Mobilité électrique
En savoir plus sur les piles à combustible à hydrogène pour les moteurs compacts de bus
Les piles à combustible font une percée importante sur le marché du transport électrique à différents niveaux, en particulier les véhicules à forte puissance tels que les bus, les camionnettes, les camions et les équipements portuaires. Ces applications nécessitent des composants de haute fiabilité et doivent être capables de fonctionner, même dans les conditions environnementales les plus exigeantes. La volonté d’atteindre une fiabilité et une efficacité maximales a conduit Nuvera Fuel Cells à développer un laboratoire innovant pour mettre en avant ses produits à pile à combustible conçus pour le marché de la mobilité. Nuvera Fuel Cells est une filiale du groupe Hyster-Yale spécialisée dans le développement de modules de production d’énergie à partir de piles à combustible PEM (Proton Exchange Membrane). Les piles à combustible à base de plaques bipolaires métalliques plutôt que de plaques en graphite garantissent de meilleures performances en termes d’efficacité, de robustesse et de volume.
Un laboratoire dans un conteneur
Pour créer une infrastructure de laboratoire expérimental directement reliée à l’usine de production d’hydrogène SIAD, Nuvera Fuel Cells a décidé de concevoir, pendant les essais, un conteneur capable d’héberger jusqu’à huit groupes électrogènes.
Paolo Zucchi déclare : « Il n’a pas été facile d’intégrer tout ce dont nous avions besoin dans un conteneur. Nous voulions huit bancs d’essai, flexibles et indépendants les uns des autres, capables de fonctionner en toute sécurité 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, dans des conditions réelles. L’hydrogène nécessaire est acheminé par une conduite dédiée provenant de l’installation de production SIAD située à proximité, correctement régulé, puis réparti à l’intérieur du conteneur vers les huit groupes électrogènes, conformément aux normes de sécurité applicables. La tâche la plus exigeante du projet a été celle liée à la gestion de l’énergie.
Nous recherchions des variateurs de fréquence qui soient suffisamment compacts pour s’adapter à l’espace disponible limité, mais aussi flexibles et, surtout, adaptés à cette application. En effet, comme nous devions tester intégralement le comportement de nos produits, nous ne voulions pas gérer les incertitudes ou les problèmes liés à l’équipement d’alimentation électrique pendant le déroulement des tests. Nous avons trouvé la solution avec la gamme des variateurs de fréquence Danfoss, qui avait déjà été utilisée avec beaucoup de satisfaction par nos collègues d’Hyster-Yale aux Pays-Bas. Ils ont utilisé des variateurs de fréquence pour développer une solution permettant de convertir un camion portuaire diesel en un camion alimenté par des piles à combustible. »
Paolo Zucchi, directeur de l’ingénierie de Nuvera Fuel Cells, explique :
« À Nuvera, nous avons développé des solutions d’électromobilité basées sur des piles à combustible avec des moteurs compacts fournissant une puissance de sortie nette de 45 kW et 60 kW, ce qui les rend très attrayantes pour les applications de mobilité. Afin d’optimiser ces produits et de garantir un niveau maximal de fiabilité, nous avons décidé d’effectuer des essais de durabilité à long terme sur nos moteurs à pile à combustible dans un laboratoire expérimental situé à l’intérieur du site industriel de SIAD S.p.A., près de Bergame, en Italie, où l’hydrogène est produit. Notre nouvelle infrastructure de laboratoire nous permettra d’optimiser nos produits sur la base de cycles d’alimentation simulant l’application réelle des véhicules de nos clients finaux. »
Procédures de test durables grâce à la récupération d’énergie
Le contrôle de la puissance dans le laboratoire adapte le niveau de tension fourni par les piles à combustible, qui varie en fonction de la puissance de la charge et du courant fourni. Il doit également garantir la récupération totale de l’énergie produite pendant les cycles d’essai, en la renvoyant au réseau.
« La durabilité énergétique était une autre exigence essentielle du projet », souligne Fabio Nassi, l'ingénieur électricien qui a suivi le projet pour Nuvera. « C’est pourquoi, grâce à l’assistance spécialisée des ingénieurs de Danfoss Drives, nous avons développé une configuration pour une souplesse maximale dans la définition des cycles d’essai auxquels nos modules de générateur sont soumis ainsi que la récupération complète de l’énergie produite. »
La même solution est reproduite huit fois, une fois pour chaque pile à combustible. Chaque station d’essai est indépendante des autres et l’équipement d’essai permet à Nuvera de tester à la fois des modules de générateurs de 45 kW et 60 kW, ainsi que toute autre pile à combustible Nuvera développée à l’avenir avec la même classe.
Livraison plug-and-play complète
Les armoires électriques ont été fournies directement par Danfoss, qui a supervisé la construction et la mise en service avec ses partenaires. « Un point de contact unique pour la construction des panneaux électriques représentait un avantage considérable. Danfoss Italie a apporté son aide pendant la phase d’optimisation du projet, mais a également pris en charge la mise en œuvre pratique, en fournissant des armoires électriques déjà testées et installées dans des solutions plug-and-play sur le site de construction », commente M. Zucchi. « De plus, comme tous les variateurs de fréquence sont de la même gamme, nous avons pu utiliser le même environnement de programmation et de gestion pour leur configuration et leur surveillance, ce qui nous a permis de gagner un temps de formation considérable. »
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