Batteries de bateau

Bonjour les amis,





SEATRONIC vous présente les batteries :

Théorie Historique: Volta, physicien italien du début du 19ème siècle fut le premier à générer un courant électrique grâce à un phénomène électrochimique. Quelques années plus tard, toujours au 19ème siècle, Gaston Plante mit au point la première batterie rechargeable. Les batteries que l'on trouve aujourd'hui sont basées sur le même principe. Principe de fonctionnement: Une batterie au plomb est constituée de cellules appelées accumulateurs délivrant une tension de 2,1Volts. Elles comprennent 6 accumulateurs disposés en séries qui délivrent ainsi une tension totale de 12,6 Volts. Un accumulateur est un ensemble de plaques (positives et négatives) immergées dans une substance acide appelée électrolyte (mélange eau acide sulfurique). Lorsqu'on applique une source de tension continue aux bornes des plaques (électrodes) un courant s'établit créant une modification chimique des plaques et de l'électrolyte, cette modification produit une différence de potentiel entre les deux plaques. Il est à noter que la circulation des électrons à l'intérieur de l'électrolyte est assurée grâce aux ions. Durant la décharge les plaques positives subissent une "réduction" c'est à dire qu'elles consomment des électrons et les plaques négatives libèrent des électrons (réaction d'oxydation). Le phénomène inverse se produit pendant la charge. Il faut aussi noter la présence d'une réaction concurrente (hydrolyse de l'eau) qui conduit à la génération de gaz (oxygène et hydrogène) et qui "asséche l'electrolyte". Cette réaction est surtout notable en fin de cycle de charge lorqu'il ne reste plus beaucoup de matière réactive aux électrodes. En fonction de la technologie de la batterie, l'hydrogène et l'oxygène sont plus ou moins recombiné dans l'electrolyte de la batterie ce qui a une influence sur la durée de vie. D'autre part, d'autres réactions chimiques (oxydation du plomb) entrent en jeu et sont principalements responsables des phénomènes d'auto décharge. Il existe d'autres familles de batteries pour les outillages portatifs (batterie au Ni-MH) ou pour les téléphones portables (batterie Lithium), mais dans la suite seules les batteries au plomb sont développées leur coût de revient au W/h étant nettement moins cher. suite: différentes technologies

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Technologie des batteries La réaction chimique de base utilisée pour tous les types de batterie au plomb est identique, néammoins il est important de porter un intérêt à la technologie de la batterie et à la qualité de construction car ceci a une influence directe sur ses performances. Les grandes différences portent sur: La Nature de l'électrolyte (liquide AGM ou gélifié) La Géométrie des électrodes (plaques fines, épaisses ou tubulaires) Les Matériaux des électrodes Pour les batteries de qualité, on trouvera en général une documentation détaillée sur les performances (nombre de cycles, intensité maximale de charge, CCA...). Le lien entre les différentes dénominations commerciales et les technologies utilisées sera étudié dans la partie Marine, servitude, traction ou démarrage. La Nature de l'électrolyte (liquide, AGM ou gélifié) L'électrolyte est un mélange d'eau et d'acide sulfurique participant à la réaction électrochimique, la nature de l'électrolyte a un effet important sur les performances des batteries. L'électrolyte peut prendre trois formes différentes: électrolyte liquide Les batteries à électrolyte liquide ont été les premières disponibles. Ce sont celles qui sont utilisées largement comme batteries de démarrage pour les voitures (à noter qu'avec l'augmentation de la consommation électrique sur les voitures, les batteries AGM commencent à faire leur apparition) et elles sont bien adaptées à cet usage. Certains modèles sont conçus pour un usage en batterie de servitude, toutefois: Le fait que les électrodes soient suspendues dans l'électrolyte liquide oblige à les dimensionner largement pour augmenter la résistance mécanique afin de résister aux fortes décharges (cas des batteries de servitude). La surface de contact avec l'électrolyte par quantité de matière réactive est alors réduite, par conséquent, l'intensité maximale disponible et celle recevable pendant les cycles de charge sont plus faibles si on compare à une batterie AGM/gel de même capacité. Certains additifs utilisés pour augmenter la résistance des électrodes (antimoine) augmentent la génération d'hydrogène sur la plaque négative. De plus, le fait que l'électrolyte soit liquide ne permet pas une recombinaison naturelle des gaz (O2 et H2) et conduit donc à des dégagements gazeux. C'est une des raisons pour lesquelles ce type de batterie est de moins en moins utilisé pour les systèmes de secours. Le fait que l'électrolyte soit liquide conduit à des différences de densité (stratification) qui nécessitent d'appliquer des cycles d'égalisation après des décharges profondes. Ceci entraîne des dégagements gazeux qui assèchent la batteries. Pour cette raison, des batteries liquide utilisées pour la servitude doivent forcément être entretenues et permettre l'ajout d'eau. électrolyte type AGM (Absorbe Glass Mat) L'électrolyte est également liquide mais celui ci est contenu dans des buvard en fibre de verre qui permettent de comprimer les plaques entre elles. Elles ont été inventées dans les années 50 et commencent à prendre une place importante dans les systèmes autonomes depuis une dizaine d'années. Pour une même capacité, elles permettent d'obtenir des intensités maximales (CCA) identiques ou supérieures à celles des batteries de démarrage classiques (la raison en est que les ions circulent mieux dans ce type d'électrolyte). En batterie de servitude, elles présentent les avantages suivants: Le fait que les électrodes soient comprimées permet d'assurer une résistance mécanique naturelle des plaques: Il n'y a plus besoin de surdimensionner les électrodes. Pour une même capacité, l'intensité de charge et de décharge est plus importante que pour une batterie de servitude liquide. La durée du cycle de charge est globalement réduite. Il y a moins besoin de rajouter d'additifs au plomb pour assurer une meilleure résistance des électrodes. Ceci permet de réduire le phénomène de corrosion (électrode plus pure) et la génération de gaz. L'électrolyte assure une recombinaison naturelle des gaz O2 et H2. Les dégagements d'hydrogène sont donc limités. Meilleure homogénéité de l'électrolyte: Les phases d'égalisation qui génèrent des dégagements gazeux ne sont plus nécessaires. D'autre part, il y a une meilleure circulation des ions dans l'électrolyte et par conséquent une intensité disponible plus importante. Pour limiter encore plus les dégagements gazeux, ce type de batterie peut être annoncé avec une chambre à recombinaison électrolyte gélifié De la silice est rajoutée à l'électrolyte, créant ainsi un mélange gélifié. Elles offrent un niveau de performance en cyclage souvent supérieur aux batteries AGM et présentent en plus l'avantage d'éviter tout risque d'écoulement, même lorsqu'elles sont cassées. Les électrons se déplaçant moins bien dans l'électrolyte gélifié, l'intensité maximale disponible pour une même capacité est légèrement plus basse. Par contre, même si cela n'est pas recommandé, elles peuvent être laissées déchargées sans que cela ne nuise à leurs performances ultérieures (la sulfatation apparait moins rapidement sur les batteries à électrolyte gélifié). La Géométrie des électrodes (plaques fines, épaisses ou tubulaires) La géométrie des électrodes a un effet direct sur la quantité d'énergie accumulable et restituable et sur les intensités maximales qui peuvent être délivrées. Le premier point concerne la surface en contact avec l'électrolyte, plus elle est importante, plus la batterie pourra délivrer une grande intensité. D'autre part l'augmentation du volume des électrodes (matière réactive) permettra de stocker plus d'énergie (la réaction électrochimique sera plus longue). Géométrie des électrodes Utilisation Plaques planes fines 2,5 mm Démarrage Plaques épaisses 5 mm Démarrage et servitude Plaques tubulaires Démarrage et servitude Plaques planes (électrodes): elles sont constituées de dioxyde de plomb supportées par une grille assurant la tenue mécanique et servant de collecteur de charge. Il existe deux familles de plaques planes, les plaques minces (2,5 mm) et les plaques épaisses (5mm). Les plaques minces sont positionnées proches les unes des autres afin d'augmenter au maximum la surface de contact avec l'électrolyte pour disposer du maximum d'intensité pour le démarrage. La faible épaisseur a pour conséquence de limiter les volumes de matière réactive et la résistance (particulièrement lorsque l'électrolyte est liquide) et donc de limiter la quantité d'énergie stockable.Ce type de batterie est adapté pour le démarrage où l'intensité nécessaire est importante mais la quantité d'énergie utilisée faible. Les plaques épaisses permettent d'augmenter la quantité de matière réactive donc d'augmenter la quantité d'énergie stockable. Elles sont donc utilisables pour la servitude (grande quantité d'énergie disponible) mais également pour le démarrage si les surfaces en contact sont suffisament importantes (souvent le cas pour les batteries AGM). Plaques tubulaires: Elles permettent le stockage de capacités importantes et peuvent être utilisées comme batteries de traction car elles sont en mesure de fournir de fortes intensités sur de longues durées. Les Matériaux des électrodes Le matériau de base des électrodes est le plomb qui intervient dans la réaction chimique de charge / décharge. Le plomb n'a pas une résistance mécanique très élevée, par conséquent pour renforcer les électrodes un autre matériau est ajouté au plomb. Il est à noter que le fait d'utiliser un alliage est d'autant plus nécessaire sur les batteries liquides où la résistance mécanique n'est pas assurée par compression (cas des batteries AGM et gel). Différents alliages sont disponibles: - plomb antimoine (pbsb) : cet alliage est encore utilisé car le coût de mise en oeuvre est moindre que celui de l'alliage plomb calcium, son principal inconvénient est de favoriser la génération d'hydrogène à l'électrode négative lors de la recharge. Les batteries utilisant cet alliage sont conçues pour le démarrage. - plomb calcium (pbca) : ce type d'alliage est bien adapté pour l'utilisation en décharge profonde sur les batteries à électrolyte liquide, toutefois la présence d'étain améliore considérablement le nombre de cycles de charge décharge. - plomb calcium étain (pbcasn) : il s'agit de l'alliage le mieux adapté pour une utilisation en servitude. Marine, servitude, traction ou démarrage A chaque aspect technologique décrit dans les paragraphes précédents correspond une utilisation, ce paragraphe a pour but de faire le lien entre les désignations commerciales et les technologies. Batterie de démarrage: Ce type de batterie privilégie le rapport intensité maximale disponible par rapport au volume. Une batterie de démarrage comme celles vendues pour les voitures est conçue pour délivrer un courant important pendant un court instant (Le CCA est calculé pendant une durée de 30s, durée considérée comme maximale pour démarrer un moteur). Lorsqu'il s'agit d'une batterie à électrolyte liquide, elle ne peut pas être déchargée de plus de 20% au risque de déformer les plaques minces de façon irréversible. Il faut aussi noter que bien souvent les batteries de servitude en place sur les bateaux peuvent être utilisées pour le démarrage du moteur. Pour le vérifier, il suffit de comparer l'intensité maximale que peut fournir la batterie (CCA) à celle nécessaire pour le démarreur. Ceci est particulièrement vrai pour les batteries AGM et Gel qui permettent d'atteindre des courants de décharge plus élevés que les batteries de servitude pour une même capacité. Batterie de servitude(ou service): Une batterie de servitude est conçue pour une utilisation en décharge profonde (80%) et un nombre de cycles de charge décharge important (jusque 1200 cycles pour une batterie de qualité en fonction de la profondeur de décharge). Ce sont les batteries à électrolyte AGM ou gélifié qui sont le mieux adaptées même si certaine batteries liquides répondent à ce besoin. Leur capacité étant en général importante, elles peuvent aussi être utilisée pour démarrer le moteur. Batterie de traction: C'est une batterie capable de délivrer de fortes intensités pendant une longue durée. Elle est utilisée par exemple pour des chariots élevateurs. Les batteries AGM et gel répondent à ce besoin, des batteries liquides à entretien (possibilité de rajouter de l'eau) sont aussi conçues pour cet usage. Batterie marine: Une batterie marine est conçue pour prendre en compte toutes les contraintes de la navigation. C'est une batterie de servitude qui peut être aussi utilisée pour le démarrage (même si pour des raisons de sécurité, il est préférable de dédier une batterie au démarrage). Une batterie marine doit de plus être étanche et avoir un niveau d'électrolyte suffisant pour que les électrodes soient toujours immergées, ceci quelle que soit la gite du bateau. Elle doit de plus avoir une bonne résistance mécanique et être conçue pour limiter les dégagements gazeux pour des raisons de sécurité et de longévité. Lorsque l'on achète une batterie dite marine, il faut absolument en vérifier la technologie et s'assurer qu'elle répond au besoin (pas d'écoulement, peu de dégagement gazeux, et enfin étudier les performances). Les batteries à électrolyte gélifié (AGM ou gel) sont à notre avis par leur technologie les mieux adaptées à une utilisation marine. Une batterie de qualité doit être fournie avec une notice permettant d'avoir une bonne visibilité sur ses performances (nombre de cycles, intensité maximale...). Exemple de spécifications batteries: Batterie AGM, Batterie Gel suite: utilisation d'une batterie

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Utilisation La durée de vie d'une batterie peut varier du simple au double en fonction de l'attention qu'on lui portera et de l'utilisation qui en est faite. Voici les principaux points qu'il faut connaitre pour utiliser convenablement une batterie: L'effet de la température La charge d'une batterie Le rendement de charge: La décharge d'une batterie (influence d'une décharge profonde) L'effet de la température La capacité d'une batterie augmente avec la température, par contre l'effet est inverse concernant la durée de vie, elle diminue avec l'augmentation de la température. Le graphique ci dessous représente la capacité en fonction de la température. Ces différences de performances liées à la température impliquent donc de prendre des précautions sur le choix de l'emplacement dans un bateau (compartiment ventilé, le compartiment moteur doit être évité). D'autre part le rapport entre la tension de la batterie et sa charge effective dépend de la température, un coefficient correcteur de 0.03 Volt / degré doit être appliqué. Pour préserver la batterie, il est important d'utiliser des chargeurs prenant en compte ce paramètre, ceci est traité dans Production d'énergie. Ceci est particulièrement vrai lorsque la recharge est rapide, ce qui produit un échauffement de la batterie. Exemple : batterie à électrolyte liquide chargée à 100% (après un repos de 8h). Température Tension 0° C 12 Volts 10 ° C 12,3 Volts 20 ° C 12,6 Volts 30 ° C 12,9 Volts 40 ° C 13,2 Volts La charge d'une batterie La méthode la plus efficace pour contrôler l'état de charge d'une batterie est une mesure de densité de l'électrolyte. Le problème est que l'électrolyte est rarement accessible (batterie étanche et sans entretien). Pour disposer de l'état de charge de la batterie, le composant le plus adapté est le compteur d'ampères présenté dans le chapitre "contrôle". La courbe ci dessous décrit un cycle de charge idéal (les valeurs de tensions sont à adapter en fonction de la technologie de la batterie( voir fiche technique de la batterie) En début de charge on applique un courant constant compris entre 1/5 et1/4 de la capacité de la batterie. Lorsqu'on atteint 80% de la charge on applique alors une tension constante appelée tension d'absorption. Pendant cette phase l'intensité va baisser car la résistance interne de la batterie augmente. A partir du moment où l'intensité devient stable on applique une tension dite de floating permettant de stabiliser la réaction. (voir la page consacrée à la régulation où ce sujet est traité plus en détails). Le rendement de charge: Lorsqu'on charge une batterie le nombre d' Ah nécessaires pour recharger, doit être supérieur de 10% à ce qui a été consommé. Ceci s'explique par le fait que la totalité du courant émis n'est pas transformée en énergie restituable à cause du phénomène de bouillonnement (réaction concurrente de l'hydrolise de l'eau). La décharge d'une batterie (influence d'une décharge profonde) Pour une batterie chargée à 100% on constate qu'en début d'utilisation la tension chute rapidement jusqu'à se stabiliser aux environs de 12 Volts, puis cette tension chute à nouveau rapidement. ll faut éviter les décharges profondes, celles ci ayant impact sur la durée de vie de la batterie. La résistance aux décharges profondes dépend du type de batterie, voici un exemple illustrant l'impact des décharges profondes sur une batterie AGM De plus, il faut veiller à ne pas laisser une batterie déchargée durant une longue période car c'est une des causes de détérioration principales. En effet lorsque la décharge est trop profonde et que la batterie est laissée dans cet état il y a crystallisation du sulfate de plomb (sulfatation). On visualise ce phénomène par la présence de poudre blanche au niveau des cosses. Si ceci se produit trop souvent, la batterie se charge de plus en plus rapidement mais se décharge encore plus rapidement. Le chapitre "entretien" aborde la façon de remédier à ce problème en appliquant des charges d'égalisation. Valeurs indicatives (mesure après une période de repos de 8 h) à 20 degrés: Tension pour une charge de 100% Tension pour une decharge de 50% Tension pour une décharge de 80% Batterie Gel 12,8 V 12,2 V 11,5 V Batterie AGM 12,6 V 12,2 V 11,5 V Batterie à électrolyte liquide 12,6 V 12, 1 V 11,8 V Il faut noter que la mesure de la tension en navigation ne permet pas d'avoir une visibilité sur l'état de charge. Le chapitre contrôle aborde cette problématique. Suite: choisir une batterie

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Bonjour les amis,

Entretien d'une batterie marine Ce chapitre a pour but de rappeler quelques règles permettant d'utiliser au mieux les batteries. Un manque d'entretien ou l'utilisation d'une batterie de capacité insuffisante ou un équipement de charge mal adapté sont les causes principales de détérioration d'une batterie. Contrôler les tensions de charge et de décharge Ce qui détruit une batterie ce sont les surtensions de charge et les décharges trop profondes. Il est donc nécessaire de réaliser un inventaire du parc et de consulter les fiches techniques. Valeurs indicatives mesurées après une période de repos à 20°C: Tension de charge Tension de maintien (floating) Tension charge = 100% Tension pour une décharge de 50% Tension pour une décharge de 80% Electrolyte liquide 14 V 13,3 V 12,6 V 12,2 V 11,5 V Electrolyte AGM 15 V 14,5 V 12,6 v 12,2 V 11,5 V Electrolyte gélifié 14,1 V 13,5 V 12,8 V 12,4 V 11,2 V La mesure de tension pour contrôler l'état de charge d'une batterie doit être réalisée après une période de repos de quelques heures.(repos = sans charge ni décharge) Attention: certaines batteries ne peuvent atteindre des taux de décharge supérieurs à 50%. Ces valeurs ne s'appliquent pas aux batteries de démarrage qui ne peuvent supporter des taux de décharge supérieurs à 20%. La méthode la plus adaptée pour surveiller l'état de la batterie est de mettre en place un gestionnaire de batterie. Dimensionner le parc La première règle consiste à bien dimensionner le parc batterie afin d'éviter d'appliquer des cycles de charge et décharge profonde trop nombreux (voir chapitre "comment choisir sa batterie"). Traiter et prévenir la sulfatation La principale cause de dégradation des batteries est la sulfatation (80%). Quand l'état de sulfatation est avancé, il peut se manifester par l'apparition de poudre blanche au niveau des cosses. Ce problème survient lorsque la batterie est laissée pendant une longue période dans un état déchargé. Le sulfate de plomb qui se crée naturellement lors de la décharge se cristallise ce qui a pour conséquences: Création d'une couche isolante en surface des électrodes qui empêche la recharge (l'eau et les ions hydronium ne peuvent plus atteindre la matière réactive). Perte de molécules de l'électrolyte (acide sulfurique) qui devient progressivement inefficace. La première règle à respecter est donc de ne pas laisser la batterie déchargée pendant une longue période. Pour pallier ce phénomène il est nécessaire de désagréger les cristaux en appliquant une surtension pendant environ deux heures après une charge complète (charge d'égalisation).Si la batterie est utilisée normalement (pas de poudre blanche au niveau des cosses) il est conseillé de réaliser cette charge d'égalisation une fois par an avant l'hivernage. Pour réaliser cette charge, appelée aussi charge d'égalisation (elle sert aussi à homogéneiser l'electrolyte pour les batteries liquides), il faut appliquer une tension comprise entre 15 et 16 Volts avec un courant maximum égal à 5% de la capacité de la batterie. Lorsque l'on réalise cette charge d'égalisation il est important d'isoler la batterie pour éviter de détériorer les instruments sensibles aux surtensions. Les batteries gel et AGM étant moins sujettes à la sulfatation, il n'est pas nécessaire d'appliquer cette charge d'égalisation. Gérer l'autodécharge Une batterie se décharge même sans être utilisée. Pour un stockage sans utilisation à une température de 20°C la perte de capacité peut atteindre 6% par mois pour des batteries de mauvaise qualité (1% pour certaines batteries AGM). Plus la température sera basse moins cette perte sera importante. Avant une période d'hivernage il est de bon usage d'appliquer une charge complète aux parcs de batteries. L'utilisation de panneau solaire ou d'éolienne permet également de gérer ce problème (voir chapitre "production d'énergie") Il est également conseillé de stocker les batteries dans un endroit le plus frais possible. Valeurs indicatives d'autodécharge (variables selon la technologie et le constructeur) Type électrolyte Autodécharge Electrolyte liquide 4% Electrolyte type AGM 3 % Electrolyte type Gel 2 % Eviter les surcharges Il faut éviter les surcharges. Une fois la batterie complètement chargée, il n'y a plus de matière réactive disponible sur les électrodes. Par conséquent, c'est la réaction d'hydrolise de l'eau qui prend le relais, avec deux conséquences: Séchage de la batterie (diminution d'électrolyte). La diffusion massive d'oxygène engendre l'oxydation, donc la détérioration des électrodes. Il ne faut donc jamais laisser un chargeur non équipé de régulateur (ne respectant pas le cycle IUoU) branché en permanence à une batterie. Prendre garde à la corrosion des électrodes Une diminution du niveau de l'électrolyte conduit à une corrosion des électrodes. Ce phénomène est aussi observé lorsque la densité de l'électrolyte n'est pas uniforme (stratification) sur les batteries liquides, pour cette raison, il est nécessaire d'appliquer régulièrement une charge d'égalisation sur les batteries à électrolyte liquide. A noter que cette charge d'égalisation permet aussi d'optimiser la réaction de charge décharge en homogénéisant l'électrolyte grâce au gaz qui est généré pendant cette phase et prévient de la stratification. Surveiller les connexions Une connexion de mauvaise qualité (mauvais serrage, présence de sulfate, oxydation) entraine une augmentation de la résistance d'où une consommation supplémentaire. Il est donc nécessaire de contrôler l'état des connexions soit visuellement soit en vérifiant qu'il n'y a pas d'échauffement.

Cordialement

Pascal

Bonjour les amis,



Choisir une batterie


La première étape pour choisir une batterie est de réaliser un bilan énergétique qui permet d'évaluer les besoins en consommation électrique quotidienne.
Le résultat de ce bilan ainsi que la prise en compte des équipements qui nécessitent une forte puissance (démarreur, guindeau) permettront de choisir une batterie adaptée.


Les points à prendre en compte pour choisir une batterie sont:

1. La technologie:
   
2. Dimensionnement de la capacité et impact sur la durée de vie.
   
3. Durée de vie et nombre de cycles.
   
4. L'intensité maximale:
   
5. Les dimensions:
   
6. Le poids:
   
7. Conclusion
   

La technologie:


En général, on mettra en place deux batteries pour des raisons de sécurité, une dédiée au démarrage du moteur et l'autre utilisée pour la servitude.
Une utilisation marine nécessite à la fois une batterie en mesure d'accepter des décharges profondes et une intensité maximale importante pour le fonctionnement du guindeau par exemple. Les performances annoncées doivent être cohérentes avec la technologie de la batterie.
Performance typique en fonction de la technologie de batterie:

Technologie		Utilisation
Types de plaques	Types d'électrolyte	Servitude	Démarrage	Décharge profonde (50%)	Décharge profonde (80%)	Décharge complète (100%)
Plaques minces	Liquide	- - -	+++	- - -	- - -	- - -
Plaques épaisses	Liquide	++	+-	350 cycles	- - -	- - -
Plaques épaisses	AGM	+++	++	450 cycles	275 cycles	200
Plaques épaisses	Gel	+++	+	650 cycles	420 cycles	350

nota: la décharge complète à 100% est à éviter. Les cas positifs apparaissant dans ce tableau signifient qu'en cas de décharge totale de la batterie celle ci est récupérable. La décharge à 80% est tolérée sans détérioration de la batterie mais le nombre de cycles s'en trouve réduit.


Dimensionnement de la capacité et impact sur la durée de vie du parc



La capacité est exprimée en Ampères heure, utilisable pour une période donnée, elle correspond à une quantité d'énergie disponible pendant un certain temps. S'il n'y a pas de précision, la capacité correspond généralement à une consommation sur 20 heures.
Cette notion de durée est notée Ct où t correspond à la période de temps. Par exemple, pour une batterie de 100 Ah C20 on pourra utiliser 5 A par heure pendant 20 h soit un total de 100 Ah mais, seulement 8 A pendant 10 h soit 80 A et 10 A pendant 5 h soit 50 A. En effet la capacité de la batterie diminue d'autant plus vite que l'intensité de décharge est élevée


Néanmoins, pour ne pas détériorer une batterie, il ne faut pas dépasser les limites de décharge admissibles en fonction de la technologie (jusque 80% pour une AGM ou Gel voir tableau ci dessus).

Pour une utilisation classique marine, on estimera que l'on recharge la batterie une fois par jour (avec un chargeur de quai par exemple) et que par conséquent la valeur C20 est un bon indicateur.

Pour choisir la capacité, à partir du moment où les batteries acceptent des décharges jusqu'à 80% (cas des batteries gels ou AGM), on peut considérer deux méthodes.

1) Calcul avec une décharge de 50%. Le principal avantage est que le nombre de cycles est augmenté sensiblement et ainsi le coût par cycle est diminué. Le parc de batterie aura une durée de vie plus importante. Ceci permet aussi de conserver une marge de sécurité.


2) Calcul avec une décharge à 80%. Le coût est plus important mais l'encombrement des batteries est diminué de 37%.

Voici le choix de capacité pour un bateau ayant un besoin en énergie de 75 AH. Deux cas sont pris en compte, une batterie AGM et une batterie gel. On supposera que le prix de la batterie est directement proportionnel à sa capacité.
Pour déterminer ce coût, le nombre de cycles admissibles en fonction de la profondeur de décharge a été pris en compte. A noter que ces calculs sont valables pour les batteries que nous proposons.

Type	Besoins	Décharge maxi	Capacité necessaire	Coût par cycle	Poids
AGM	75 Ah	50%	150 Ah	0,49 €	45 Kg
Gel	75 Ah	50%	150 Ah	0,50 €	45 Kg
AGM	75 Ah	80%	100 Ah	0,59 €	30 Kg
Gel	75 Ah	80%	100 Ah	0,44 €	30 Kg

Pour les décharges à 50% les batteries AGM sont les plus avantageuses. Si l'on prend en compte en plus, le coût à l'achat qui est inférieur et le fait qu'elles sont en mesure d'accepter des intensités de charge/décharge plus importantes que les batteries gel, elles sont très bien adaptées à un usage marin.
Les batteries gel se révèlent moins couteuses pour les décharges profondes et ont l'avantage de pouvoir être laissées déchargées à 100% sans dommage.



Durée de vie et nombre de cycles:

Type	Nombre de cycles pour une décharge à 75%	Nombre de cycles pour une décharge à 50%	Durée de vie en années à 20°C (charge permanente)	Autodécharge par mois
Liquide	150	350	6	6%
AGM	275	450	12	3%
Gel	420	650	12	2%

L'intensité maximale:


Pour déterminer l'intensité maximale nécessaire, il faut relever les valeurs d'intensité du démarreur et du guindeau qui sont les deux appareils requérant le plus de puissance.
Il est plus sécurisant de dédier une batterie pour le démarrage qui sera en permanence chargée (l'énergie consommée est immédiatement restituée par l'alternateur) pour être toujours en mesure de démarrer le moteur.

Pour le guindeau on notera les points suivants:

• Il ne consomme pas beaucoup d'énergie, si l'on prend le cas d'un guindeau de puissance 800 watts, il consommera typiquement 85 amp en relevage. S'il est utilisé pendant 4 min ceci correspondra à une puissance consommée de 6 Ah.
  
• La puissance nécessaire est importante, ce qui nécessitera de dimensionner correctement les câbles particulièrement lorsque la distance du guindeau à la batterie est importante. Pour plus d'information à ce sujet, consulter le chapitre câblage.
  
• L'intensité maximale est élevée et nécessaire pendant une période relativement longue.
  

Le montage le plus approprié est de connecter le guindeau sur la batterie de démarrage et de l'utiliser moteur allumé. Celle ci est en effet toujours suffisamment rechargée, ce qui n'est pas nécessairement le cas de la batterie de servitude après un séjour prolongé sur un mouillage. D'autre part l'énergie nécessaire au guindeau sera restituée rapidement à la batterie de démarrage grâce à l'alternateur.

Conclusion: La batterie de servitude ne supportera pas des intensités de décharge élevées. Toutefois, pour des raisons de sécurité, il peut être intéressant de mettre en place un système permettant d'utiliser la batterie de servitude pour démarrer le moteur en cas de défaillance de la batterie de démarrage. Dans ce cas, il faudra s'assurer que la batterie de servitude est en mesure de fournir le courant au démarreur. Ce sera souvent naturellement le cas, le parc de batterie de servitude ayant en général une capacité importante permettant de délivrer l'intensité de démarrage.


Les dimensions:


Plus la capacité d'une batterie est importante plus les dimensions le sont.

Exemples de dimensions:

Capacité	Longueur	largeur	hauteur
75 A/h	242 mm	175 mm	190 mm
105 A/h	330 mm	175 mm	240 mm
200 A/h	520 mm	230 mm	240 mm

Une batterie doit être placée dans un endroit le plus frais possible et ventilé.
En fonction de la place disponible sur le bateau on choisira pour atteindre la capacité nécessaire, soit d'acheter une grosse batterie, soit d'en acheter deux petites.(le chapitre "câblage" explique comment connecter plusieurs batteries).


Le poids:


Ce point est également important car plus le besoin en capacité est important plus le poids sera élevé. Certains bateaux ont un besoin de capacité pouvant dépasser les 800 Ah, ce qui implique plus de 250 kg de batterie. Il faut s'assurer que l'installation est optimisée (système de charge et dimensionnement du câblage correct...) avant d'installer un tel parc de batterie.
Pour fixer les idées, voici des exemples de poids de batteries:

Capacite	Poids
75 A/h	22 kg
100 A/h	30 kg
200 A/h	66 kg

Pour faciliter les manutentions, il peut être nécessaire de mettre en place deux batteries en parallèle plutôt qu'une seule de capacité plus importante. Dans la mesure du possible, il vaut mieux mettre une seule batterie mais la mise en place de batteries en parallèle ne pose pas de problème à partir du moment où elles sont de même vétusté et de même technologie (cf Faq énergie marine).


Conclusion:


Cette page montre que la limitation des profondeurs de décharge nécessite l'utilisation de batteries de plus grande capacité mais que le coût s'en trouve réduit à moyen terme par un gain en longévité (exception faite de la batterie gel). Ceci permet de plus de prévoir une marge d'énergie en sécurité. D'autres critères peuvent être pris en compte tels le poids ou l'encombrement dans le cas d'une utilisation en régate. Dans ce cas le choix sera inverse en utilisant au maximum les performances de la batterie dans le but de limiter la capacité, donc le poids de la batterie.


Au niveau de la technologie, les batteries AGM présentent les caractéristiques les plus intéressantes, elles sont plus performantes que les batteries classiques et sont plus rentables si l'on se réfère au prix par nombre de cycles. Si on prend en compte le surdimensionnement nécessaire pour disposer d'un nombre de cycles équivalent avec les batteries liquides, les batteries AGM seront plus économiques y compris en prix d'installation. Quant aux batteries gélifiées, leurs performances sont supérieures et elles ont l'avantage de pouvoir être utilisées y compris en position retournée.

Il faut aussi noter que la durée de vie de la batterie dépend largement de la qualité ducycle de charge et qu'il est important de bien l'optimiser .

De nombreux autres paramètres sont à prendre en compte pour déterminer la qualité d'une batterie (nature des séparateurs, pureté des électrodes...). Les données ci dessus sont caractéristiques de ce qui est généralement constaté. Toutefois, il se peut très bien qu'une batterie AGM du constructeur A présente de meilleures performances que la batterie gel du constructeur B. Pour cette raison, il faut en premier lieu se baser sur les données de performance qui sont fournies avec la batterie. Sous ce lien vous trouverez les fiches techniques accompagnant les batteries que nous proposons.




Cordialement



Pascal

Bonjour les amis,

Contrôle de l'énergie Pour des raisons de sécurité et pour assurer une longue durée de vie aux batteries (éviter les décharges profondes), il est important d'en connaître l'état de charge. Comme déjà mentionné dans l'utilisation d'une batterie de servitude, il est possible de connaître l'état de charge grâce à: La mesure de la tension: Le principal problème vient du fait que cette mesure doit être faite après une période de repos de 8 heures, ce qui n'est pas compatible avec la navigation. La mesure de la densité de l'électrolyte de la batterie: En plus de la nécessité d'une période de repos, cette mesure qui précise bien l'état de charge est difficile à mettre en oeuvre, particulièrement pour les batteries sans entretien. La seule solution qui peut donner des résultats satisfaisants et une visibilité réelle de l'état de charge est la mise en place d'un compteur d'ampère heure (appelé parfois moniteur de batterie) dont le schéma est présenté ci dessous: Grâce au shunt, le compteur d'ampère a une vision globale sur l'énergie (en ampères) qui sort et qui entre dans la batterie. Ceci permet à tout instant de connaitre l'état de charge de la batterie. A noter que la plupart de ces appareils peuvent aussi servir d'ampèremètres pour connaître la consommation à un instant donné. Il existe aussi des calculateurs très sophistiqués fonctionnant sur le même principe tels que ceux proposés par Steca (numéro un dans la vente de systèmes solaires autonomes). Ils permettent de connaître parfaitement la charge de la batterie grâce à la prise en compte d'un ensemble de paramètres et un algorithme propriétaire. A noter que dans ce cas, la connaissance de la charge de la batterie est aussi utilisée pour optimiser le cycle de charge.

Cordialement

Pascal