CHOIX DES BATTERIES EN CAMPING-CAR
1-Détermination de la consommation électrique journalière:
Relever la puissance en Watt de chaque consommateur sur sa plaque de baptème.
Multiplier la valeur notée par le nombre d'heures d'utilisation journaliere
exemple : en situation estivale :
TV - 30W pendant 3 heures soit (30 X 3) 90Wh
Eclairage - 4 points lumineux de 10W unitaire pendant 2 heures soit (10 x 4 x 2) 80Wh
Recepteur numerique 20W pendant 3 heures soit (20 x 3) 60Wh
Pompe à eau 1 de 36W pendant .5 heure soit (36 x .5) 18Wh
Frigo à compression 40W pendant 12 heures soit (40 x 12) 480Wh
Notebook 80W pendant 2 heures soit (80 x 2) 160Wh et ainsi de suite.
NB : en situation hivernale il faut ajouter la consommation journaliere d'énergie du chauffage qui dans le cas par exemple d'un Truma C4002 s'eleve en moyenne à 375Wh.
Voir ces calculateurs :
http://www.fr.varta-automotive.com/content/produkte/antrieb_beleuchtung/rechner_womo.php
ou
http://www.efoy.de/index.php?option=com_energycalculator&task=view&id=65&Itemid=105&lang=fr
ou
http://www.lifelinebatteries.com/rvsizing.php 2
2-Determination de la production électrique
Additionner tous les Wh trouves. Dans l'exemple précédent (hors hiver) : 90 + 80 + 60 + 18 + 480 + 160 = 888Wh
Ceci représente l'énergie que devra fournir le systeme de production d'énergie aux ou à la batterie.
Supposons que ce systeme de production d'énergie ne soit constitue que de panneaux solaires monocristallins. Les panneaux monocristallins ont un meilleur rendement que les panneaux polycristallins par faible intensite lumineuse. A puissance égale un monocristallin produit plus d'énergie journaliere qu'un polycristallin.
Avec un panneau polycristallin il faut donc choisir une puissance superieure autrement dit une surface plus grande pour obtenir la même quantite d'énergie journellement. Donc pour que le panneau polycristallin soit financierement plus interessant il faut qu'a quantite d'energie fournie journellement il soit moins cher.
Les calculs suivant sont faits pour la période estivale. (En periode hivernale les capacites de production étant trois fois moindres qu'en éte il faudrait trois plus de surface de panneaux qu'en été!
En hiver il faut donc éliminer la solution réfrigerateur à compression et faire fonctionner la ventilation du chauffage avec parcimonie ou avoir une source exterieure 230V).
Dans l'Europe du Nord un panneau à plat de 100W fournit ~300Wh. Il faut donc installer 888 / 300 * 100 = 296W soit quatre panneaux de 80W.
Dans l'Europe du Sud un panneau à plat de 100W fournit ~420Wh. Il faut donc installer 888 / 420 * 100 = 211W soit trois panneaux de 80W.
En Afrique un panneau à plat de 100W fournit ~600Wh. Il faut donc installer 888 / 600 * 100 = 148W soit deux panneaux de 80W.
Nota : un panneau de 80Wp à une masse d'environ 8kg. Si l'on veut utiliser un Générateur électrique en lieu et place des panneaux il faudra prévoir un générateur électrique de 900W qui devra fonctionner pendant 11h (courant fourni 8A)
Si l'on choisit une combinaison panneaux solaires et GE ou pile à combustible, une pile de capacite 600Wh/jour suffira ou en prevision des jours sans soleil une pile de 1200Wh. De même un GE de 900W suffira. Il permettra en outre de faire du bon cafe avec une cafetiere de 800W!
3-Determination du stockage de l'energie electrique
Choix de la batterie : il faut choisir des batteries type VRLA (valve regulated lead acid) à decharge profonde type gel ou mieux comme l'offre Mercedes AGM (absorbent glass mat) plutot qu'à électrolyte liquide pour ne pas avoir à être préoccupe par la surveillance du niveau de l’électrolyte. Pour en savoir plus sur les batteries AGM lire :
http://www.solairedesign.com/techbatterie.htm
ou
http://www.varta-automotive.com/fre/content/produits/agm.html
En effet ces batteries de service se trouvent géneralement dans les emménagements.
Or les batteries à électrolyte liquide degagent de l'hydrogène durant la chargeet hydrogene = Hinderburg = risque d'incendie!
Pour limiter ce risque il faudrait les mettre dans des bacs étanches avec dégagement d'air exterieur ce qui n'est pas toujours possible.
D'ou l'interet des batteries AGM dont les bacs sont étanches. Les batteries VRLA ont une duree de vie bien superieure aux batteries à électrolyte liquide et sont moins sujettes notamment pour les batteries AGM à la mort subite ce qui est appréciable pour les voyages au long cours.
Certains préferrent quand même choisir une batterie de démarrage plutot qu'une batterie à décharge profonde pour des raisons financieres pensant faire des economies. Je leur rappelle simplement qu'une batterie de demarrage est prevue pour fonctionner entre 100% et 80% pour une duree de vie de 500 cycles dans ces conditions et qu'en fait ce nombre de cycles sera reduit car elle fonctionnera en géneral entre 50% et 80% pour les raisons expliquees ci-apres et qu'en cas de décharge profonde elle est pratiquement irremediablemement perdue tandis qu'une batterie à décharge profonde est prevue pour fonctionner entre 100% et 50% pour une duree de vie de 1000 cycles dans ces conditions et peut subir une decharge de 80% sans dommage.
C'est la raison pour laquelle on dit qu'une batterie de 100Ah à décharge profonde à une capacite superieure à une batterie de demarrage de meme capacite theorique.
Une batterie à decharge profonde de 100Ah à une capacite theorique disponible de 50Ah tandis que la batterie de demarrage a une capacite disponible de 20Ah. Donc en cas de choix d'une batterie de demarrage au lieu d'une batterie gel ou AGM on devra choisir une batterie d'une capacite deux fois et demi superieure. En outre la batterie à décharge profonde pourra fournir au cours de sa duree de vie deux fois plus d'Amperes-heures qu'une batterie de demarrage.
Au total pour que le côut de la batterie de démarrage soit financierement plus interessante qu'une batterie gel ou AGM elle devra etre cinq fois moins chere. Il faut d'abord transformer les Wh en Ah.
Sachant que W = V x A, 888Wh valent 888 / 12 = 74Ah.
C'est ce que la ou les batteries de servitude devront donc etre capables de restituer journellement. Pour des raisons pratiques notamment le temps necessaire pour executer la phase absorption d'une charge, ainsi que la qualite du regulateur de l’alternateur, une batterie de servitude (contrairement à la batterie moteur) est rarement chargée à plus de 80% de sa capacité théorique. C'est pourquoi il faut prendre le temps de faire une charge complete (dite charge d’égalisation avec un courant egal à 5% de la capacite de la batterie en Ah) au moins une fois par mois pour limiter la sulfation (pour les voyages au long cours un GE de 200W suffit pour realiser ce complement de charge; l'alternateur moteur ne permet pas de realiser cette phase d'egalisation sur les batteries de servitude car sa regulation n'est pas prevue pour sauf si la charge des batteries de servitude se fait par un chargeur cellule à entree DC à regulation adéquate).
La meilleure façon de s’assurer qu’une batterie étanche VRLA est vraiment chargée à 100% (aucun acces à la mesure de la densite de chaque element), est de suivre le courant de charge pendant la phase d'absorption (il faut donc une installation avec un amperemetre sur chaque sortie du chargeur ou posseder une pince amperemetrique). Le courant de charge doit diminuer continuellement et se stabiliser par la suite : cela indique que la transformation chimique de la masse active est accomplie et que la batterie est complètement chargée. On considere que si le courant se stabilise pendant une heure la batterie est chargee. (Pour faire une mesure de tension apres la fin de charge il faut s'assurer que la batterie ne debite pas et attendre au moins cinq heures et souvent plus avant d'avoir une mesure valable)
Voici un tableau qui donne les etats de charge d'une batterie en fonction de son type :
Charge Voltage batterie à électrolyte liquide:
100% 12,7V
90% 12,6V
80% 12,5V
70% 12,4V
60% 12,3V
50% 12,2V
40% 12,1V
Charge Voltage batterie à électrolyte gélifiée
100% 12,80V
90% 12,72V
80% 12,64V
70% 12,56V
60% 12,48V
50% 12,40V
40% 12,32V
Une batterie à décharge profonde ne doit pas être vidée en dessous de 50% de sa capacité théorique car au-dela de 50% le nombre de cycles possibles charge-décharge diminue drastiquement bien qu'on puisse occasionnelement descendre jusqu'a 20% sans l'endommager.
A titre d'exemple une batterie capable de 1000 cycles décharge-charge si le DOD (depth of discharge) est limite a 50% tombera à 300 cycles si le DOD est de 80%.
De meme le courant de décharge ne devra pas depasser C / 20 (capacite de la batterie en Amperes/heure divise par vingt). Donc on dispose de 80% moins 50%, soit 30% de sa capacité pour les besoins quotidiens. Arrondissons à 1/3. La batterie doit donc avoir une capacité « C » de « 3 fois N » Ah, soit 74 x 3 = 222 Ah pour notre exemple.
Il sera probablement préferable de choisir deux batteries de 110Ah ou la capacite disponible sur le marche qui se raproche le plus de cette valeur calculee valeur à choisir préférablement par exces. Les raisons pour choisir deux batteries sont dues d'une part a la capacite massique des batteries : ~2.9kg/Ah. Donc une batterie de 222Ah pese 222 / 2.9 = ~77kg! D'autre part pour des raisons de securite si l'une des deux batteries s'effondre on peut esperer que la seconde reste encore disponible. Bien entendu si ces considerations ne sont pas un probleme une seule batterie peut se relever plus economique notamment du cote régulation. En conclusion un camping-car standard sans réfrigerateur à compression à besoin d'une batterie de 120Ah @ 20h et celui équipe d'un refrigerateur à compression de deux batteries de 120AH @ 20h.
Si l'on ne veut pas avoir de problemes avec ses batteries il ne faut jamais les faire fonctionner en parallele . Cela veut dire que les batteries doivent etre montees de telle sorte que lorsque l'une d'entre elles se décharge plus vite que les autres ces dernieres ne doivent pas pouvoir contribuer a la recharge de la batterie la plus faible. Si cette condition n'est pas realisee lorsque les batteries commencent à vieillir il y aura en permanence un echange d'energie entre les batteries et cela accelerera leur vieillisement et explique pourquoi dans certaines installations il faut remplacer les batteries à des frequences anormales.
Cette échange d'energie explique pourquoi même en l'absence de consommateurs on peut retrouver ces batteries déchargees plus vite que ce que le phenomene naturel d'autodécharge aurait produit si elles n'ont pas été isolées par l'intermediaire de coupe-batteries. Cela sera d'autant plus vrai que les batteries sont de types differents, batterie moteur du type demarrage et batteries auxiliaires du type à décharge profonde. La raison de ces transferts d'energie résulte du fait que deux batteries meme rigoureusement identiques au sens de meme marque, type, age, capacite, n'ont jamais exactement les memes resistances internes et que celles-ci divergent de plus en plus avec le temps. Cela se traduit concretement par le fait que le résulat de la mise en parallele de deux batteries identiques ne double pas la capacite utilisable. Par exemple deux batteries de 100Ah en parallele ne donneront pas une capacite resultante de 200Ah mais seulement de 160 a 170Ah meme neuves. En outre si au cours de la charge les batteries sont en parallele l'une des deux batteries sera chargee eventuellement a 100% et la seconde peut etre à 70% ce qui accelerera encore le phenomene de transfert d'energie entre les deux batteries et à son tour accelera le vieillisement et le deperissement des deux batteries. De plus ce sera toujours la meme batterie qui sera chargee a 100% ou a 70%. La batterie chargee à 70% ne sera donc jamais correctement désulfatee ce qui aussi accélèrera le phenomene de vieillisement et de transfert néfaste d'energie entre les deux batteries. Dans le cas de figure considéré on devra affecter l'une des deux batteries aux besoins des emmenagements et l'autre au frigo, les deux batteries étant interchangeables.
Un jeu de commutateurs permet d’affecter chaque batterie à l’une ou l’autre des charges ou à toutes les charges en cas de defaillance de l’une des deux ou de les isoler. En outre la batterie de démarrage sera cablée de telle sorte qu'elle ne puisse jamais alimenter les emménagements Pour la charge : à partir des panneaux solaires par l'intermediaire de regulateurs type PWM (pulse width modulation) STECA ou autres et d'un jeu de commutateurs permettant d’affecter chaque panneau à une batterie ou les deux panneaux à l'une ou l’autre des batteries + a partir de l'alternateur par l'intermediaire de repartiteurs de charge sans chute de tension (MasterVolt, SurePower, Drifgate, Victron,....) ou (meilleure solution) à partir de l'alternateur + convertisseur 12V/230V + chargeur à sorties multiples avec sondes de compensation de temperature et de tension (Victron Phoenix, Mastervolt Ivosmart) ou terre avec commutateur automatique terre/convertisseur.
Voir le temoignage de Maxip ici :
http://www.aidecampingcar.com/forumO/viewtopic.php?t=13126&start=45
ou de Lamrod ici :
http://users.skynet.be/lamrod/Dossier/couplage%20de%20batteries.htm
ou encore :
http://www.voilelec.com/notes/ener_bat.php
Pour plus d'information recuperer le livre "Energie sans limites" de chez Victron :
http://www.victronenergy.fr/TechnicalInfo/TechPDF/FRMultiPlussanslimites.pdf