A fundamental objective of Team Malizia’s Vendée Globe campaign is to spread the message of sustainability, to draw attention to climate change including its impact on the marine environment, and to participate actively in oceanic research, so as to help scientists to better understand ongoing changes to the earth’s climate. Our Malizia Ocean Challenge is already a great success in all its three fields – sailing, science and education – but this year we want to go one step further by making our IMOCA 60 completely emission-free. “Sail around the planet without leaving a trace of pollution” – that’s our aim!

Malizia 2 is currently being equipped with a custom-made solar system. Sail around the world – more than 24.000 nautical miles – without leaving a trace of pollution, that’s our aim. Photo credit: Jean-Marie LIOT

We have teamed up with SOLBIAN Solar and have been installing a fully custom-made, innovative solar system for Malizia 2 over the last months – a major step towards a zero-emission boat. So, a lot has been going on “behind the scenes”! We have asked Michael Körner from SOLBIAN Solar to talk us through the design process, mounting and technical specifications of the brand-new system on board.

Interview conducted by Yannick Kethers

Version française en bas.

Y.K.: First of all, installing a solar system on board an IMOCA 60 is a challenging project…

M.K.: In fact, we had to take a lot of factors into account given the difficult circumstances found on board: To begin with, the solar panels will be exposed to extreme weather conditions and salt water over a long period of time. We had to find suitable spaces for the panels: One objective for Malizia’s system was to keep the working deck clear of obstructions while gaining maximum solar power. In this respect, we had to consider shadowing of the panels, which is quite significant due to the large rig and sails. In the end, our system must fulfil a number of requirements: Being resistant, light, reliable, well-performing and easy-to-handle.

In search of suitable places for the solar panels: The working deck remains clear of obstructions, while maximum solar power is gained.

Y.K.: How exactly did you proceed in order to get the most out of the solar system given the expected difficult operating conditions?

M.K.: We have used detailed 3D CAD (computer-aided design) data for the initial system design and curvature analysis, followed by printing true to scale (1:1) templates to fine-tune wire positions and panel outlines. During the entire design process we have worked closely together with Team Malizia and have finally created a custom system for the yacht, perfectly tailored to the needs of offshore racing and making optimum use of the available space on the deck of Malizia 2.

CAD: First of all, the layout and initial system design were studied on the computer.
Determining problematic areas with the help of a “Double Curvature Analysis”: Areas where surface curvature appears in two axes are marked in yellow to red depending on the strength of the curvature.
From the computer to paper: Fine tuning was done with the help of printed true to scale (1:1) templates. Photo credit: Boris Herrmann Racing

Y.K.: How are the solar panels mounted on the boat?

Wiring and electrical components are well protected from the elements

M.K.: All panels are adhesive-backed and – following sanding and careful surface preparation – are mounted or glued flush with the deck. All the wiring is invisible, hidden under each panel, and lead inside the boat through just two little holes. Thus, the wiring, connections and electronic components remain well protected from the elements. The adhesive itself forms a strong barrier, preventing any water ingress. We have paid special attention to the solar panels which have been installed outside of the boat’s guardrails: Those particularly exposed side panels have been formed with a single smooth outline matching the hull shape to make sure that waves do not apply pressure on the panels’ edges.

Before installing the solar panels, the surface was sanded and carefully prepared. Photo credit: Boris Herrmann Racing
Attention to detail: The side panels have a smooth surface. Photo credit: Boris Herrmann Racing.

 

Y.K.: You have installed solar panels, which have differing surface structures. Tell us more about that.

M.K.: The central panels installed on the coach roof (SolbianFlex SP Series) have a nonskid lens-structure, making them less slippery and allowing Boris to work safely on this area. The panels are fully walkable. The ones mounted on the side decks (SolbianFlex SX series) have a smooth surface, minimizing drag.

 

Safety while working on deck is of prime importance: The panels on the coach roof have a nonskid lens-structure. Photo credit: Boris Herrmann Racing.

Y.K.: How do you overcome the problem of shading?

Optimum use of the available space on the coach roof. Photo credit: Boris Herrmann Racing

M.K.: In order to maximise energy yield we first started analysing which parts of the boat exactly throw shadows on the yacht’s deck surface and the coach roof. We then defined all possible shaded areas. On the basis of the analysis, we have integrated an optimised string layout with bypass diodes to bridge the boat’s shaded zones. 15 distributed step-up MPPT (maximum power-point tracking) regulators make sure that every single panel can be used and produces electricity, even if a significant part of it is completely covered. So, almost every panel is regulated separately, allowing each of them to work on their maximum power point and providing a high level of redundancy.

Y.K.: That sounds like a technically complex system…

M.K.: One of the features of our system is that it works automatically and makes sure Boris is able to use the boat with 100% renewable energy. It charges the boat’s 48V Lithium-Ion battery system without human intervention and avoids the previous necessity for hourly battery charging. So, Boris does not need to do anything. Eventually, the comfort on board is improved and Boris can focus on sailing and tactics.

Advanced technology: The panels are regulated separately and have been optimised specifically for Malizia 2, considering shaded areas. Photo credit: Boris Herrmann Racing.

Y.K.: In conclusion, what is the performance of Malizia’s solar installation?

M.K.: We now have a system with 1.149 Wp (watt-peak, a value achieved in standardized testing environments to be able to compare solar panels) on board.

—–

Key data:

– 1.149Wp

Looking perfect: Meanwhile, all panels have been installed. Malizia 2 is getting ready for sailing.

– 15 high efficiency step-up MPPT regulators

– 33 strings with integrated bypass diodes and shadow-optimized layout

– 5’’ monocrystalline SolbianFlex SP cells with nonskid surface in the center

– 6’’ monocrystalline SolbianFlex SX cells with smooth surface on the sides

– invisible and waterproof wiring below the panels

– fully walkable

– pre-mounted adhesive

– low carbon footprint due to material mix and local manufacturing (Italy)

 

For more information contact:

Michael Körner

michael.k@solbian.solar

+43 650 5709366

+49 152 04096530

www.solbian.solar

 


Le nouveau système solaire Solaire SOLBIAN à bord de Malizia

L’un des objectifs principaux du Team Malizia dans le cadre de la campagne Vendée Globe 2020 est de diffuser le message de durabilité, d’attirer l’attention sur le changement climatique, y compris son impact sur l’environnement marin, et finalement, de participer activement à la recherche océanique, afin d’aider les scientifiques à mieux comprendre les altérations climatiques en cours au niveau global. Déjà à ce moment, notre projet Malizia Ocean Challenge est un grand succès dans tous ses trois domaines d’activité – la voile, la science, l’éducation – mais cette année, nous voulons aller encore plus loin en rendant notre IMOCA 60 un bateau zéro émission. « Faire le tour du monde sans laisser des traces de pollution » – tel est notre objectif !

Malizia 2 a été équipé d’un nouveau système solaire fait sur mesure. Faire un tour du monde – plus de 24.000 miles nautiques – sans laisser des traces de pollution, tel est notre objectif. Crédit photo: Jean-Marie LIOT.

Nous avons fait équipe avec SOLBIAN Solar et au cours des dernières semaines, nous avons installé un système solaire innovateur et fait sur mesure spécifiquement pour Malizia II – une étape majeure sur la voie de notre campagne. Il se passe donc beaucoup de travail « en coulisses » ! Nous avons parlé avec Michael Körner de l’entreprise SOLBIAN Solar pour qu’il nous explique en détail le processus de conception, l’installation à bord et les caractéristiques techniques du tout nouveau système pour Malizia II.

Traduction et propos recueillis par Yannick Kethers

Y.K. : Tout d’abord, installer un système solaire à bord d’un IMOCA 60 représente un véritable défi…

M.K. : En fait, il y avait beaucoup de facteurs à prendre en compte vu les circonstances particulières, voire difficiles à bord : D’abord, il faut considérer que les panneaux solaires seront exposés à des conditions météorologiques extrêmes et à l’eau salée durant une longue période de temps. Puis, nous avons dû trouver des surfaces appropriées pour les panneaux : L’une des exigences centrales était de maintenir le pont du bateau libre de toute obstruction, tout en gagnant un maximum d’énergie solaire. À cet égard, nous avons dû étudier l’ombrage des panneaux, ce qui constitue un facteur significatif dans notre cas, vu la taille du gréement et la surface importante des voiles. En fin de compte, notre système doit satisfaire à une série d’exigences : Être résistant dans tous les sens du terme, être léger, fiable, très performant et facile à utiliser.

À la recherche de surfaces appropriées pour les panneaux: Le pont est maintenu libre de toute obstruction en gagnant un maximum d’énergie solaire.

Y.K. : Expliquez-nous comment vous avez procédé exactement afin de tirer le maximum du système solaire, considérant les conditions de service qui s’avèrent difficiles.

M.K. : Nous avons utilisé des données détaillées 3D CAO (conception assistée par ordinateur) pour la conception initiale du système et nous avons effectué une analyse des courbures au niveau des surfaces du pont. Après, nous avons imprimé des modèles à l’échelle 1/1, en taille réelle, permettant le réglage précis de la position des panneaux et de la sortie des câbles. Tout au long du processus de conception, nous avons travaillé en étroite collaboration avec le Team Malizia et finalement, nous avons conçu un système fabriqué sur mesure pour ce bateau. Ce système est parfaitement adapté aux besoins et aux exigences de la course au large, tout en tirant profit au maximum de l’espace disponible sur le pont de Malizia II.

CAO: Tout d’abord, la disposition des panneaux et la conception initiale du système ont été étudié à l’aide du logiciel CAO.
Déterminer les zones problématiques à l’aide d’un logiciel d’analyse de courbures: Les zones courbées sont colorées en fonction de l’intensité de la courbure.
De l’ordinateur au papier: Le réglage précis a été fait avec des modèles imprimés en taille réelle. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

Y.K. : Comment avez-vous monté les panneaux solaires à bord ?

Ainsi, les câbles et tous les composants électroniques restent bien protégés des éléments.

M.K. : Nos panneaux sont fournis avec une couche adhésive sur la face arrière, et – après ponçage et une préparation soigneuse de la surface – les panneaux sont collés justement au ras du pont grâce à leur couche mince et flexible. Le câblage reste invisible, caché sous chaque panneau, et est amené à l’intérieur du bateau par seulement deux petits trous. Ainsi, les câbles, les connecteurs et tous les composants électroniques restent bien protégés des éléments. La couche adhésive forme une barrière solide, évitant toute infiltration d’eau. Nous avons prêté une attention spéciale aux panneaux solaires, qui ont été installés à l’extérieur du garde-corps du bateau : Ces panneaux sur les surfaces latérales seront particulièrement exposés. Par conséquent, ceux-ci ont été formés avec un contour lisse, s’adaptant parfaitement à la forme de la coque pour s’assurer que les vagues n’exercent pas de force sur les bords des panneaux.

Avant de monter les panneaux solaires, la surface a été poncée et préparée soigneusement. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.
Le soin du détail: Les panneaux latéraux ont une surface lisse. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

 

Y.K. : Parlez-nous des différentes structures de surface des panneaux solaires…

M.K. : Les panneaux centraux, installés sur la casquette de roof (SolbianFlex SP Series), ont une structure antidérapante, ce qui permet Boris de travailler en toute sécurité, sans glisser, sur cette zone du bateau. On peut effectivement marcher sur les panneaux. Ceux montés sur les surfaces latérales (SolbianFlex SX Series) ont une surface complètement lisse, minimisant aussi la traînée.

 

Pouvoir travailler en toute sécurité est d’une importance primordiale: Les panneaux sur la casquette de roof ont une structure antidérapante. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

Y.K. : Comment surmontez-vous le problème de l’ombrage ?

Tirer profit au maximum de l’espace disponible sur le pont. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

M.K. : En vue de maximiser le rendement énergétique de notre système, nous avons commencé par analyser quelles pièces du bateau projettent des ombres sur la surface du pont et de la casquette. Ainsi, nous avons défini toutes les zones ombragées à bord du bateau. Sur la base de cette analyse, nous avons intégré un plan de cordage optimisé, incluant des diodes de dérivation pour ponter ces zones problématiques. À l’aide de 15 régulateurs MPPT (Maximum Power Point Tracking : Recherche du point de puissance maximum), chaque panneau peut être utilisé dans tous les conditions : Même si une grande partie du panneau est couverte, celui-ci continuera à produire de l’électricité. Presque chaque panneau à bord est régulé individuellement et est finalement préparé à travailler sur leur point de puissance maximale.

Y.K. : Il semble que ce système est assez complexe au niveau technique…

M.K. : L’une des caractéristiques de notre système est qu’il fonctionne et travaille automatiquement permettant à Boris d’utiliser le bateau avec 100% d’énergie renouvelable. Le système de batterie Lithium-Ion de 48V à bord est chargé constamment, sans intervention humaine et il n’y a pas besoin de charger les batteries toutes les heures. En fin de compte, le skipper ne doit rien faire, le confort à bord est amélioré et Boris peut se concentrer sur la la voile, la navigation et la stratégie.

 

Technologie de pointe: Les panneaux sont régulés individuellement et ont été optimisés spécifiquement pour Malizia II, considérant les zones ombrées. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

Y.K. : En conclusion, quelle est la performance du système solaire installé à bord de Malizia II ?

M.K. : Maintenant, nous avons un système avec une puissance de 1.149 Wc à bord (Wc : Watt-crête, « Watt-peak » en anglais, une valeur atteinte dans des environnements de tests standardisés, permettant la comparaison de panneaux solaires).

Fiche technique :

Un aspect parfait: Entre-temps, tous les panneaux ont été installés et Malizia II est prêt à naviguer. Crédit photo: Boris Herrmann Racing.

– 1.149Wc

– 15 régulateurs MPPT à haut rendement

– 33 chaînes avec des diodes de dérivation intégrées, disposition optimisée

– des panneaux monocristallins SolbianFlex SP 5’’ avec une surface antidérapante au centre

– des panneaux monocristallins SolbianFlex SX 6’’ avec une surface lisse sur les côtés

– câblage invisible et étanche, sortie au-dessous des panneaux

– résistant, on peut marcher au-dessus

– surface adhésive pré-montée

– faible empreinte carbone grâce au mélange de matériaux et fabrication locale (Italie)

Pour plus d’information, veuillez contacter :

Michael Körner

michael.k@solbian.solar

+43 650 5709366

+49 152 04096530

www.solbian.solar

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