Introduction aux batteries pour équipements électriques, partie 3 : choisir la bonne batterie

Note de l'éditeur : cet article a été publié en exclusivité pour Power Progress par le fabricant de batteries EnerSys , basé à Reading, en Pennsylvanie, et a été remanié pour des raisons de longueur et de style. Il fait partie d'une série en trois parties d'EnerSys sur la compréhension de la technologie des batteries pour les équipements et véhicules électriques.

Alors que les équipements à moteur à combustion interne (ICE) font l'objet d'une surveillance accrue en raison des préoccupations liées aux émissions, aux fluctuations du prix du carburant et aux contraintes de maintenance, les entreprises se tournent vers l'énergie électrique pour leurs véhicules industriels, tels que les chariots élévateurs et les équipements d'entretien des sols. Il existe aujourd'hui plusieurs options de batteries répondant à différents besoins, des batteries plomb-acide traditionnelles aux batteries plomb-acide à plaques minces (TPPL) et lithium-ion plus avancées .

Une technologie de batterie et un système de charge parfaitement adaptés optimiseront le potentiel d'une flotte en maximisant la productivité, en réduisant la maintenance et en éliminant les temps d'arrêt imprévus. Le choix du bon système nécessite une analyse minutieuse des données et la prise en compte de plusieurs facteurs opérationnels.

Adapter les capacités énergétiques

Bien que plusieurs critères soient à prendre en compte pour choisir la batterie optimale, les capacités énergétiques, notamment la capacité et l'efficacité de recharge, sont essentielles à l'évaluation globale. Cet aspect devient de plus en plus important à mesure que les applications évoluent vers un fonctionnement 24h/24, 7j/7 et 365j/an, réduisant ainsi le temps de charge disponible à un point tel que la seule option est de recharger pendant les brèves pauses des employés. Cette recharge d'appoint rend l'efficacité et la rapidité de la charge encore plus cruciales.

Données : EnerSys. Tableau : KHL Staff.

La plupart des batteries plomb-acide traditionnelles sont conçues pour nécessiter une longue période de charge et de refroidissement, pouvant durer plusieurs heures. Elles sont donc peu pratiques pour la plupart des applications de recharge d'appoint. Auparavant, les utilisateurs remédiaient à ce problème en utilisant plusieurs batteries pour chaque équipement, qu'ils changeaient au fur et à mesure de leur décharge.

Cependant, cette approche est devenue impraticable avec l'avènement des technologies TPPL et lithium-ion, conçues spécifiquement pour la recharge d'opportunité. Ces deux technologies peuvent être branchées lorsque l'équipement n'est pas utilisé, par exemple pendant les pauses, entre les quarts de travail et à d'autres moments d'arrêt.

Aligner les espérances de vie

Tout comme les différents types d'équipements ont une durée de vie différente, les technologies de batteries diffèrent également. La complexité de la situation dépend de l'utilisation de l'équipement et, notamment dans le cas des batteries plomb-acide ouvertes, de son entretien. La longévité de la batterie choisie doit être aussi proche que possible de celle de l'équipement.

Par exemple, une batterie plomb-acide classique à électrolyte liquide a une durée de vie utile typique de 3 à 6 ans. Les batteries à charge rapide ont une durée de vie utile moyenne de 2 à 4 ans. La durée de vie typique d'une batterie TPPL est de 4 à 5 ans, selon l'intensité de son utilisation, et celle des batteries lithium-ion peut atteindre 5 à 7 ans selon l'usage.

Bien que de nombreuses personnes abordent la durée de vie d'une batterie en termes de fréquence de remplacement, il n'est pas non plus judicieux de payer trop cher pour une batterie qui durera plus longtemps qu'un contrat de location d'équipement ou que la durée de vie prévue de l'équipement.

Tolérance pour l'entretien

L'entretien des batteries peut également être une préoccupation importante pour les applications ayant peu ou pas de temps d'arrêt programmés ou celles avec un taux de rotation élevé du personnel ou des opérateurs inexpérimentés.

Les batteries au plomb nécessitent généralement un entretien important. Par exemple, il faut ajouter de l'eau chaque semaine jusqu'au niveau approprié et les équilibrer régulièrement pour éliminer les cristaux de sulfate qui peuvent s'accumuler au fil du temps. Mal entretenues, elles risquent de réduire leur durée de vie et de nécessiter un remplacement plus fréquent.

En revanche, les batteries TPPL et la plupart des batteries lithium-ion ne nécessitent aucun entretien.

Implications pour les installations

Plusieurs facteurs entrent en ligne de compte dans le choix des batteries pour les installations. Le premier est l'espace, surtout si l'exploitation opte pour des batteries plomb-acide ouvertes traditionnelles et que les besoins en énergie de l'application nécessitent plusieurs batteries pour chaque équipement. Les batteries plomb-acide ouvertes nécessitent de grands espaces dédiés à la charge, au stockage et à la maintenance, ce qui réduit l'espace disponible pour d'autres équipements ou opérations.

Un autre facteur est l'infrastructure électrique. Des technologies de recharge d'opportunité plus avancées et plus rapides pourraient nécessiter des investissements dans la modernisation des installations électriques afin de fournir la puissance de recharge requise si la recharge d'opportunité est la seule option.

Concernant les batteries lithium-ion, l'assurance peut également être un facteur à prendre en compte. De nombreuses compagnies d'assurance exigent des avenants, des primes ou des inspections supplémentaires avant de couvrir les opérations utilisant des batteries lithium-ion. Cela est dû à des problèmes de sécurité, notamment avec des batteries lithium-ion mal conçues ou dotées de systèmes de gestion de batterie (BMS) douteux. Assurez-vous de vérifier auprès de votre compagnie d'assurance avant de vous engager dans des batteries lithium-ion.

Exploiter les données de puissance

Bien que plusieurs facteurs influencent le choix d'une technologie de batterie et d'un système de charge optimaux, il est crucial de déterminer vos besoins énergétiques. Avec les progrès technologiques en matière de batteries, cet exercice est devenu complexe en raison des nombreuses variables et options. Les calculs manuels et les tableurs traditionnels ne suffisent plus pour une évaluation approfondie.

La meilleure approche consiste à recueillir la consommation électrique réelle et d'autres données des équipements du parc plutôt que des chiffres anecdotiques ou estimés. Les dispositifs de surveillance des batteries peuvent collecter des informations telles que la consommation d'énergie, les intervalles de charge et d'autres mesures critiques pour fournir une vision complète des besoins énergétiques d'une application.

Mais ce n'est qu'un début. La saisie des données énergétiques des équipements dans un système de simulation avancé permet de comparer différentes technologies de batteries et de chargeurs. Cela permet une évaluation complète, facilitant une véritable optimisation de votre solution énergétique basée sur les données réelles du parc, et non sur des estimations ou des hypothèses. Certains programmes de simulation peuvent également modéliser l'évolution future du rendement des installations, les facteurs de coût et d'autres informations essentielles à la prise de décisions éclairées pour vos opérations.

Introduction aux batteries pour équipements électriques, partie 1 : technologies traditionnelles La batterie plomb-acide inondée traditionnelle reste une technologie fiable pour une variété d'applications de véhicules et d'équipements industriels.

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