Pour dimensionner un groupe électrogène marin, répertoriez toutes les charges en courant alternatif pouvant fonctionner simultanément, ajoutez la pointe de démarrage du plus gros moteur ou compresseur, puis choisissez un groupe dont la puissance principale nominale place la charge normale de fonctionnement à environ 50–80 pour cent de sa capacité. Sur les bateaux, cela correspond généralement à quelques kW pour un petit bateau de croisière et à plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kW pour les bateaux de travail et les navires, sur lesquels au moins deux groupes électrogènes auxiliaires sont normalement installés.
Points essentiels
- Un groupe électrogène marin se compose d'un moteur à régime constant couplé à un alternateur, avec un refroidissement marin, un échappement humide ou refroidi par eau, des commandes et un châssis commun.
- Les groupes électrogènes tournent à un régime fixe correspondant à leur fréquence : avec un alternateur à quatre pôles, 1500 rpm donnent 50 Hz et 1800 rpm donnent 60 Hz.
- La puissance d'un groupe électrogène est exprimée en kW à un facteur de puissance indiqué, généralement 0.8 ; les kVA correspondent donc aux kW divisés par 0.8 ; ISO 8528-1 définit les puissances nominales continue, principale et de secours.
- Les moteurs électriques à démarrage direct absorbent généralement, pendant un instant, environ six fois leur courant de fonctionnement, ce qui détermine souvent la taille du groupe électrogène.
- Le gazole est le carburant habituel des groupes électrogènes de bateau ; les groupes à essence nécessitent des composants protégés contre l'inflammation et présentent un risque plus élevé lié au monoxyde de carbone.
- Les navires soumis à SOLAS doivent disposer d'au moins deux groupes électrogènes principaux, dimensionnés pour maintenir les services essentiels si l'un des groupes s'arrête.
Qu'est-ce qu'un groupe électrogène marin ?
Un groupe électrogène marin, souvent désigné simplement comme groupe marin, est un ensemble moteur-alternateur conçu pour produire du courant alternatif à bord. Il se distingue d'un groupe terrestre par son refroidissement, son échappement, son montage et ses dispositifs de sécurité.
Un groupe électrogène diesel marin comprend généralement :
- Un moteur diesel à régime constant doté d'un régulateur qui maintient la fréquence stable lorsque la charge varie.
- Un alternateur, généralement sans balais, avec un régulateur automatique de tension.
- Un refroidissement par échangeur thermique ou par refroidisseur de coque, avec une pompe à eau brute sur les groupes à échangeur thermique.
- Un collecteur d'échappement refroidi par eau et un coude d'échappement humide, qui maintiennent des températures de surface sûres dans un espace fermé.
- Un châssis commun sur supports antivibratoires, parfois équipé d'un capot insonorisant.
- Des commandes et protections, notamment des arrêts de sécurité en cas de basse pression d'huile ou de température élevée.
Sur les navires, le moteur entraînant l'alternateur est appelé moteur auxiliaire, afin de le distinguer du moteur principal de propulsion. Les mêmes familles de moteurs remplissent souvent les deux fonctions : le moteur de type 6BT pour groupe électrogène et usage marin est fabriqué en versions de propulsion et de groupe électrogène à régime constant, comme l'explique en détail notre comparatif 6BT et 6CTA8.3.
Comment dimensionner un groupe électrogène marin ?
Dimensionnez le groupe pour la plus grande combinaison de charges susceptible de fonctionner simultanément en pratique, ajoutez les pointes de démarrage, puis prévoyez une marge. Suivez ces étapes :
- Répertoriez toutes les charges en courant alternatif avec leur puissance en fonctionnement, en watts ou en kW : climatisation, chauffe-eau, cuisson, chargeurs de batteries, pompes, treuils, réfrigération et électronique.
- Déterminez quelles charges fonctionnent simultanément. Un chauffe-eau et une plaque à induction peuvent ne jamais être utilisés en même temps que la climatisation à pleine charge ; un système de gestion de charge peut imposer cette restriction.
- Ajoutez la plus forte pointe de démarrage. Les compresseurs et les pompes absorbent plusieurs fois leur courant de fonctionnement pendant une ou deux secondes lors d'un démarrage direct.
- Visez une charge de 50–80 pour cent. Recherchez une charge normale de fonctionnement comprise entre environ la moitié et les trois quarts de la puissance principale nominale du groupe.
- Évitez le fonctionnement prolongé à faible charge. Un groupe électrogène diesel fonctionnant longtemps en dessous d'environ 30 pour cent de charge peut subir un encrassement par imbrûlés, avec du carburant non brûlé et du carbone dans l'échappement et l'huile.
- Vérifiez la tension et la fréquence d'alimentation des équipements : 230 V/50 Hz ou 120/240 V/60 Hz sur les petites embarcations, et 400 V/50 Hz ou 440–480 V/60 Hz en triphasé sur les plus grands navires.
Le tableau ci-dessous présente un exemple de liste de charges pour un yacht à moteur ou un bateau de transport d'équipage de 15–20 m. Les valeurs réelles varient selon les équipements ; utilisez donc les valeurs des plaques signalétiques.
| Charge | Puissance habituelle en fonctionnement | Comportement au démarrage |
|---|---|---|
| Climatisation marine, unité de 12000 BTU/h | Environ 1.0–1.3 kW | Pointe du compresseur correspondant à plusieurs fois le courant de fonctionnement |
| Chauffe-eau | 1.2–1.5 kW | Charge résistive, sans pointe |
| Plaque de cuisson à induction, deux foyers | 2–3.5 kW | Charge résistive-électronique, sans forte pointe |
| Chargeur de batteries | 0.5–2 kW | Faible courant d'appel |
| Réfrigérateur et congélateur | 0.2–0.5 kW chacun | Pointe du compresseur à chaque cycle |
| Pompe haute pression de dessalinisateur | 1–3 kW | Pointe de démarrage du moteur |
Dans cet exemple, deux unités de climatisation, le chauffe-eau, les chargeurs et la réfrigération fonctionnant ensemble totalisent environ 6–8 kW, et la pointe de démarrage d'un compresseur en supplément oriente vers un groupe d'environ 10–12 kW. Notre guide de dimensionnement des groupes électrogènes diesel détaille davantage les calculs en kW et en kVA.
Quelle est la différence entre kW, kVA, puissance principale et puissance de secours ?
Le kW exprime la puissance active fournie par le groupe ; le kVA exprime la puissance apparente que l'alternateur doit supporter, y compris le courant réactif absorbé par les moteurs. Au facteur de puissance nominal standard de 0.8, un groupe électrogène de 100 kW correspond à un groupe de 125 kVA.
ISO 8528-1 définit les puissances nominales utilisées pour les groupes électrogènes :
| Catégorie de puissance ISO 8528-1 | Signification | Utilisation marine habituelle |
|---|---|---|
| Puissance continue (COP) | Charge constante, nombre d’heures illimité | Groupes électrogènes de service du navire alimentant une charge de base constante |
| Puissance principale (PRP) | Charge variable, nombre d'heures illimité, charge moyenne sur 24 h ne dépassant pas 70 pour cent de la PRP | La plupart des groupes électrogènes de navire, dont la charge varie au cours de la journée |
| Puissance à durée de fonctionnement limitée (LTP) | Jusqu'à 500 heures par an | Rarement utilisée à bord |
| Puissance de secours d’urgence (ESP) | Charge variable, jusqu'à 200 heures par an, pendant les coupures ou les essais | Groupes électrogènes de secours |
La puissance du moteur d'un groupe électrogène est généralement indiquée séparément, souvent selon ISO 3046-1. Comme le rendement de l'alternateur se situe habituellement autour de 88–95 pour cent, la puissance brute du moteur en kW doit être supérieure à la puissance électrique du groupe en kW.
Dois-je choisir un groupe électrogène marin diesel ou à essence ?
Choisissez le diesel pour presque tous les navires commerciaux et pour tout bateau transportant déjà du gazole pour ses moteurs principaux. Les groupes électrogènes diesel consomment moins de carburant par kWh, durent plus longtemps à forte charge et évitent le stockage d'essence à bord.
Un groupe électrogène marin à essence peut être pertinent sur les petits bateaux à motorisation essence qui souhaitent éviter un second carburant. Il impose deux obligations supplémentaires. Premièrement, l'installation doit utiliser des composants électriques protégés contre l'inflammation dans le compartiment moteur ; aux États-Unis, cela est exigé pour les bateaux de plaisance par 33 CFR 183 et également prévu par les normes ABYC. Deuxièmement, les moteurs à essence produisent beaucoup plus de monoxyde de carbone que les diesels ; des détecteurs de CO dans les espaces habitables (ABYC A-24, détecteurs testés selon UL 2034) et une inspection régulière de l'échappement sont donc essentiels.
Comment les moteurs auxiliaires sont-ils organisés sur les navires ?
Sur les navires soumis au chapitre II-1 de SOLAS, la source principale d'énergie électrique doit comprendre au moins deux groupes électrogènes, dimensionnés de manière que, si l'un d'eux s'arrête, les autres puissent encore alimenter les services nécessaires à la propulsion et à la sécurité. Une source de secours autonome, généralement un groupe électrogène de secours situé au-dessus du pont continu le plus élevé et à l'extérieur du local principal des machines, assure leur relève.
Les configurations pratiques sur les bateaux de travail et les petits navires comprennent :
- Deux ou trois groupes identiques, permettant d'en faire fonctionner un, d'en garder un en réserve et d'en entretenir un autre.
- Un groupe de port plus petit pour les faibles charges nocturnes, afin d'éviter de faire fonctionner un grand groupe à faible charge.
- Des alternateurs d'arbre entraînés par le moteur principal ou le réducteur sur les navires effectuant de longues traversées à régime stable.
- Un fonctionnement en parallèle avec partage de charge, permettant de démarrer et d'arrêter les groupes selon l'évolution de la demande.
Pour les navires classés, le moteur auxiliaire, l'alternateur et le tableau électrique nécessitent normalement une approbation de classe, et les moteurs de plus de 130 kW équipant des navires soumis à l'annexe VI de MARPOL doivent disposer d'un certificat EIAPP. La standardisation sur une même famille de moteurs pour la propulsion et les groupes électrogènes simplifie la gestion des pièces de rechange, une approche utilisée dans le projet de fourniture de moteurs à un assembleur de groupes électrogènes.
Qu'en est-il des groupes électrogènes pour petits bateaux et voiliers ?
Les petits groupes électrogènes marins pour les bateaux de moins d'environ 12 m offrent généralement une puissance d'environ 2 à 8 kW. Les plus petits groupes électrogènes diesel marins sont des unités compactes à un à trois cylindres pouvant être installées sous le plancher du cockpit ou dans un coffre arrière.
Avant d'installer un groupe électrogène sur un petit bateau, évaluez si les charges le justifient. Sur un voilier, le groupe sert principalement à recharger les batteries, et un alternateur moteur de forte puissance, des panneaux solaires et un parc de batteries au lithium avec un onduleur peuvent répondre au même besoin avec moins de poids et d'entretien. La climatisation, la cuisson électrique et les dessalinisateurs sont les charges qui rendent généralement un groupe électrogène intéressant.
Pour les bateaux plus grands et les bateaux de travail, les moteurs diesel marins compacts de la catégorie 40–75 kW, tels que le moteur marin TD226B-3C de 40 kW, illustrent la taille de moteur concernée ; confirmez sur la fiche technique si un modèle donné est fourni en version de propulsion ou en version de groupe électrogène à régime constant.
Combien coûte un groupe électrogène marin ?
Le prix d'un groupe électrogène marin dépend principalement de sa puissance, du type de refroidissement, de la présence éventuelle d'un capot insonorisant, des fonctions de commande et de couplage en parallèle, de la certification de classe et du niveau d'émissions. L'installation, l'échappement, les conduites de carburant et les travaux sur le tableau électrique peuvent augmenter sensiblement le coût du matériel ; comparez donc les devis à périmètre identique.
MARS fournit des moteurs diesel aux constructeurs de groupes électrogènes et pour les applications auxiliaires marines, effectue des essais de fonctionnement des moteurs avec un rapport écrit et une vidéo avant expédition, et expédie FOB ou CIF Shanghai. Pour dimensionner un groupe et obtenir un devis, envoyez votre liste de charges et les caractéristiques de votre navire.
Questions fréquentes
De quelle puissance de groupe électrogène marin ai-je besoin ?
Additionnez la puissance en fonctionnement de toutes les charges utilisées simultanément, ajoutez la plus forte pointe de démarrage d'un moteur, puis choisissez un groupe dont la puissance principale nominale place la charge normale à environ 50–80 pour cent. Les petits bateaux de croisière nécessitent souvent 4–8 kW ; les bateaux équipés de plusieurs unités de climatisation nécessitent couramment 10–25 kW.
Quelle est la différence entre un groupe électrogène marin et un groupe électrogène classique ?
Un groupe marin utilise un refroidissement par échangeur thermique ou par refroidisseur de coque, un échappement refroidi par eau, des matériaux résistants à la corrosion et des arrêts de sécurité adaptés à un compartiment moteur fermé. Un groupe terrestre possède généralement un refroidissement par radiateur et un échappement sec et chaud, dangereux sous le pont.
Qu'est-ce qu'un moteur auxiliaire sur un navire ?
Un moteur auxiliaire est tout moteur embarqué autre que le moteur principal de propulsion, le plus souvent le moteur diesel entraînant un alternateur. Les navires soumis à SOLAS disposent normalement d'au moins deux groupes électrogènes auxiliaires.
Puis-je faire fonctionner un groupe électrogène en permanence à faible charge ?
Faire fonctionner un groupe électrogène diesel pendant de longues périodes en dessous d'environ 30 pour cent de charge peut provoquer un encrassement par imbrûlés, une accumulation de calamine et une dilution de l'huile par le carburant. Choisissez un groupe plus petit ou ajoutez un groupe de port si votre charge de base est faible.
Utilise-t-on les kW ou les kVA pour dimensionner un groupe électrogène de bateau ?
Déterminez la charge en kW, puis vérifiez que la puissance nominale en kVA de l'alternateur couvre les charges des moteurs ; avec un facteur de puissance de 0.8, les kVA correspondent aux kW divisés par 0.8. Les charges comportant une forte proportion de moteurs peuvent être limitées par les kVA et le courant de démarrage plutôt que par les kW.
