Bateau de plaisance solaire : 10,56 kW de panneaux et 19,68 kWh de batteries suffisent, selon une simulation

Oui, un bateau de plaisance de près de 12 mètres peut naviguer uniquement grâce au soleil : c’est la conclusion d’une simulation menée par des chercheurs de l’Université Memorial de Terre-Neuve (Canada). Avec 10,56 kW de modules photovoltaïques et un parc de batteries de 19,68 kWh, leur système couvre tous les besoins de propulsion sous l’ensoleillement de Larnaca, à Chypre, et dégage même un surplus d’énergie de 39,8 %.

Un bateau dimensionné pour six heures de navigation par jour

L’équipe canadienne est partie d’un cahier des charges simple : un bateau de 11,8 mètres de long et 5,8 mètres de large, capable d’emmener cinq à six adultes. Une fois chargé, il déplace environ 2 250 kg. Pour atteindre 5,4 nœuds, les chercheurs ont retenu deux moteurs à courant continu sans balais de 2,5 kW chacun.

Sur cette base, la consommation a été évaluée à 30 kWh pour une journée de six heures de navigation. Restait à savoir si un champ solaire posé sur le bateau pouvait produire autant.

Une méthode en deux temps

Les auteurs ont d’abord estimé la production d’électricité avec le logiciel HOMER Pro, à partir des données d’ensoleillement locales : 5,43 kWh/m² par jour en moyenne à Larnaca. Cette première étape a aussi servi à établir le bilan énergétique et les coûts sur toute la durée de vie du système.

Ils ont ensuite construit un modèle dynamique sous MATLAB/Simulink pour observer le comportement de l’installation seconde par seconde. Leurs travaux sont parus dans la revue Next Research sous le titre « Modélisation intégrée et évaluation des performances d’un système autonome photovoltaïque avec batteries pour un bateau de plaisance fonctionnant à l’énergie solaire ».

L’architecture électrique retenue

Quatre groupes de panneaux indépendants

Les 32 modules de 330 W occupent environ 62,4 m². Ils sont répartis en quatre groupes, chacun piloté par son propre convertisseur élévateur et son propre suivi du point de puissance maximale (MPPT), selon la méthode dite de conductance incrémentale. Tous rejoignent un bus continu commun de 48 V. Découper le champ de cette façon évite qu’une ombre sur une partie du pont pénalise toute la production.

Un stockage au plomb et une gestion centralisée

Le stockage repose sur huit batteries au plomb formant un parc de 48 V et 410 Ah, soit 19,68 kWh nominaux, de quoi assurer deux heures d’alimentation de secours. Un système central de gestion de l’énergie plafonne le courant de charge vers 50 A et bride la production quand elle dépasse la demande. Pour comparer cette technologie avec le lithium utilisé dans les maisons, voir notre guide sur la batterie pour panneaux solaires.

Des moteurs régulés à 2 000 tr/min

La vitesse des moteurs est tenue à 2 000 tr/min grâce à des capteurs à effet Hall et à une régulation en boucle fermée de type PID. Trois situations ont été simulées : navigation au seul soleil, soleil et batteries combinés, puis batteries seules.

Ce que montrent les simulations

Par ciel clair, au pic d’ensoleillement, le champ décentralisé atteint une puissance maximale proche de 10,98 kW. Selon les chercheurs, il « satisfait entièrement les besoins de propulsion de référence, tout en fournissant une marge énergétique excédentaire importante de 39,8 % ».

Les quatre régulateurs MPPT limitent bien les oscillations lors de la recherche du point de puissance maximale. Côté réseau de bord, la tension du bus reste à ±3 % de ses 48 V nominaux.

Les auteurs mettent aussi en avant le gain environnemental : sans carburant à bord, pas d’émissions locales de gaz à effet de serre, moins de bruit et aucun risque de fuite d’hydrocarbures dans des milieux marins fragiles.

Les limites reconnues par l’équipe

Il s’agit d’une étude par simulation, et ses auteurs le disent clairement. Avant de conclure, il faudra des essais en mer à taille réelle pour mesurer la résistance de l’eau sur la coque dans la pratique. Ils recommandent également des analyses économiques plus poussées : coût actualisé de l’énergie (LCOE), coût actualisé net (NPC), temps de retour sur investissement et usure des batteries au fil des cycles, en intégrant les variations des taux d’intérêt et du prix des carburants.

Le compte rendu de l’étude est disponible en anglais sur pv magazine. À terre, la même logique de dimensionnement s’applique à une maison : notre simulateur de panneaux solaires estime la production selon votre ensoleillement.

Questions fréquentes

Un bateau de plaisance peut-il fonctionner uniquement à l’énergie solaire ?

Selon une simulation de l’Université Memorial de Terre-Neuve, oui : un bateau de 11,8 m équipé de 10,56 kW de panneaux couvre ses besoins de propulsion sous le soleil de Chypre, avec un surplus de 39,8 %. Des essais en mer doivent encore le confirmer.

Quelle batterie équipe ce bateau solaire ?

Le projet prévoit huit batteries au plomb assemblées en un parc de 48 V et 410 Ah, soit 19,68 kWh nominaux. Cette réserve offre deux heures d’alimentation de secours quand le soleil manque.

Pourquoi diviser les panneaux du bateau en quatre groupes ?

Chaque groupe dispose de son propre convertisseur et de son propre suivi du point de puissance maximale. Une zone ombragée du pont ne fait donc baisser que la production du groupe concerné, pas celle de tout le champ.