de l’électricité et de ses environnements connectés (MELEC) ou le Bac Pro Systèmes Numériques (SN) ; le BTS Systèmes Numériques ou le BTS Electrotechnique (ETH) au lycée Pablo PICASSO de perpignan. Mais aussi à l’autre bout de l’académie, au lycée Albert EINSTEIN de Bagnols sur Cèze avec le Bac Pro Métiers de l’électricité et de ses environnements connectés (MELEC) ou le BTS Maintenance des systèmes (MS).

Les niveaux de formations Licence/Master/Doctorat sont aussi représentés avec les écoles supérieures et les universités : l’école des mines d’Alès, l’institut d’électronique des systèmes de Montpellier, les universités de Toulouse et Montpellier par exemple.

Le site de la Région Occitanie dédié à la formation:” me former en région” vous indiquera les formations disponibles en initial ou en alternance.

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