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Il n’y a pas si longtemps, la notion de catamarans électriques était limitée à des esquisses en raison du manque de crédibilité des fabricants de batteries marines. Les marins craignaient d’être bloqués au large en raison de l’autonomie limitée et de l’épuisement rapide des batteries électriques face à la forte traînée de l’eau. Cependant, les avancées technologiques dans le concept des batteries pour bateaux électriques ont changé à jamais l’avenir de la navigation durable.

Le Mécanisme des Catamarans Électriques

En intégrant la physique, la relation entre l’énergie et la puissance détermine la quantité nécessaire de chacune pour déplacer le poids d’un catamaran électrique contre la force et la résistance de l’eau. Cela contrôle la vitesse et la distance parcourue à bord.

L’énergie stockée dans les batteries des bateaux électriques est transformée en énergie mécanique pour faire tourner les hélices, qui exercent une force contre l’eau pour déplacer le catamaran électrique. Sunreef Yachts utilise actuellement des batteries de bateaux électriques de 700V pour tous ses modèles de voile et de puissance.

Types de Batteries pour Bateaux Électriques

L’accent mis sur la mobilité électrique dans l’industrie nautique a conduit au développement de la technologie de stockage d’énergie. Bien que plusieurs variantes existent, il existe trois types principaux de batteries pour bateaux électriques sur le marché :

  • AGM

Les batteries Absorbent Glass Mat (ou AGM) sont les types de batteries au plomb-acide les plus courants, considérées comme un choix sûr pour les bateaux électriques. Elles se composent de cellules propres, sans électronique pour le suivi, offrant ainsi un système robuste pour évaluer la durée de vie des batteries en fonction de l’utilisation. Cependant, les batteries AGM doivent généralement être remplacées tous les six à dix ans.

Un avantage majeur de ce type de batterie au plomb était la simplicité de la technologie utilisée et un prix d’achat nettement inférieur. Malgré cela, les batteries lithium-ion technologiquement avancées ont rapidement supplanté les batteries AGM, car elles nécessitent de plus longues heures de recharge, offrent une faible autonomie même à des puissances élevées et pèsent beaucoup plus.

  • Batteries au Plomb-Carbone

Comme les AGM, il s’agit d’une autre forme de batteries au plomb composées de cellules pures. Cependant, elles offrent de meilleures performances que les AGM à charge partielle avec une efficacité supérieure, des cycles augmentés et une réduction de la sulfatation. À une tension de charge plus faible, les plaques positives des batteries au plomb-carbone subissent moins de corrosion, ce qui améliore leur efficacité et leur durée de vie.

Néanmoins, les batteries au plomb-carbone sont récemment passées de mode car elles manquaient des circuits intégrés que les dernières technologies de batteries au lithium comprenaient pour garantir la sécurité au fil des années.

  • Lithium

Les batteries au lithium pour bateaux ont acquis une place prépondérante sur le marché maritime de nos jours en raison de leurs performances exceptionnelles aux côtés des moteurs à combustion interne. Ce sont les batteries rechargeables pour bateaux électriques les plus populaires qui utilisent le lithium-ion comme élément crucial. Bien que certains puissent argumenter que ces batteries pour bateaux électriques sont plus chères, il est notable qu’elles sont plus faciles à installer, pèsent trois fois moins pour la même quantité d’énergie et sont presque indestructibles.

Bien que les batteries au plomb fassent partie du monde maritime depuis plus longtemps, les batteries au lithium-ion ont été jugées plus favorables car elles sont moins polluantes et plus économiques. Outre leur capacité supérieure, les batteries au lithium ont également une efficacité de 98 %, contre 80 % pour les batteries au plomb-acide. De même, la durée de vie des batteries au lithium est quatre fois plus longue que celle de leurs concurrentes pour une utilisation identique.

La capacité et les performances des batteries au lithium ont émergé comme le facteur déterminant le plus important pour l’avenir des technologies durables. Enfin, les batteries au lithium sont moins susceptibles d’affecter négativement l’environnement, car l’alcali (qui compose le lithium) est beaucoup moins réactif aux organismes vivants dans l’eau par rapport à l’acide en cas d’exposition directe.

Facteurs Déterminant une Mise en Œuvre Réussie

Choisir les bonnes batteries pour bateaux électriques est essentiel car c’est un composant crucial et coûteux qui affecte les performances du catamaran électrique. Il est primordial que les batteries choisies soient compatibles avec les moteurs électriques, permettant ainsi une adaptation complète aux besoins du plaisancier. De plus, elles doivent offrir un nombre raisonnable de cycles à près de 80 % de profondeur de décharge, sans diminuer les performances (c’est-à-dire la condition de la batterie lorsqu’elle est utilisée dans des environnements de températures extrêmes).

Un autre critère important pour la réussite des batteries pour bateaux électriques est leur densité énergétique (rapport poids/énergie). Un poids de batterie significativement réduit entraîne moins de traînée, donc moins d’énergie consommée lors de la propulsion. Contrairement aux batteries au plomb-acide, les batteries au lithium-ion sont relativement petites, offrent une grande efficacité énergétique et ont presque la moitié de la masse. Dans un scénario réel, un catamaran électrique équipé de deux moteurs principaux de 280 kilowatts nécessitera des batteries pour bateaux électriques d’au moins 380 kilowatts pour ne pas surcharger les batteries en utilisation.

Aujourd’hui, les batteries au lithium-ion sont au cœur de la transition vers une énergie propre ; cependant, déterminer l’efficacité des batteries pour bateaux électriques dépend fortement de leur composition chimique. Typiquement, l’anode des batteries au lithium-ion est faite de graphite tandis que la cathode contient du lithium avec des minéraux qui régulent largement la puissance, les performances, la sécurité, le coût, la capacité et la durée de vie de la batterie. En raison de la composition minérale changeante de la cathode, les chimies des batteries varient également. Il existe six principales technologies au lithium-ion en usage.

1.    Batteries NMCs

La principale raison pour laquelle les batteries Lithium Nickel Manganèse Cobalt Oxyde (LiNiMnCoO2) ont gagné en popularité récemment est qu’elles ont une haute énergie spécifique, c’est-à-dire le contenu énergétique par unité de masse de la batterie. De plus, elles offrent des performances de charge plus rapides dans les climats froids et permettent des autonomies plus longues.

Généralement, les batteries NMC possèdent une combinaison de 33 % de nickel, de manganèse et de cobalt à la cathode. Cependant, différents fabricants de batteries NMC peuvent avoir des recettes contrastées pour les proportions des trois éléments, ce qui entraîne un gain d’énergie spécifique (c’est-à-dire la capacité à fournir une énergie ou une puissance élevée à la demande) mais une perte d’énergie spécifique, et vice versa.

A six points system for lithium batteries rating the aspects of NMC batteries.

De même, l’inclusion de plus de nickel dans le mélange offre une tension légèrement réduite, mais garantit un coût plus bas, une durée de vie plus longue et une densité énergétique plus élevée. Dans la plupart des cas, l’utilisation du cobalt est souvent limitée en raison des coûts et des préoccupations croissantes concernant l’exploitation minière éthique. Cependant, une teneur élevée en nickel peut potentiellement rendre la batterie instable. C’est pourquoi le cobalt et le manganèse sont introduits dans le mélange pour améliorer la sécurité thermique et la stabilité.

2.    Batteries NCA

En raison de la présence commune de nickel, les batteries Lithium Nickel Cobalt Aluminum Oxide partagent les avantages d’une haute densité énergétique et d’une puissance spécifique élevée avec les NMC. Cependant, au lieu du manganèse, l’aluminium est le principal minéral utilisé pour augmenter la stabilité. Cependant, les recherches ont montré que les cathodes NCA sont beaucoup plus coûteuses et relativement moins sûres que les autres technologies lithium-ion sur le marché.

3.    Batteries LMO

Les batteries Lithium Manganèse Oxyde (également connues sous le nom de batteries à spinelle de manganèse) offrent une sécurité améliorée, des capacités de charge et de décharge rapides. Pour cette raison, les matériaux cathodiques LMO sont souvent mélangés avec NMC, offrant à la fois un courant élevé lors de l’accélération et des autonomies plus longues.

4.   Batteries LCO

Bien que les batteries Lithium Cobalt Oxyde aient une densité énergétique plus élevée, elles possèdent une puissance spécifique limitée, une faible stabilité thermique et une courte durée de vie. Pour cette raison, les batteries LCO sont devenues un choix populaire pour les applications à faible charge, où de petites poussées de puissance doivent être délivrées sur de longues durées. Cependant, ce type de batterie électrique n’est pas utilisé dans l’industrie nautique.

5.    Batteries LTO

Contrairement aux autres chimies de batteries, les batteries Lithium Titanate ont une anode unique composée d’oxydes de lithium et de titane. Quant à la chimie de la cathode, une similaire à celle des batteries LMO ou NMC peut être appliquée. Les batteries LTO fonctionnent parfaitement sous des températures extrêmes et offrent une excellente sécurité ; cependant, elles ont une faible capacité et sont un peu plus chères, ce qui limite leur utilisation à grande échelle. Elles sont toutefois fréquemment utilisées à bord des ferries où leur poids ne pose pas de problème.

6.    Batteries LFP

Les batteries Lithium Fer Phosphate sont connues pour leur sécurité exceptionnelle, leur longévité et leur stabilité thermique. Elles sont moins susceptibles de surchauffer et sont plus robustes que d’autres types de batteries lithium-ion. Cependant, leur densité énergétique est inférieure à celle des batteries NMC ou NCA, ce qui signifie qu’elles peuvent être plus volumineuses et plus lourdes pour une capacité énergétique équivalente. Les batteries LFP sont populaires dans les applications où la sécurité et la durée de vie sont prioritaires, comme dans les véhicules électriques et certaines applications marines.

The composition of a lithium iron phosphate battery.

Les principaux éléments des batteries Lithium Fer Phosphate (LFP), à savoir le lithium, le fer et le phosphate, sont utilisés comme matériau de cathode. De plus, une électrode en carbone graphite avec un support métallique est utilisée comme anode. Comme d’autres batteries, celles-ci fonctionnent en déplaçant des électrodes positives et négatives pour charger et décharger, mais comme le phosphate est un matériau non toxique, les batteries LFP sont capables de fournir une tension constante sur un cycle de charge plus élevé.

Les autres avantages des batteries LFP incluent leur durée de vie prolongée, leurs aspects de sécurité, l’absence de maintenance active, une décharge améliorée, une meilleure efficacité de charge et leur légèreté. Bien que ces batteries soient couramment utilisées dans le secteur automobile, la haute densité énergétique et le poids nettement inférieur des batteries NMC les rendent plus favorables pour une utilisation dans le secteur nautique. Des densités énergétiques plus élevées se traduisent par de meilleures performances d’accélération grâce à une plus grande quantité d’énergie stockée dans un format plus léger.

Sunreef Yachts Eco utilise des batteries marines qui utilisent le lithium-ion comme élément principal de leur électrochimie. Le meilleur choix pour les catamarans électriques de Sunreef s’est avéré être les batteries électriques Lithium Nickel Manganèse Cobalt Oxyde (NMC).

Que Réserve l’Avenir ?

Pour continuer à améliorer l’expérience des consommateurs, Sunreef Yachts Eco travaille en collaboration avec ses fabricants pour migrer vers des batteries à l’état solide, qui sont des batteries plus écologiques et plus économiques avec une durée de vie trois fois plus longue. En fait, il est possible d’atteindre un cycle de vie de plus de 10 000 avec un excellent bilan de sécurité.

Bien que la chimie de base reste le lithium-ion, les batteries solides pour catamarans électriques offriront certainement un retour sur investissement plus important pour les passionnés de yachting. Mais surtout, la batterie ne subit aucun effet néfaste même en cas de perforation par un projectile, de chauffage à des valeurs extrêmes ou de surcharge. Elle peut également fonctionner sans besoin de refroidissement dans une plage de températures plus large, c’est-à-dire de 0 à 35°C.

Demande et Offre de Batteries pour Bateaux Électriques

Une expérience a révélé que les catamarans électriques (dotés de batteries marines et de générateurs) consomment seulement un quart du carburant utilisé par les catamarans diesel. Selon une expérience, combiner deux modes de production d’énergie réduit non seulement la consommation de diesel de 800 litres à 200 litres pour une semaine de voyages, mais permet également des périodes plus longues de navigation silencieuse, sans vibrations et avec des émissions quasi nulles.

Cependant, il est possible d’éliminer complètement le besoin d’un générateur à bord en utilisant des méthodes alternatives qui rechargent les banques de batteries tout aussi bien. Les catamarans électriques de Sunreef Yachts Eco sont équipés de systèmes de propulsion avancés qui favorisent la production d’énergie à partir de sources d’énergie renouvelables.

Sunreef Yachts Eco a dévoilé la possibilité de générer de l’énergie à partir de la rotation des hélices pendant que le catamaran navigue à la voile. De même, les éoliennes montées au sommet du bimini des catamarans à moteur de Sunreef encouragent la brise à faire tourner les pales en forme d’hélice autour d’un rotor, qui à son tour fait tourner le générateur pour créer de l’électricité.

L’intégration des panneaux solaires conçus en interne s’est également avérée être une méthode viable pour la production d’énergie chez Sunreef Yachts Eco, tant pour les catamarans à moteur que pour les catamarans à voile. Il s’agit de panneaux solaires ultra-fins et flexibles qui peuvent être entièrement intégrés dans la structure composite du catamaran électrique, surpassant les performances d’un générateur diesel tant en termes de poids que de performance. Le dernier catamaran solaire de Sunreef Yachts Eco, le 80 Sunreef Power, incorpore 200 mètres carrés de panneaux solaires pesant 360 kilogrammes pour délivrer 40 kilowatts par heure. Ce système produit suffisamment d’énergie pour l’équivalent de deux générateurs diesel pesant 800 kilogrammes.

Une image d'un catamaran Sunreef Yachts sur l'eau au crépuscule, mettant en évidence la production d'énergie solaire avec des pourcentages répartis comme suit : 51% sur les coques, 31% sur le bimini & flybridge et 18% sur le mât.

La Classification des Batteries pour Bateaux Électriques

Les catamarans électriques conçus et fabriqués par Sunreef Yachts Eco sont équipés de batteries marines lithium-ion qui sont 30 % plus légères que le système moyen utilisé dans l’industrie du yachting. Il s’agit de batteries NMC avancées et sûres, faites sur mesure pour chaque modèle de yacht.

Le premier catamaran électrique, un Sunreef 50, disposait d’un pack de batteries lithium-ion intelligent de 7 kg par kWh. Cependant, les avancées dans le domaine ont permis d’intégrer des batteries pour bateaux électriques avec des densités inférieures à 5,2 kg par kWh. Chaque unité de puissance de Sunreef Yachts Eco est fabriquée sur mesure pour s’adapter correctement au ratio production-consommation d’électricité des modèles suivants de la gamme.

L’énergie stockée dans les batteries des bateaux électriques assure des opérations similaires à celles d’un moteur, c’est-à-dire l’alimentation de la propulsion électrique, de la climatisation et des appareils ménagers à bord. Dans le but de poursuivre des niveaux de durabilité plus élevés, l’industrie du yachting encourage la recharge de ces batteries via des sources d’énergie renouvelables au lieu des générateurs conventionnels ou de l’alimentation à quai. Ainsi, des systèmes d’hydrogénération, des panneaux solaires et des éoliennes sont souvent présents à bord des catamarans électriques de Sunreef Yachts Eco.

Logo de Sunreef Yachts Eco sur une surface avec des boulons visibles et entouré d'éléments flous.

La Durée de Vie des Batteries pour Bateaux Électriques

Ce qui garantit une possession paisible et à long terme d’un catamaran électrique, c’est la durée de vie des batteries. Les batteries pour bateaux électriques de Sunreef Yacht Eco ont une durée de vie pouvant atteindre 10 ans. Dans la plupart des cas, malgré 10 ans de service, ces batteries lithium-ion conservent 80 % de leur capacité opérationnelle d’origine, permettant ainsi leur déploiement dans d’autres domaines. Néanmoins, conformément au protocole standard, les systèmes de batteries électriques à bord des catamarans de Sunreef Yachts Eco sont toujours dupliqués à des fins de sécurité.

Plus important encore, la durée de vie des batteries pour bateaux électriques dépend des conditions dans lesquelles elles sont stockées. Bien que la température en général ne doive pas dépasser 35 degrés, il est largement préféré de la limiter à 25 degrés pour une durée de vie prolongée de la batterie. De plus, il est recommandé de ne pas accélérer le processus de recharge des batteries pour bateaux électriques avec une « charge ultra-rapide ».

Questions Fréquemment Posées

• Comment savoir quelle taille de batterie convient à mon bateau ?

Selon les experts, le pack de batteries doit être suffisamment grand pour égaler la performance d’un moteur fonctionnant à pleine puissance pendant une heure. Sunreef Yachts utilise des batteries avancées et sûres à chimie NMC, faites sur mesure pour chacun de ses modèles de catamarans électriques.

• Quelle est la durée de vie des batteries pour bateaux électriques ?

Lorsqu’elles sont stockées dans des conditions favorables, les batteries NMC pour bateaux électriques peuvent durer jusqu’à 10 ans. Le stockage des batteries à 25 degrés empêche la surcharge des batteries, offrant ainsi jusqu’à 3000 à 4000 cycles de charge complets. Malgré cela, elles conservent environ 80 % de leur capacité opérationnelle d’origine.

• Quelles sont les meilleures batteries pour bateaux ?

La plupart des fabricants de yachts ont aujourd’hui migré vers les batteries lithium-ion au lieu des anciennes options de batteries au plomb en raison de leur légèreté. Sunreef Yachts utilise des batteries avancées et sûres à chimie NMC, faites sur mesure pour chacun de ses catamarans électriques.

• Quelle est la tension des batteries pour bateaux électriques ?

La tension, notée V, est l’unité utilisée pour mesurer l’énergie électrique, qui calcule la demande d’énergie électrique pour déplacer le catamaran électrique d’un point à un autre. Sunreef Yachts utilise des batteries pour bateaux électriques de 700V pour tous ses modèles de voile et de puissance.

• Les batteries au lithium rendront-elles mon bateau plus rapide ?

Sunreef Yachts Eco a soigneusement sélectionné ses batteries pour bateaux électriques pour qu’elles soient cohérentes et fiables. Les batteries lithium de type NMC ont une haute énergie spécifique (c’est-à-dire la quantité d’énergie stockée par rapport au poids), garantissant que toutes les aventures en bateau soient fluides et agréables.

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