À l’image de la transformation engagée dans le secteur automobile, la technologie lithium permet aujourd’hui aux fabricants de batteries marines d’innover et de proposer des solutions plus performantes pour la conception de bateaux électriques.
Deux parcs de batteries peuvent être embarqués à bord d’un bateau électrique : une batterie de propulsion et une batterie de servitude. Chacune de ces batteries dispose de caractéristiques propres et joue un rôle important dans le fonctionnement du bateau électrique.
Les enjeux de la batterie de propulsion
La batterie de propulsion électrique permet aux constructeurs de bateaux de s’affranchir de nombreuses contraintes qu’elles soient réglementaires ou encore environnementales (nuisances sonores).
Par exemple, au niveau règlementaire (décret n°2021-656 du 1er avril 2021), les bateaux à moteur thermique sont interdits depuis plusieurs années pour la navigation fluviale, sur les lacs ou dans certaines zones protégées telles que certains les parcs nationaux en France. Cette restriction a poussé les constructeurs à trouver des solutions pour pouvoir continuer de naviguer tout en étant conforme à la loi.
Si certains constructeurs se sont tournés vers des solutions hybrides leur permettant de passer en mode électrique lorsqu’ils se trouvent dans l’une de ces zones, d’autres ont fait le choix du 100% électrique grâce à une batterie de propulsion au lithium et à un moteur électrique.
Le fonctionnement d’une batterie de propulsion
La batterie de propulsion permet de stocker l’énergie nécessaire pour faire fonctionner le moteur d’un bateau électrique. Comparativement à un bateau thermique, le moteur du bateau électrique ne nécessite donc pas l’utilisation d’essence. Il est alimenté par la batterie de propulsion qui lui procure l’énergie nécessaire pour fonctionner tout à long de la navigation.
Afin de pouvoir remplir ses missions, la batterie de propulsion doit remplir certains critères de performances.
Les caractéristiques d’une batterie de propulsion à bord d’un bateau électrique
Au départ motivé par un aspect réglementaire, la transition du thermique vers l’électrique s’avère aujourd’hui intéressante pour les constructeurs de bateaux à plusieurs égards. Cet intérêt est motivé par les caractéristiques de la batterie de propulsion et par les avantages qu’elle offre :
- Une forte puissance indispensable pour l’alimentation du moteur électrique. Cela est aujourd’hui possible grâce à l’utilisation de certaines sous-catégories électrochimiques du lithium notamment le NMC (Lithium Nickel Manganèse Cobalt). Ce choix permet de concevoir des batteries de propulsion haute tension et sécurisée pour répondre au besoin de puissance des constructeurs ;
- Une haute densité énergétique pour optimiser l’autonomie du bateau lors de la navigation. La batterie de propulsion doit être en mesure d’apporter une densité énergétique suffisante afin de garantir une navigation sur une longue durée. Un frein qui tend à être levé grâce à certaines électrochimies lithium-ion telles que le LiFeP04 ou encore le NMC qui permettent là aussi aux constructeurs de bateaux électriques de disposer d’une batterie de propulsion avec une forte autonomie ;
- Un impact réduit sur l’environnement. Les batteries à propulsion permettent d’éviter la pollution de l’eau. Couplée à un moteur électrique, elle lui apporte toute la puissance et l’énergie nécessaire pour éviter le recours à l’essence, toxique pour la flore et la faune marine. Elles permettent aussi de réduire les nuisances sonores.
Plusieurs acteurs ont déjà entamé cette transition vers le bateau 100% électrique comme Vision Marine Technology. Le constructeur équipe ses bateaux de batteries Lithium conçues par Neogy pour son système de propulsion E-Motion 180E. Les cellules Lithium NMC permettront notamment aux utilisateurs finaux de bénéficier d’une solution avec :
- Une haute densité énergétique (70Kwh)
- Une haute tension
La batterie de servitude
La batterie de servitude est un pilier fondamental de la redistribution de l’énergie à bord du bateau électrique. Elle permet d’alimenter tous les équipements à bord.
Fonctionnement d’une batterie de servitude dans un bateau électrique
À la différence d’un bateau thermique où la batterie de servitude ne sert qu’à alimenter les éléments électriques annexes, dans certains bateaux électriques elle peut endosser simultanément deux fonctions :
- Sur certaines embarcations électriques, la batterie de servitude va permettre d’alimenter l’électronique nécessaire au pilotage du système de propulsion (appareils de contrôle, systèmes électriques) ;
- La batterie de servitude permet également d’alimenter tous les autres appareils électroniques à bord du bateau (électroménager, éclairage etc).
La batterie de servitude permet de faire fonctionner l’électronique à bord d’un bateau électrique indépendamment de la batterie de propulsion. Si cette dernière est complètement déchargée, il sera toujours possible d’utiliser les équipements électroniques à bord jusqu’à la décharge complète de la batterie de servitude.
La recharge de la batterie de servitude se fait à partir de la batterie de propulsion grâce à un chargeur-convertisseur DC/DC.
Les caractéristiques d’une batterie de servitude dans un bateau électrique
Pour alimenter les équipements électroniques à bord du bateau, la batterie de servitude doit pouvoir fonctionner sur une longue période. Il est donc nécessaire de sélectionner une batterie avec une haute densité énergétique capable de stocker et distribuer l’énergie de manière continue.
Le Lithium est une nouvelle alternative efficace pour la conception de ce type de batterie marine en raison de sa capacité à supporter les décharges profondes (jusqu’à 80% voire plus) sans que les cellules de la batterie ne soit altérées.
Le visuel ci-dessous compare la profondeur de décharge d’une batterie lithium-ion et d’une batterie plomb acide. À la différence des batteries lithium, on remarque que les batteries plomb-acide ne produisent plus assez de tension pour le fonctionnement normal d’une application au-delà de 50% de décharge.
Source : bateaux.com
Pour des questions de sécurité, la plupart des bateaux sont généralement équipés d’une ou plusieurs batteries de secours pour palier à un défaut ou à une décharge complète de la batterie de servitude.
Notons que pour la conception de grands bateaux tels que les yatchs, il est indispensable de prévoir plusieurs batteries de servitude en plus des batteries de secours en raison de leur taille et du nombre important d’appareils électroniques à bord. Paralléliser plusieurs batteries de servitude permettra de disposer de l’énergie nécessaire pour une alimentation en électricité continue.
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