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Climatisation DC - Confort sur l'eau, pas de générateur nécessaire

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Ben et moi sommes très heureux de publier le premier article de Phil Gutowski, propriétaire de BoatRX et contributeur de Sail ~ Ben S.

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En tant que propriétaire d'une entreprise d'installation de systèmes marins et en tant que croiseur passionné sur mon temps libre, j'ai appris que la nouvelle technologie de contrôle du climat change la façon dont nous faisons du bateau. En associant des systèmes de climatisation à courant continu à des batteries à composition chimique avancée, nous pouvons enfin installer de puissants systèmes de climatisation sur des bateaux sans générateur

C'est un concept qui peut ne pas sembler si nouveau aux propriétaires de grands voiliers et de chalutiers. Beaucoup d'entre eux disposent déjà de batteries et de gros systèmes d'onduleurs dimensionnés pour faire fonctionner toutes les charges de 110/220 volts du bateau pendant une longue période. La recharge du banc de batteries s'effectue à l'aide d'un alternateur de grande puissance monté sur le moteur principal. Une quantité extraordinaire de puissance peut être générée de cette façon. En fait, le système Integrel récemment introduit regroupe 9 kW de production d'énergie par le moteur principal dans un ensemble automatisé

Ces systèmes sont particulièrement efficaces pour stocker l'énergie dans des batteries LiFePO4. Comme la résistance interne de ces batteries est si faible, elles ont des taux d'acceptation de charge extraordinairement élevés. Cela signifie qu'il est possible de produire et de stocker de l'énergie en une fraction seulement du temps qu'il a fallu pour la consommer.

Mais qu'en est-il des petits bateaux hors-bord qui ont encore besoin de beaucoup de refroidissement ? Faisons un peu de calcul à l'arrière de la serviette. Si je devais installer un climatiseur traditionnel de 16k btu 115v de la marque leader, il consommerait environ 1400 watts de puissance. Faisons le fonctionner à partir d'un onduleur connecté aux batteries de 12 volts du bateau. En supposant qu'il n'y ait pas de perte d'efficacité par l'onduleur, 1400 watts correspondent à 112 ampères à 12,6 volts. C'est beaucoup de courant !

Supposons également que les moteurs (2) tournent. Les populaires Mercury Verado 350 à 6 cylindres ont un alternateur de 70 ampères, et mes essais ont montré que l'alternateur Mercury produisait sa pleine puissance à environ 1300 tr/min. La pompe de direction de chacun de ces moteurs Mercury consomme jusqu'à 30 de ces ampères, tandis que les autres systèmes du bateau en consomment 25 de plus. Ainsi, pour deux moteurs tournant à 1300 tr/min, la consommation d'ampères soustraite des ampères produits laisse 55, soit la moitié des 112 nécessaires. Et qu'en est-il de l'espérance de vie des alternateurs fonctionnant à plein régime la plupart du temps ?

Le problème ici est celui de l'efficacité énergétique. La climatisation d'un navire est presque toujours le plus grand consommateur d'énergie électrique. Année après année, les grands fabricants apportent des améliorations mineures à leurs équipements, mais la technologie est toujours largement inchangée depuis les années 1980. Entre-temps, nous avons assisté à de grands bonds en avant sur les marchés de la climatisation terrestre. Les compresseurs à inverseur, qui permettent de réguler la vitesse des compresseurs, ont dominé le marché résidentiel avec la prédominance des mini-splits sans conduit.

Ces systèmes modernes régulent le flux de réfrigérant à travers la vanne d'expansion pour optimiser la quantité de surchauffe dans l'évaporateur. Lorsque la charge thermique de la pièce change, ils ralentissent ensuite la vitesse du compresseur pour maintenir la température réglée, ce qui permet de réduire considérablement l'appel de courant du moteur. Enfin, si l'unité fonctionne directement sur batterie, il n'y a pas de perte car un onduleur augmente la tension de la batterie CC à 120/240 CA.

Quelques fabricants appliquent bien cette technologie. Par exemple, la société italienne Termodinamica - surtout connue pour ses systèmes de climatisation de superyachts de grande taille et haut de gamme - a fait une incursion sur le marché des petits bateaux avec un climatiseur de 16k btu qui fonctionne sur 24 volts DC. Ils proposent même une option split-unit qui permet de séparer l'unité de traitement de l'air de l'unité de condensation, ce qui signifie que les installateurs ont une plus grande flexibilité lorsqu'ils installent le système dans des espaces plus petits.

Étant donné que la plupart des bateaux aux États-Unis fonctionnent sur un système de 12 volts DC, ces climatiseurs Termodinamica nécessitent une installation quelque peu complexe, comprenant un banc de batteries séparé de 24 volts, un chargeur de 24 volts de courant de quai et un convertisseur DC élévateur. Il est toutefois incroyable que ces systèmes n'utilisent que 700 watts de puissance pour déplacer 16k btu de chaleur. Si nous convertissons ces chiffres en ampères consommés par le système de batterie de 12 volts, nous n'obtenons que 58 ampères, ce qui est environ 50 % plus efficace que la majorité des équipements que nous utilisons aujourd'hui. J'ai trouvé ces chiffres assez incroyables, alors j'ai fait mes propres tests.

Mabru Power Systems est un autre fabricant de climatiseurs à courant continu à vitesse variable qui mérite d'être mentionné. Ils proposent des unités de 5, 7 et 12k btu qui fonctionnent toutes sur 12 volts, et sont donc beaucoup plus simples à installer. Comme aucun changement de tension n'est nécessaire, une simple extension du banc de batteries de la maison fonctionne bien. Et si l'on préfère une batterie de climatisation dédiée, on peut l'ajouter avec un simple relais de charge automatique ou un chargeur CC-CC. L'unité de 12k btu ne consomme que 44 ampères maximum en mode refroidissement. Je n'ai pas encore fait de test de capacité sur le terrain de ce système, mais je posterai une vidéo dès que j'en aurai fait un. Pour preuve que l'idée fait son chemin, le groupe Beneteau a récemment conclu un accord avec Mabru pour l'achat d'unités de courant continu pour un grand nombre de ses nouveaux bateaux à moteur construits en France.

Un autre exemple de la nouvelle demande du marché pour ces systèmes se trouve à bord des bateaux Axopar. Construits en Pologne, ce sont des hors-bord de style tactique qui disposent d'un poste de pilotage et de cabines avant et arrière en option. Nautical Ventures, le plus grand importateur d'Axopar aux États-Unis, travaille régulièrement pour répondre aux besoins des clients qui souhaitent avoir l'air conditionné, souvent comme condition d'achat.

Toute cette nouvelle technologie est formidable, mais il manque une pièce du puzzle, la conception et l'installation du système électrique. Cette pièce est essentielle, si essentielle en fait qu'un grand distributeur de climatiseurs à courant continu a récemment fait faillite après qu'un grand groupe de clients se soit plaint de problèmes tous liés à une mauvaise installation. Heureusement, si nous suivons les normes mises en place par l'ABYC et concevons un système robuste qui suit les conventions que nous avons apprises au fil des ans sur une grande variété de projets électriques BoatRx, nous avons de bonnes chances de réussir.

La technologie de climatisation à courant continu, les alternateurs à haute puissance et les nouvelles compositions chimiques des batteries modifient nos attentes quant à la manière dont nous produisons et consommons l'énergie à bord. Pour ma part, je suis très enthousiaste face à ce changement et j'ai fait des systèmes de climatisation à haut rendement notre priorité chez BoatRx.