• Dr. Günter Kast

Juste la mer, le soleil - et nous.

<font color="#ffffff00">-=Alternative Energien=- sync:ßÇÈâÈâÈâ Michael Köhler et son épouse Heike (en haut à droite) sont des marins passionnés. Mais ils en avaient assez d'être dépendants d'un moteur diesel pendant les périodes calmes. Leur solution : un moteur électrique entraîné par des cellules solaires. Aujourd'hui, son entreprise Solarwave est le plus important fournisseur de yachts solaires.

Chaque fois que leur temps le leur permettait, l'avocat carinthien Michael Köhler et son épouse Heike se déplaçaient sur l'Adriatique toute proche. Ils ont parcouru environ 30000 milles nautiques avec des monocoques, puis environ la même distance avec des catamarans à voile. Mais en 2003, ils ont dû s'avouer à eux-mêmes : "Nous passons beaucoup trop d'heures sous le moteur. Le vent est un partenaire peu fiable. Nous devons trop souvent faire appel à Rudolf Diesel."

Malheureusement, Diesel n'est pas un partenaire de navigation idéal. Les moteurs à combustion génèrent du bruit, de la chaleur, des vibrations, des gaz d'échappement et un film de saleté sur l'eau. La génératrice (également bruyante) a également besoin de diesel ou d'essence pour alimenter les consommateurs d'énergie tels que le réfrigérateur, le système de dessalement de l'eau de mer et les appareils de navigation ainsi que le système de climatisation. Les yachts qui transportent peu de carburant ont une autonomie limitée à quelques centaines de milles marins. Le grand sentiment de liberté et d'aventure est différent. "Nous nous sommes dit : Peut-être devrions-nous donner une chance à Werner von Siemens, qui fit tester son premier bateau électrique dès 1886 sur la Spree à Berlin. Ne serait-ce pas une merveilleuse idée de transformer un yacht conventionnel en yacht solaire avec des panneaux qui entraînent des moteurs électriques ?"

Les Köhler jettent donc un coup d'œil sur ce que le marché a à offrir. Ils se rendent vite compte que ce n'est pas grand-chose. Ils abandonnent rapidement leur idée originale d'acheter et de transformer un catamaran Lagoon. Il n'est tout simplement pas possible d'accueillir de grands modules solaires : "On ne peut pas transformer une Ferrari en camion."

En 2005, ils commencent les premiers essais pour leur propre convertisseur catalytique solaire. Comment et où les panneaux doivent-ils être installés ? Combien d'espace est nécessaire ? Combien d'ombres le mât et les autres superstructures projettent-ils ? Quelle quantité d'électricité les panneaux doivent-ils produire pour alimenter un moteur électrique ? Quelle est la puissance requise pour l'électronique embarquée, la climatisation, le poêle ? Quelle doit être la puissance des batteries qui alimentent le moteur électrique ? Ils parcourront 15 000 milles nautiques avec ces questions dans leurs bagages dans les années à venir - en Méditerranée, dans les Caraïbes, sur une traversée de l'Atlantique. L'avocat et capitaine Köhler est de plus en plus ingénieur : "J'ai été fasciné par les nouvelles possibilités. Il est tentant de rendre son propre bateau complètement autosuffisant avec des cellules solaires et des moteurs électriques."

Le catamaran semble être le type de bateau idéal pour cela. C'est le seul endroit où l'on peut placer suffisamment de panneaux solaires sur le toit pour produire suffisamment d'électricité.

En 2009, le premier e-yacht Köhlers sera construit dans un chantier naval à Niederkassel près de Bonn. Après le lancement de la "Solarwave 46", elle traversera le Rhin, le Main, le Danube et la mer Noire jusqu'à la mer Egée. Au cours de ce voyage de plus de 12 000 milles marins, il y a régulièrement huit personnes à bord. Il est cuit à l'électricité et conduit par tous les temps. Pendant le calme et la tempête, le soleil et la pluie. Pendant ce temps (durée nette du test : 141 semaines), aucun travail de réparation ou d'entretien n'est nécessaire, ni sur l'installation solaire ni sur l'entraînement électrique. Le générateur ne fonctionne que pendant environ 50 heures - principalement pour éviter la rouille. Les moteurs électriques, en revanche, ronronnent pendant plus de 2500 heures. Pour ce succès, le système Solarwave a reçu l'Energy Globe Award.

"Notre bateau a eu étonnamment peu de problèmes de démarrage ", souligne le bricoleur. Bien sûr, il y a eu des changements : Au fil des ans, les batteries au plomb sont devenues des piles au lithium plus légères, plus petites et plus durables. Les huit blocs de batterie qu'il a installés sur le "Solarwave" de 64 pieds de long, par exemple, ne nécessitent que 0,6 mètre cube d'espace. "En principe, ce sont les mêmes cellules qu'on trouve dans un Tesla. Nous avions l'impression d'avoir découvert un marché très intéressant."

Maintenant, il est temps pour les Carinthiens de transformer les yachts solaires en une entreprise lucrative. Des prototypes pour beaucoup d'argent ont finalement été construits par d'autres. Cependant, ils n'étaient presque jamais prêts pour la production en série. D'une part, on pensait qu'elles étaient trop grandes, de sorte qu'elles sont devenues trop chères, même pour des particuliers très riches. D'autre part, les fondateurs se sont enlisés parce qu'ils voulaient tout offrir d'un seul fournisseur et en même temps être un bureau d'études, une forge de design, un chantier naval et une société de marketing.

Mais cela n'a jamais été exactement l'intention des Köhler : "Nous ne voulions en aucun cas devenir un fournisseur complet. La construction de yachts est une activité beaucoup trop complexe pour cela. C'est à nous de rassembler le savoir-faire." Les questions cruciales étaient : Quel chantier naval construit les navires ? Quel bureau d'études doit être à bord ? L'équipe centrale se compose d'une demi-douzaine de collaborateurs et le siège de Solarwave Yachts AG est transféré en Suisse pour des raisons fiscales. "Le bureau d'études est basé à Hambourg, le modèle de 64 pieds est encore en construction en Turquie, et nous avons chargé le chantier naval germano-chinois Mazarin German Yachts de construire les modèles de 55 et 72 pieds ", explique Köhler.

L'entreprise propose actuellement plusieurs variantes de modèles. Avec un entraînement purement électrique, le "Cruiser" est disponible en version économique (plongeur, vitesse jusqu'à dix nœuds) et en version "E-Power" pour des vitesses jusqu'à 20 nœuds (planeur avec deux moteurs électriques 135 kW). La troisième variante actuellement disponible est le modèle "Hybrid Power", dans lequel, en plus des deux moteurs électriques, sont installés deux puissants moteurs diesel qui, ensemble, assurent l'entraînement. "Selon votre humeur, les moteurs électriques peuvent être entraînés presque indéfiniment à des vitesses inférieures. Si les choses doivent aller plus vite, le générateur diesel peut être démarré si nécessaire ", explique Köhler.

Le "Solarwave Sailor" a une option supplémentaire : il peut même être utilisé pour régler les voiles. "Par vent fort, on peut traverser les océans à plus de dix nœuds." Le gréement du Sailor peut être équipé de l'entraînement hybride série du "Cruiser" et du "E-Power" ainsi que des groupes diesel de la version "Hybrid-Power".

"Tous les modèles sont configurés de manière à être totalement autonomes dans des conditions " normales ", comme c'est le cas dans les régions de vacances et de loisirs normales. Pendant des mois, promet Köhler. Une installation photovoltaïque de 15 kilowatts fabriquée en Autriche par DAS-Energy assure non seulement le fonctionnement du moteur électrique, mais aussi celui des appareils électriques à bord. Une armada entière de piles au lithium stocke l'électricité et la garde prête à être récupérée. La capacité de la batterie ainsi que la conception des moteurs dépendent des exigences de l'acheteur - chaque Solarwave est un produit sur mesure. Selon Köhler, même si l'acheteur du yacht veut beaucoup de batteries, il y a encore de la place pour un garage annexe de 4,5 mètres de long, une cuisine complète, un salon, trois ou quatre cabines d'invités à côté de la cabine pour l'équipage, deux bains de soleil et une table généreuse pour manger dehors. Afin de consommer le moins d'électricité possible pour la propulsion, la coque du navire est faite de fibres composites de carbone super légères.

Le petit générateur diesel, qui fait même partie de l'équipement du pur-sang "E-Cruiser", n'est une assurance que dans le cas où le moteur électrique ne reçoit pas assez de jus des cellules solaires après tout. Après tout, personne ne veut traverser la haute mer sans un système de propulsion. Köhler espère qu'à l'avenir, ni le générateur de secours pour le pur "E-Cruiser", ni les moteurs diesel plus puissants pour la variante hybride - comme pour les voitures - ne seront nécessaires : "Les panneaux de la prochaine génération produiront suffisamment d'énergie électrique et les batteries plus puissantes pourront alors la stocker sans problème pendant une plus longue période.

En parlant de la prochaine génération. Köhler attache une grande importance au fait que ses yachts puissent être rééquipés. A l'avenir, les batteries au lithium seront moins chères et auront une densité énergétique plus élevée. Cela permet de parcourir de plus longues distances à des vitesses plus élevées. "Le remplacement coûte actuellement environ cinq pour cent du coût total du yacht, dans quelques années, il sera encore moins cher", explique le Carinthien. "Les panneaux solaires peuvent être remplacés tout aussi facilement dans quelques années, lorsque de nouvelles cellules à rendement nettement plus élevé seront disponibles - on parle ici d'environ 0,5 % du coût total du bateau.

Le prix de base d'un yacht solaire de 55 pieds est légèrement inférieur à 1,2 million d'euros. "Ce n'est pas plus cher qu'un yacht à moteur conventionnel." Le modèle de 64 pieds de long coûte près de deux millions d'euros. Entre-temps, la demande pour les yachts autrichiens est forte, le carnet de commandes pour tous les modèles est bien rempli, en partie complet : "Nous avons déjà livré une demi-douzaine de bateaux, une demi-douzaine sont déjà en construction, d'autres yachts ont été commandés. Notre chantier naval turc, qui construit la variante 64 pieds, est complet jusqu'en 2020."

Après un "zéro noir" dans les années 2015/2016, 2017 serait "pour la première fois dans le noir". Cependant, il ne pouvait pas dire avec certitude combien de millions d'euros d'investissements de démarrage il avait levés : "Beaucoup était un passe-temps, une plaisanterie privée au début". Entre-temps, il y a eu les premiers imitateurs qui ont poursuivi un modèle d'affaires similaire. "Un yacht à moteur solaire complètement autonome et en état de navigabilité peut être proposé à l'heure actuelle, mais personne d'autre que nous en série", souligne-t-il.

Ses acheteurs findet Solarwave principalement en Europe et aux Etats-Unis. Ceux-ci sont très techniques, appartiennent à l'avant-garde, qui préfère aussi Tesla. Et ils ont consciemment accepté que les yachts à moteur sur de longues distances sont encore nettement plus rapides que les yachts électriques. "Nous ne comparons même pas nos bateaux à un yacht à moteur diesel classique, qui produit beaucoup de bruit et de gaz d'échappement. Nos références sont les voiliers à voile, qui trop souvent tournent sous moteur. Et leurs vitesses et leurs distances, on s'en sortira toujours."

Il était aux Baléares cet été depuis six semaines, avec des invités, la climatisation allumée, plus de 60 milles nautiques en une journée, parfois aussi à plein régime, ce qui correspond à environ 11 nœuds pour le "Solarwave 64 Cruiser". Il a dit qu'il se débrouillait complètement sans diesel. Et pendant la traversée d'Ibiza à Carthagène (135 milles nautiques), le générateur n'avait fonctionné que six heures dans la nuit : "A vitesse réduite, nous n'en aurions même pas eu besoin".

Il est évident que l'avenir de l'énergie solaire a également commencé dans le secteur de la plaisance. "Et ce qu'il y a de mieux, c'est qu'elle est plutôt rapide."

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Comment les moteurs électriques conquièrent les lacs et les mers.

Les expériences avec les moteurs électriques ne se limitent pas aux yachts. En 2012, le constructeur suisse Planet Solar a présenté le "Tûranor", le plus grand catamaran solaire jamais construit avec 100 tonnes. Pour la première, il y avait une entrée dans le Livre Guinness des records. Aujourd'hui, le "Tûranor" est utilisé pour des expéditions scientifiques. Les chercheurs apprécient le fait que des échantillons peuvent être prélevés en mer sans être pollués par les gaz d'échappement des navires. Cependant, les scientifiques n'ont pas beaucoup d'espace à cet endroit. Pour atteindre une vitesse de cinq noeuds, le "Tûranor" a besoin de 29000 modules solaires en silicium. Ils couvrent une grande partie de la surface du navire à l'aide de porte-à-faux. Il est donc clair que les yachts solaires ont encore un long chemin à parcourir avant de devenir des paquebots de croisière ou même des cargos. Pour conduire un porte-conteneurs transportant jusqu'à 150000 tonnes de fret avec des moteurs électriques à énergie solaire, il faudrait aujourd'hui des terrains de football entiers sur des panneaux de pont. Gérard D'Aboville, capitaine du "Tûranor", a déclaré dans une interview : "Personnellement, je ne pense pas que l'énergie solaire soit adaptée aux grands navires et au trafic marchandises. Ce serait un rêve, mais un rêve fou. Vous n'auriez pas assez d'énergie." La construction du "Tûranor" n'était donc qu'un geste symbolique. Plus intéressant encore est le premier car-ferry au monde, et à ce jour le seul à propulsion électrique, que Siemens a développé en collaboration avec le chantier naval norvégien Fjellstrand. Le bateau électrique mis en service au printemps 2015 ne dispose pas de panneaux solaires, mais grâce à l'électricité verte de Norvège, il n'émet pas non plus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. C'est l'ingénieur norvégien Siemens Odd Moen qui a pris les rênes de l'entreprise, dont la vision est devenue réalité après des années de bricolage et d'innombrables essais en laboratoire. "Depuis plus de 100 ans, il existe des sous-marins alimentés par batterie qui fonctionnent uniquement à l'électricité ", explique M. Moen. "Nous nous sommes demandé : "Pourquoi ce concept d'entraînement ne peut-il pas remonter à la surface ? L'impulsion décisive est venue du ministère norvégien des Transports, qui est responsable de toutes les routes maritimes du pays. Elle a annoncé un concours pour développer le ferry le plus respectueux de l'environnement. Le prix : La concession pour la liaison par ferry entre les villages Lavik et Oppedal dans le Sognefjord. Des navires diesel conventionnels, dont le permis d'exploitation a expiré en 2015, y ont été exploités. Selon le plan du ministère, le moins de bruit et de polluants possible devrait perturber l'idylle. Aujourd'hui, un traversier entièrement électrique traverse le fjord 34 fois par jour. L'"Ampère" dure environ 20 minutes pour parcourir les six kilomètres. Le navire de 80 mètres de long est entraîné par deux moteurs électriques de 450 kilowatts chacun, qui aspirent l'énergie des batteries lithium-ion. La capacité totale de la batterie de 1000 kilowattheures est juste assez pour une poignée de voyages entre les deux communautés du fjord. Les ingénieurs ont résolu le problème de portée en un tour de main. "Entre chaque voyage en ferry, les batteries du navire sont rechargées dans le port ", explique Moen : " Il reste dix minutes pour cela, pendant que les passagers et les voitures débarquent. Sur les voies navigables intérieures, les moteurs à combustion appartiennent presque au passé. En Allemagne et en Autriche, de nombreux lacs équipés de brûleurs ne peuvent plus ou peu naviguer. En outre, une infrastructure de charge suffisante existe depuis longtemps dans cette région. L'entrepreneur de Starnberg Christoph Ballin avec sa Torqeedo GmbH est devenu le leader mondial dans ce segment (Private wealth issue 03/2015). Même les élégants bateaux suisses de luxe en bois de Boesch ont récemment été livrés avec un moteur électrique. Markus Boesch, directeur junior du chantier naval zurichois, déclare : "Malgré un supplément de prix, les surfeurs électriques représentent déjà un tiers du chiffre d'affaires. Bien sûr, ce n'est vraiment écologique que si l'électricité de la prise provient de sources d'énergie renouvelables. Les moteurs électriques de 80 kilowatts (108 ch) installés par Boesch génèrent une vitesse de près de 55 kilomètres à l'heure. L'un des pionniers de l'e-mobilité sur les eaux (intérieures) est la société berlinoise SolarWaterWorld AG, fondée en 2001 et issue de l'ancien Institut pour la construction navale solaire. Depuis 2011, l'entreprise propose le "SunCat 46", selon sa propre déclaration "le premier yacht solaire de plus grande taille au monde sans émissions à être produit en série". La version de base de ce yacht de 14 mètres, qui coûte environ un million d'euros, a été conçu par Juan Carlos Espinosa et est construit en coopération avec le constructeur taïwanais Horizon. Il dispose d'une grande surface de toit sur laquelle sont montés les modules solaires Solon d'une puissance totale pouvant atteindre six kilowatts. La puissance des modules est suffisante pour générer le courant de traction nécessaire et une puissance suffisante pour les systèmes embarqués avec deux moteurs électriques Kräutler silencieux et à faibles vibrations. L'énergie est stockée dans des batteries qui fournissent l'énergie nécessaire à la propulsion ou à la vie à bord. Grâce à l'énergie solaire, le bateau a une autonomie quasi illimitée - tant que le soleil brille. Par temps nuageux, l'autonomie tombe à huit heures. Et cela n'est possible que si la vitesse maximale de 14 kilomètres à l'heure n'est pas atteinte. Le plus grand défi des voiliers solaires "normaux" et minces est de pouvoir monter suffisamment de panneaux. C'est pourquoi la plupart des fournisseurs utilisent le catamaran. Une alternative pourrait être d'intégrer des cellules solaires directement dans les voiles. PowerSails est l'un de ces systèmes. Il a été développé par Alain Janet, propriétaire du voilier britannique France. Chaque mètre carré de matériau peut produire 100 watts de puissance par jour et n'a même pas besoin de lumière solaire directe. Bien sûr, cela ne fonctionne que si les conditions de vent permettent de régler les voiles. Comme ce n'est pas toujours le cas, les experts préconisent également des solutions hybrides pour ces modèles. Au moins jusqu'à ce que les cellules solaires deviennent encore plus petites et prennent moins de place. Une variante intéressante - en plus de l'utilisation d'un moteur à combustion - est l'utilisation de l'énergie éolienne, qui produit de l'électricité à bord en utilisant des hélices.

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Auteur : Dr. Günter Kast

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