Problème de batterie résolu

Depuis cet été, la MGSU recharge ses batteries LiPo avec de l'énergie propre. L'idée d'électrifier le col du Kistenpass remonte déjà à de nombreuses années.

Jusqu'au début des années 2000, le moteur à combustion interne dominait l'aéromodélisme motorisé en tant que mode de propulsion le plus efficace. En l’espace de quelques années seulement, la propulsion électrique s’est imposée comme le mode de propulsion principal dans le domaine de l’aéromodélisme. Malgré tous ses avantages, la recharge des batteries LiPo sur l’aérodrome représente toutefois un défi de taille.

Disposer d’une borne de recharge sur le terrain d’aviation présenterait donc de nombreux avantages :

• une plus grande flexibilité en termes de nombre de vols et de gestion des batteries
• Moins de batteries LiPo à emporter
• Les batteries LiPo sont utilisées plus intensivement, ce qui a souvent un effet positif sur leur durée de vie.

Il y a environ deux ans, les services municipaux de Winterthur ont été contactés pour obtenir un devis concernant un raccordement électrique. Les études ont abouti à un montant d’environ 170 000 CHF. Compte tenu de ce prix, l’idée a rapidement été abandonnée. Un article paru dans le magazine «Modellflugsport», rédigé par le club MG Gossau (ZH) et traitant de la recharge à 3C, a incité certains membres à se pencher à nouveau sur la question des batteries vides à l’aérodrome. C’est ainsi que les choses ont pris leur cours. Au printemps 2018, les premiers concepts d’alternatives ont été discutés au sein du comité. Concrètement, les travaux ont commencé pour le

Proposition déposée en octobre 2018. Lors de l'assemblée générale de janvier 2019, le projet « Énergie solaire » a ensuite été présenté et adopté à une nette majorité.

• Budget du projet : 15 000 CHF
• Réalisation d'une installation photovoltaïque avec des accumulateurs servant de stockage intermédiaire et des raccordements basse tension pour les chargeurs.
• Mise en service à l’été 2019.

À partir de mars, tout s’est enchaîné très rapidement. L’équipe du projet, composée de 6 membres, a dès lors travaillé jour et nuit avec passion à la planification et à la mise en œuvre afin de respecter le calendrier serré fixé pour l’été. Au cours du projet, il a fallu relever plusieurs défis :

• Pour respecter le calendrier, l’installation ne devait pas nécessiter de permis de construire
• Orientation du toit vers l’est et l’ouest, avec un ombrage causé par des arbres du côté le plus favorable (à l’est)
• Montage des panneaux et conception de la structure du toit
• Choix et capacité des batteries : les batteries LiFePO4, très adaptées et résistantes aux cycles, sont très coûteuses ; les batteries au plomb-gel ont des performances moindres et une durée de vie relativement courte ; les batteries LiPo sont plus délicates à manipuler et moins robustes mécaniquement que les LiFePO4, mais elles sont en revanche moins chères. Les régulateurs de charge et les systèmes de surveillance des batteries sont généralement conçus pour les batteries au plomb et LiFePO4.
• Système de gestion de batterie (BMS) avec équilibreur
• Protection contre les incendies, sécurité lors de la manipulation des batteries LiPo
• Temps nécessaire au montage
• Visualisation intuitive des données grâce à un logiciel open source

La question de la batterie s'est avérée être le plus grand casse-tête. Finalement, l'équipe de projet a décidé d'utiliser des cellules LiPo équipées d'un équilibreur spécialement conçu comme système de stockage d'énergie. Celles-ci ont en effet pu être achetées à un prix avantageux au sein même du club, car elles étaient initialement destinées à un véhicule électrique. Après des analyses approfondies, nous sommes parvenus à la conclusion que les risques étaient maîtrisables. L'équilibreur a été conçu autour de la puce BMS BQ78PL116 (conception de référence adaptée de Texas Instruments). Cependant, le choix des régulateurs de charge et des systèmes de surveillance de batterie a de nouveau été limité par le fait que la plupart des systèmes sont conçus pour des batteries au plomb ou LiFePO₄. La tension nominale de 3,7 V nécessite d’autres courbes caractéristiques et limites de tension. Les produits Victron Solar de la gamme SMART ont en revanche pu être parfaitement adaptés à nos exigences grâce à leurs options de programmation personnalisées. Les batteries sont installées dans leurs propres boîtiers, par groupes de 8 cellules, dans un châssis renforcé, séparé de l’armoire électrique. Cela permet un accès facile en cas de travaux d’entretien éventuels et protège le club-house des conséquences d’une décharge excessive d’une cellule. De plus, afin de préserver les batteries et d’augmenter leur durée de vie, celles-ci fonctionnent entre 40 et 70 % de leur capacité (3,75 à 3,9 V/cellule). La capacité requise a été obtenue en doublant le nombre de cellules par rapport au concept initial. Si jamais les batteries venaient à se décharger et ne pouvaient donc pas être rechargées, le site Internet du club fournit en temps réel des informations sur l’état de charge actuel des batteries. Cela permet de se renseigner sur la situation de charge sur place avant de partir de chez soi.

Nous utilisons un régulateur de charge MPPT (Max Power Point Tracking) moderne associé à un optimiseur de puissance, car cette combinaison permet d'exploiter au mieux la puissance des panneaux solaires. Ainsi, les effets de la température et de l'ombrage ont moins d'importance et les panneaux solaires peuvent fonctionner à leur point de fonctionnement optimal avec un rendement maximal. Une nouvelle surface de rangement spacieuse a été aménagée sur la façade extérieure du refuge de l'association afin de créer de la place pour les chargeurs et les batteries. De plus, un coffret de raccordement verrouillable, offrant six possibilités de raccordement par tension (12 V/24 V), a été installé. Le montage des panneaux solaires était prévu pour le samedi 29 juin 2019. La météo n’aurait pas pu être meilleure : un ciel d’un bleu éclatant, du soleil et une température élevée. L’équipe du projet et quelques bénévoles se sont donc retrouvés à 8 h à l’aérodrome. Le matériel a été rapidement déballé, les travaux préparatoires effectués, et très vite, le montage des panneaux solaires a commencé. Grâce à une bonne préparation et à l’aide de tous, nous avons pu constater le résultat de notre travail peu après midi. Les étapes suivantes, prévues dans les jours suivants, consistaient à réaliser le câblage (professionnel) des différents composants.

Selon les estimations, le comité directeur, l'équipe de projet ainsi que certains membres de la MGSU ont consacré plus de 1 100 heures à ce projet, et le coût total de l'installation technique s'élève à près de 14 500 CHF. Au final, nous avons obtenu une solution optimale adaptée à notre situation et offrant le meilleur rapport coût-efficacité pour nos besoins. L'installation est en service depuis le mois d'août et connaît une demande croissante en courant de recharge sur l'aérodrome de modélisme. Elle est utilisée quotidiennement et dispose d'une réserve suffisante pour l'avenir.
Le 8 septembre, la station de recharge a été inaugurée (sous la pluie) à l’occasion de la « Journée portes ouvertes du club » du groupe d’aéromodélisme. Le mauvais temps n’a toutefois pas empêché les membres de célébrer cet événement autour de saucisses et de bière, et de tester la station de manière approfondie malgré les intempéries. Depuis, la station de recharge a fait ses preuves et a toujours disposé jusqu’à présent de suffisamment d’« énergie » pour nos batteries de vol déchargées. Au nom du MG Sulzer, je tiens à remercier les fédérations faîtières NOS, SMV et ZKS pour leur généreux soutien financier.