assistance électrique à un moteur diesel marin

et tous les systèmes de propulsion aquatique ...

Modérateurs: Remdo, man3515, moulino51

assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 16 11 , 2011 11:34

bonjour,

je veux tester une assistance électrique à un moteur diesel de 54CV sur un bateau de pêche (7,5 m, 6 tonnes). J'ai pensé à un moteur Lynch de 10 kW (comme celui qui est utilisé par Microtech) et à une réserve de 20 kWh maxi en batteries au lithium. Cette assistance électrique serait idéalement utilisée dans deux cas :
- pour toutes les manoeuvres à bas régime, là où le rendement du moteur thermique est minable : dans ce cas il y aurait un fonctionnement 100% électrique,
- en cas de surcharge du moteur diesel, pour qu'il pollue moins. Le moteur électrique apporterait alors un complément.

Le moteur électrique serait branché sur l'arbre d'hélice, qui tourne donc moins vite que le moteur (je ne connais pas encore le rapport de réduction).

Je ne me rappelle plus où j'ai lu qu'il était nécessaire d'utiliser deux types de batteries. Je crois que c'était un type pour répondre à de gros appels de puissance et un autre pour le fonctionnement normal. Quelqu'un peut-il m'en dire plus et me conseiller sur le choix des batteries ?

Je vais avoir aussi un gros travail à faire sur la commande du moteur électrique et sur l'interface homme-machine. Tous les conseils et les retours d'expérience sont les bienvenus !!

Pierre-Yves
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar dirk pitt » Mer 16 11 , 2011 12:43

l'idée bien qu'interessante sur le plan intellectuel me parait quand même un peu etrange avec les arguments que tu avances.
si pour compenser quelques points de rendement, il faut dépenser une fortune en matériel+développement de la commande, je doute que le projet soit viable économiquement or il me semble tel que tu le présentes que ce n'est pas un projet individuel de doux dingue mais plutôt quelque chose de professionnel.
ça pourrait devenir interessant en cas d'obligation légale: par exemple interdiction de bateaux a moteur thermique dans tel ou tel port ou zone pour eviter les rejets.
sinon si on parle juste du rendement et de la conso du moteur thermique, il vaut peut-etre mieux travailler sur une bonne adaptation entre couple et vitesse pour que le moteur travaille le plus possible dans sa zone de conso spécifique la plus faible. voir ci-dessous la cartographie type d'un diesel moderne. la zone de conso specifique la plus faible est a forte charge (couple elevé) et faible vitesse.

135-3.jpg
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
Image
cliquez ma signature
dirk pitt
 
Messages: 4010
Enregistré le: Mar 13 03 , 2007 11:44
Localisation: FR-38-Voiron
Mes véhicules: Scootelec, VAE Haibike, VAE Matra, saxo elec, volta

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar costet » Mer 16 11 , 2011 14:53

Bonjour. pourquoi ne pas ajouter des propulseurs électriques indépendants de l'hélice principale? (genre propulseur de barque GEANT+++) ça serait en plus un secours en cas d'avarie d'hélice et pas de prise de tête avec la mécanique d'origine.
costet
 
Messages: 1020
Enregistré le: Lun 06 10 , 2008 10:02
Localisation: FR-88-Epinal
Mes véhicules: Peugeot Scootelec

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 16 11 , 2011 15:41

Bonnes remarques, Dirk pitt, je dois donc préciser davantage.

Le projet est effectivement à finalité professionnelle et sa rentabilité n'est pas encore envisageable dans l'immédiat. Le facteur limitant vient des batteries et il faut attendre une baisse du prix du kWh (environ 350€/kWh actuellement) ainsi qu'une augmentation de la densité énergétique (autour de 130Wh/kg). Le développement des transports électrique terrestres va aider à atteindre ces objectifs ! L'investissement initial reste assez lourd mais c'est encore raisonnable si on considère la durée de vie des bateaux de travail (elle dépasse les 25 ans) ou le rapport "surcoût électrique/prix du bateau" ou même le prix probable du gazole dans 5, 10 ou 20 ans.

L'introduction de l'électricité dans la propulsion des bateaux de travail rencontre les mêmes problèmes que dans les voitures : l'électrification d'un gros tank de 2 tonnes ou plus pour transporter une personne à 130 km/h sur 1000 km est un non-sens ! Pour les bateaux de travail, c'est pareil : il faut aussi travailler à les rendre moins gourmands : cela va de la conception du bateau et de ses équipements aux comportements humains.

Je connais bien la consommation spécifique d'un moteur thermique et je sais que l'optimum est obtenu à forte charge et bas régime. Sur une voiture, on peut jouer avec la boîte de vitesse pour y arriver. Sur presque tous les bateaux de moins de 20 mètres, il n'y a pas de boîte de vitesse mais un simple réducteur (sur les bateaux plus grands, on peut avoir une hélice à pas variable, qui joue le rôle d'une boîte de vitesse). On agit alors sur la vitesse de rotation du moteur pour aller plus ou moins vite. A bas régime et à faible charge, ce qui se passe pour la plupart des manoeuvres portuaires ou pour certaines opérations de pêche, l'augmentation de la consommation spécifique représente plus de 25% par rapport à l'optimum. C'est loin d'être négligeable et passer à l'électrique est intéressant.

Ta remarque est très importante pour un groupe électrogène, quand la demande électrique est faible : il y a des gains intéressants à faire. J'y travaille aussi, sur un autre projet.

Pierre-Yves
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 16 11 , 2011 16:06

costet a écrit:Bonjour. pourquoi ne pas ajouter des propulseurs électriques indépendants de l'hélice principale? (genre propulseur de barque GEANT+++) ça serait en plus un secours en cas d'avarie d'hélice et pas de prise de tête avec la mécanique d'origine.

C'est une option possible, mais qui n'a pas été retenue :
- soit ces propulseurs sont fixes et, dans ce cas, ils augmentent la trainée et donc la consommation quand ils ne fonctionnent pas,
- soit ils sont rétractables, du type hors-bord électrique, mais les puissances sont limitées et les prix viendraient s'ajouter à ceux des batteries.
- enfin, ce ne serait pas une solution générique, car pas facilement applicable sur tous les bateaux

La liaison mécanique entre le moteur électrique et l'arbre d'hélice n'est ni compliquée ni onéreuse. Mon problème est de concevoir une bonne carte de commande.

Pierre-Yves
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar dirk pitt » Mer 16 11 , 2011 16:16

Ok, c'est un peu plus clair.
7.5m, c'est pas tres gros. Il faudrait analyser la puissance demandée en % du temps d'utilisation mais Je me demande si dans ce cas, il ne serait pas judicieux de faire carrément de l'hybride série.
en effet, avec les moteurs thermiques, on dimensionne pour la puissance max qui est peut-etre utilisée un tres faible % du temps.
si c'est le cas, la traction electrique pure est bien mieux adaptée avec un moteur elec dont la puissance nominale est plus faible entrainé par un générateur électrique qui est lui calculé sur la puissance moyenne d'utilisation soit egalement plus faible. les tampons de puissances sont alors faits par une batterie dimensionnée elle aussi au minimum, le groupe générateur pouvant tourner en permanence puisqu'il tourne a son meilleur rendement (charge et vitesse fixe).
par exemple, (chiffres arbitraires) si les 54CV du diesel sont utiles uniquement 30% du temps, et le reste est entre 10 et 30CV, peut-etre qu'un moteur elec de 35CV nominal est suffisant avec un groupe de 35CV et une batterie permettant d'envoyer 20CV pendant X.
ce qui est perdu dans les rendements du générateur et du moteur elec etant largement compensé par la faible conso du diesel downsizé et tournant a son rendement max.
Image
cliquez ma signature
dirk pitt
 
Messages: 4010
Enregistré le: Mar 13 03 , 2007 11:44
Localisation: FR-38-Voiron
Mes véhicules: Scootelec, VAE Haibike, VAE Matra, saxo elec, volta

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar romelec » Mer 16 11 , 2011 16:41

l'hybride série est d'ailleurs largement utilisé sur les paquebots.

L'adaptation d'un bateau existant doit être plus complexe...
Avatar de l’utilisateur
romelec
 
Messages: 1840
Enregistré le: Mar 05 06 , 2007 1:31
Localisation: FR-13-Aubagne
Mes véhicules: Vélo de ville électrifié

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 16 11 , 2011 16:48

dirk pitt a écrit:Je me demande si dans ce cas, il ne serait pas judicieux de faire carrément de l'hybride série.
en effet, avec les moteurs thermiques, on dimensionne pour la puissance max qui est peut-etre utilisée un tres faible % du temps.
si c'est le cas, la traction electrique pure est bien mieux adaptée avec un moteur elec dont la puissance nominale est plus faible entrainé par un générateur électrique qui est lui calculé sur la puissance moyenne d'utilisation soit egalement plus faible. les tampons de puissances sont alors faits par une batterie dimensionnée elle aussi au minimum, le groupe générateur pouvant tourner en permanence puisqu'il tourne a son meilleur rendement (charge et vitesse fixe)..

C'est la solution que j'envisage pour un bateau plus grand, à construire. Pour le bateau de 7,5 m, le défi est de partir d'un bateau existant et de lui faire subir le minimum de transformations. Dans le cas présent, l'hybride série reviendrait à changer toute la motorisation, même si la solution que tu proposes est beaucoup plus pertinente.

Quand tu dis que la charge est constante, cela veut-il dire que s'il y a une baisse de la demande du moteur on en profite pour recharger un peu la batterie ?

P.Y.
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 16 11 , 2011 16:54

romelec a écrit:l'hybride série est d'ailleurs largement utilisé sur les paquebots. L'adaptation d'un bateau existant doit être plus complexe...


pas si complexe que ça si on fait de l'hybride parallèle, du point de vue de l'adaptation mécanique ! La commande, par contre, va demander beaucoup de matière grise !!!
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar dirk pitt » Jeu 17 11 , 2011 10:55

si tu veux faire de l'hybride parallele dont une partie 100% elec, il faut déjà qu'il y ait un moyen de désacoupler le moteur thermique de l'arbre d'helice, c'est a dire un embrayage ou crabot quelque part.
du point de vue commande, la partie 100% elec est simple, c'est la partie hybride qui est plus difficile. A mon avis, la seule façon pas trop prise de tête est de prendre un controleur du commerce qui permet de travailler en couple et non en vitesse.
de cette façon, les deux moteurs conservent une quasi indépendance pour leur commande:
si tu demandes X Nm sur la commande electrique, le moteur elec va se mettre a tourner jusqu'a obtenir ce couple mais sa vitesse pourra varier en fonction de la vitesse d'helice et vitesse du bateau. Si tu embrayes le moteur diesel, la commande du moteur elec tendra a rajouter toujours ces X Nm sur l'arbre quelle que soit la puissance injectée par le diesel et quelle que soit la vitesse.

au fait, concernant une de tes premieres questions sur les batteries, pas besoin de plusieurs types de batterie. il faut juste dimensionner la puissance max en fonction de la capacité de la batterie pour ne pas dépasser le courant max préconisé. De plus, si ton controleur travaille en couple (comme préconisé plus haut) la commande pourra facilement inclure des rampes en courant.
Image
cliquez ma signature
dirk pitt
 
Messages: 4010
Enregistré le: Mar 13 03 , 2007 11:44
Localisation: FR-38-Voiron
Mes véhicules: Scootelec, VAE Haibike, VAE Matra, saxo elec, volta

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Jeu 17 11 , 2011 12:43

merci, Dirk pitt !
Cela répond parfaitement à mes deux questions.

Dès que nous passerons à la phase de réalisation, je donnerai l'information sur ce forum.

Pierre-Yves
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mar 06 12 , 2011 17:04

dirk pitt a écrit:la partie 100% elec est simple, c'est la partie hybride qui est plus difficile. A mon avis, la seule façon pas trop prise de tête est de prendre un controleur du commerce qui permet de travailler en couple et non en vitesse.

Quelqu'un aurait-il une bonne référence sur un contrôleur travaillant en couple ? J'ai envie de prendre du matériel robuste et de bonne qualité pour les premiers essais. A en croire les commerciaux, c'est le cas de tous !! Rien ne vaut un retour d'expérience pour pouvoir discerner !!!

merci
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar romelec » Mar 06 12 , 2011 18:21

C'est pour quel type de moteur et quelle tension / puissance ?
Avatar de l’utilisateur
romelec
 
Messages: 1840
Enregistré le: Mar 05 06 , 2007 1:31
Localisation: FR-13-Aubagne
Mes véhicules: Vélo de ville électrifié

Re: assistance électrique à un moteur diesel marin

Messagepar pierre35 » Mer 07 12 , 2011 18:51

romelec a écrit:C'est pour quel type de moteur et quelle tension / puissance ?

On partirait avec un moteur Lynch, 10 kW et 48 volts (de mémoire).

Pierre-Yves
pierre35
 
Messages: 16
Enregistré le: Lun 20 06 , 2011 20:18
Localisation: Rennes


Retourner vers Bateaux...

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum : Aucun utilisateur enregistré et 0 invités

cron