Qu’est-ce que l’hydrogénération ?
L’hydrogénération consiste à exploiter le déplacement dans l’eau du multicoque qui navigue afin de produire de l’électricité, généralement en faisant tourner une hélice reliée à un alternateur ou à un moteur réversible. Cela peut permettre de recharger très efficacement les batteries en navigation lors de longues navigations à la voile.
Les premières tentatives d’hydrogénération datent des années 1970, mais c’est véritablement 20 ans plus tard que des solutions commerciales apparaissent, et enfin dans les années 2000 que l’on va utiliser les moteurs du bord en mode inversé, c’est-à-dire que, quand le moteur ne fonctionne pas, il est entraîné par une hélice en sens inverse et se transforme en générateur.
Il existe plusieurs systèmes d’hydrogénération sur le marché.
Quatre différents systèmes
Hélice de traîne
Il s’agit d’une petite hélice montée sur un bras orientable à l’arrière du multicoque et reliée à un moteur électrique pour produire de l’électricité. Pour cela, on utilise soit une hélice bipale repliable, soit une hélice tripale optimisée pour la traînée, soit une hélice à pas variable automatique, pour maximiser le rendement.
L’hélice de traîne est facile à installer, car il s’agit d’un système indépendant. En revanche, le coût (de 1 000 à 3 000 €) reste un peu élevé.
Hydrogénération par turbine remorquée
Ce fut l’un des premiers systèmes utilisés ; il se compose d’une petite turbine attachée à une ligne et traînée derrière le multicoque. L’avantage principal est une fois encore la simplicité d’installation et un rendement qui n’est pas ridicule. En revanche, cela crée une traînée importante, et les risques de perte ou de voir la ligne s’emmêler par gros temps ou lors des manœuvres sont réels.
Hélice d’hydrogénération intégrée au moteur inboard
C’est le principe qui est aujourd’hui le plus utilisé, puisque souvent monté directement en usine lors de la production du bateau. Il se compose d’un moteur électrique pouvant fonctionner en mode inversé et d’une hélice spécifique.
Les avantages sont bien évidemment le fait que le système est intégré et fonctionne de manière quasiment automatique ou à la demande, en appuyant simplement sur un bouton. Cette technologie assure une recharge régulière des batteries, et les hélices utilisées limitent la traînée.
Le côté négatif, c’est que le multicoque doit être équipé d’un moteur électrique adapté et que le système complet doit être pensé et installé dès le départ, à l’usine.
Hydrogénération hybride / éolienne immergée
C’est encore un système qui fonctionne en utilisant une éolienne immergée ou une turbine spéciale qui fonctionne aussi en mode générateur. On trouve cette technologie sur certains voiliers de course, mais son utilisation reste encore relativement confidentielle.
Composants et rendements
Pour que le système fonctionne, il doit être composé d’un moteur électrique acceptant un fonctionnement inversé pour devenir un générateur, d’une hélice spécifique qui tourne sous l’effet du flux d’eau pendant la navigation à la voile, de batteries pour stocker l’énergie et d’un contrôleur pour gérer les transitions entre les modes propulsion et génération.
Concernant les rendements, les chiffres varient beaucoup en fonction du type d’hélice, du moteur utilisé ou même de la forme de la coque. Quelques données tout de même : on considère qu’à une vitesse de 5 nœuds, un catamaran peut produire en moyenne 100 à 200 W, 300 à 500 W à 7 nœuds et enfin autour de 800 W à 10 nœuds.
Quelles hélices ?
Pour que votre système de régénération fonctionne de manière optimale, le choix de l’hélice est primordial, puisque cela va avoir une influence sur la puissance électrique produite, sur la traînée, et bien évidemment sur l’efficacité de la propulsion quand le catamaran ou le trimaran avance au moteur. La plupart du temps, le choix est fait par l’usine, mais rien ne vous empêche de faire une demande spécifique auprès du constructeur ou d’améliorer votre système par la suite.
Pour cela, on trouve sur le marché trois types d’hélices :
Hélices fixes optimisées pour l’hydrogénération
Les hélices fixes dédiées à un multicoque avec un système d’hydrogénération sont capables de fonctionner en mode inversé. Elles sont en premier lieu pensées pour des powercats électriques où la traînée ne représente évidemment pas un problème – mais qui, au contraire, favorise l’efficacité en mode propulsion et en mode hydrogénération. Ces hélices peuvent fournir jusqu’à 1 kW à 10 nœuds. N’étant pas dotées de parties mobiles, elles sont également très fiables. Pour être efficace, l’hélice doit tout de même être parfaitement bien dimensionnée pour produire un rendement optimal. Le principal défaut de l’hélice fixe est donc la traînée, laquelle peut se traduire par une perte de vitesse supérieure à un nœud.
Hélices repliables 2 ou 3 pales
Comme leur nom l’indique, ces hélices intègrent des pales repliables, à l’image des fameuses « hélices bec de canard » utilisées depuis longtemps sur les voiliers. Elles se déclinent désormais en version deux ou trois pales.
Entre les versions deux et trois pales, il s’agit avant tout d’une histoire de compromis, sachant qu’une hélice trois pales aura plus de poussée et un meilleur rendement en mode hydrogénération – mais aussi plus de traînée quand elle n’est pas repliée. A contrario, une hélice bipale aura moins de poussée, offrira un rendement inférieur en mode hydrogénération – mais également une traînée beaucoup plus faible. Reste que leur principal avantage est la possibilité de diminuer la traînée, et donc d’avoir peu d’incidence sur les performances du multicoque dès lors qu’on n’a pas besoin de recharger. A contrario, ces hélices sont moins efficaces en mode hydrogénération que les hélices fixes, et elles peuvent également être un peu fragiles.
Hélices à pas variable
Pour s’adapter à différents types de bateaux et de multicoques, les hélices à pas variable permettent, de manière assez simple, de régler manuellement le pas de l’hélice. Cela permet d’adapter le pas en fonction du poids ou du type de carène. On trouve également ces hélices sous le nom Overdrive, comme chez Gori. Qui plus est, certaines de ces hélices sont également repliables, et certaines comportent même des mécanismes qui rendent les changements de mode (propulsion, marche arrière, hydrogénération) très faciles. Le premier avantage d’une hélice à pas variable, c’est bien entendu son adaptabilité, puisqu’il suffit de régler le pas en fonction de votre embarcation. La technologie est également assez efficace tout en n’offrant pas trop de traînée, et offre, au final, un bon compromis. A l’opposé, ce type d’hélice est souvent assez cher et l’entretien de leur mécanisme plus contraignant.
Hélices hybrides
Dernière innovation en la matière, les hélices hybrides représentent un peu le mouton à cinq pattes du domaine. Elles sont en effet capables de tout faire – et bien ! Elles sont en effet repliables pour réduire la traînée tout en présentant une fonction verrouillage qui permet d’avoir presque les mêmes avantages qu’une hélice fixe – tant en mode propulsion qu’en mode hydrogénération.
Ces hélices sont totalement nouvelles sur le marché ; il est encore un peu tôt pour avoir un retour quant aux réels avantages et inconvénients de la technologie, mais cela semble prometteur.
Les critères pour choisir son hélice
Une fois tous les éléments connus, il convient maintenant de faire votre choix (ou peut-être d’en discuter avec l’usine), et pour cela, il faut se poser les bonnes questions.
Le type de multicoque
Un catamaran à voile et un powercat n’auront pas les mêmes besoins. Dans le cas d’un powercat, vous n’avez généralement pas à vous soucier de la traînée et vous pouvez donc opter pour une hélice fixe. Au contraire, pour un multicoque à voile, la traînée sera un critère primordial.
Les dimensions de votre multicoque
Partant du principe que vous avez un multicoque intégrant un système d’hydrogénération, il va falloir connaître la taille de votre embarcation et son poids. Des informations qui vont permettre de déterminer le pas dont vous avez besoin, et donc les disponibilités sur le marché.
Le type de navigation
Vous allez ensuite déterminer ce qui est le plus important pour vous, à savoir la performance ou la croisière, et le confort. Dans le premier cas, il faudra opter pour une hélice avec la traînée la plus faible possible, et donc pour un modèle repliable à deux ou trois pales. Si vous privilégiez le confort, vous vous dirigerez certainement plus vers un modèle d’hélice très efficace en hydrogénération, même si la traînée est un peu plus importante.
La puissance d’hydogénération nécessaire
Toutes les hélices ne sont pas égales et tous les multicoques ne nécessitent pas la même puissance d’hydrogénération. Il faut donc déterminer à l’avance de quelle puissance vous aurez besoin et quelle place l’hydrogénération occupera dans vos sources d’énergie. Si ce n’est qu’un complément des panneaux solaires et des générateurs, vous serez moins exigeant. En revanche, si l’hydrogénération représente une part non négligeable de votre énergie de base, n’hésitez pas à comparer les performances avancées par chaque fabricant.
La réputation de la marque
Cela peut paraître peu important, et pourtant, c’est un critère qui compte, et plus encore si vous optez pour une hélice complexe. Une marque réputée et qui a pignon (c’est le cas de le dire !) sur rue sera préférable, car elle a déjà prouvé son savoir-faire. De même, si vous avez un problème avec vos hélices dans une petite île des Caraïbes, ce sera plus facile de se faire dépanner si vous avez choisi une marque connue avec un vaste réseau de revendeurs et de techniciens.
Les systèmes propriétaires
Si des marques comme MaxProp ou Gori s’adaptent à différentes motorisations, d’autres n’offrent pas cette flexibilité. Si vous optez pour un système Torqeedo, Ocean Volt ou encore Naviwatt, vous serez quasiment obligé de choisir une hélice de la marque. L’avantage, c’est que tous les éléments du système sont alors parfaitement optimisés pour fonctionner ensemble, ce qui est généralement une bonne chose.
Le budget
Dernier critère et pas des moindres, le budget. L’hydrogénération est un système complexe qui peut coûter de 1 000 à parfois plus de 10 000 € avec les batteries) en fonction de la puissance, des composants utilisés ou de la complexité de la technologie adoptée. Là encore, jouez la carte du compromis entre vos désirs et ce qui rentre dans votre budget.
Gori a présenté en début d’année sa nouvelle hélice hybride qui répond parfaitement à tous les besoins d’un multicoque, y compris pour l’hydrogénération.
