Les solutions de piles à combustible Nuvera prennent en charge de nombreuses applications telles que le remplacement des blocs-batteries des chariots élévateurs électriques, la conversion de gros camions portuaires du diesel à l’hydrogène et la mobilité électrique pour les bus.
Dans le laboratoire innovant de Nuvera Fuel Cells, la série VACON® NXP contribue à évaluer les performances des moteurs à pile à combustible E-45 et E-60 pour la mobilité électrique dans des conditions authentiques.
Mobilité électrique
En savoir plus sur les piles à combustible à hydrogène pour les moteurs de bus compacts
Les piles à combustible pénètrent fortement 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 très fiables et doivent être capables de fonctionner, même dans les conditions environnementales les plus exigeantes.
L’objectif 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’électricité à partir de piles à combustible PEM (Proton Exchange Membrane).
Les piles à combustible basées sur des plaques bipolaires métalliques plutôt que sur des 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 expérimentale directement connectée à l’usine de production d’hydrogène SIAD, Nuvera Fuel Cells a décidé de concevoir un conteneur capable d’héberger jusqu’à huit moteurs de groupes électrogènes pendant les essais.
Paolo Zucchi déclare : « Ce 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 par jour, 7 jours par semaine, dans des conditions authentiques. L’hydrogène nécessaire est acheminé par une tuyauterie dédiée depuis l’usine de production SIAD située à côté, correctement régulé, puis distribué à l’intérieur du conteneur vers les huit moteurs de 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 étaient non seulement suffisamment compacts pour s’intégrer dans l’espace limité disponible, mais aussi flexibles et surtout adaptés à cette application. En fait, comme nous avons dû tester entièrement le comportement de nos produits, nous ne voulions pas gérer les incertitudes ou les problèmes liés à l’équipement d’alimentation électrique pendant l’exécution des tests. Nous avons trouvé la solution dans la gamme de variateurs de fréquence Danfoss, qui avait déjà été utilisée avec grande 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 à pile à combustible. »
Paolo Zucchi, directeur de l’ingénierie de Nuvera Fuel Cells, explique :
« À Nuvera, nous avons développé des solutions pour la mobilité électrique basées sur des piles à combustible avec des moteurs compacts fournissant 45 kW et 60 kW de puissance nette, ce qui les rend très intéressantes 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 donnera la possibilité d’optimiser nos produits sur la base de cycles de puissance 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 pleine récupération d’énergie de l’électricité produite lors des cycles d’essais, en la restituant au réseau.
« La durabilité énergétique était une autre exigence essentielle du projet », souligne Fabio Nassi, ingénieur électricien qui a suivi le projet pour Nuvera. « C’est pourquoi, grâce au soutien expert des ingénieurs de Danfoss Drives, nous avons développé une configuration pour une flexibilité maximale dans la définition des cycles d’essai auxquels nos modules de générateur sont soumis ainsi que dans la récupération complète de l’énergie produite. »
La même solution est répliquée 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 générateur 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 était d’un grand avantage. Danfoss Italie s’est montré d’une grande aide pendant la phase d’optimisation du projet, mais l’entreprise s’est également chargée de la mise en œuvre pratique, en fournissant des armoires électriques déjà testées et installées dans des solutions prêtes à l’emploi sur le chantier », 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 précieux lors de la formation. »
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