VAHLE initie un changement de paradigme dans l'alimentation électrique industrielle

Paul Vahle GmbH & Co. KG a terminé avec succès le projet de recherche communautaire effiDCent, qui visait à augmenter l'efficacité énergétique et la durabilité dans l'industrie en utilisant du courant continu au lieu du courant alternatif courant. En collaboration avec l'Université technique de Dortmund, l'Université technique de Westphalie orientale-Lippe, la société Condensator Dominit GmbH ainsi que la société E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, le pionnier technologique de Kamen a mené depuis 2019 des recherches sur un transfert d'énergie plus efficace au moyen d'un rail électrique basé sur le courant continu. VAHLE a agi en tant que chef de file du consortium. Le passage du courant alternatif (AC) au courant continu (DC) entraîne une augmentation de l'efficacité énergétique de plus de 10 pour cent. Parallèlement, les ressources nécessaires à la fabrication de barres conductrices à courant continu sont nettement inférieures à celles des systèmes traditionnels. Ainsi, la consommation de cuivre diminue jusqu'à 50 pour cent. Le projet de promotion a été soutenu par l'Union européenne et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie.

"Le tournant énergétique est un élément décisif pour la transformation de notre société vers la durabilité. C'est exactement dans cette direction que nous visons avec le projet de recherche effiDCent, dont le résultat n'est rien de moins qu'un changement de paradigme dans l'alimentation électrique industrielle", déclare Achim Dries, CEO du groupe VAHLE. Le nom du projet repose sur une combinaison de "efficace" et de l'abréviation "DC", qui signifie courant continu.

Développement de barres conductrices alimentées en courant continu

En collaboration avec ses partenaires, le fournisseur de systèmes de Kamen pour les applications industrielles mobiles a développé au cours des trois dernières années un système alimenté en courant continu composé d'un redresseur très efficace, du rail conducteur, d'accumulateurs d'énergie intelligents pour la récupération ainsi que de dispositifs de sécurité. L'objectif était d'augmenter de manière significative l'efficacité énergétique dans les chaînes de fabrication et de production et de minimiser les arrêts de production dus au réseau, afin d'optimiser l'ensemble du processus de fabrication. En intégrant des accumulateurs d'énergie intelligents et des condensateurs tampons répartis le long de la ligne, les partenaires du projet ont d'ailleurs exploré de nouveaux territoires techniques.

Le passage de la tension alternative à la tension continue permet d'une part de réduire considérablement le matériel utilisé et promet d'autre part d'importantes économies d'énergie. Contrairement au courant alternatif, le facteur de puissance des moteurs ou des onduleurs n'a pas d'importance, de sorte que la charge électrique de la ligne est considérablement réduite. En conséquence, outre l'économie d'un pôle, le besoin en cuivre d'une barre conductrice peut être considérablement réduit en diminuant la section.

Un potentiel élevé d'économies d'énergie

Pour l'industrie, le passage à la technologie DC représente, selon Dries, un grand pas en avant vers une production industrielle neutre en CO₂. Jusqu'à présent, en raison de la tension alternative triphasée de 400 volts utilisée de manière standard, chaque véhicule y nécessite son propre redresseur, qui est supprimé par une alimentation DC centralisée. La suppression du redresseur permet d'économiser un composant à pertes dans l'ensemble du système, ce qui a un effet positif sur le rendement global et donc sur la consommation d'énergie.

En outre, la technologie DC présente de nombreux autres avantages qui aident à mettre en place un réseau d'alimentation électrique industriel moderne et intelligent. Par exemple, les systèmes de production et de stockage d'énergie tels que les installations photovoltaïques et les batteries peuvent être intégrés sans problème, car ils fonctionnent en principe avec une tension continue. L'énergie de freinage peut être directement stockée et pleinement utilisée sans conversion à perte en courant alternatif. Un autre avantage est la grande disponibilité du système grâce à l'utilisation de l'accumulateur : grâce aux batteries tampon, il est possible de continuer à faire fonctionner les installations CC sans interruption. Il est ainsi possible de renoncer à une alimentation sans interruption (ASI) coûteuse. Les investissements supplémentaires pour le filtrage du réseau et la compensation sont également supprimés. Des accumulateurs d'énergie intelligents intégrés permettent d'absorber les pics de charge dus aux processus d'accélération, de sorte que la puissance électrique connectée peut être réduite et que les réseaux AC sont ainsi déchargés.

Soutien de l'Union européenne et du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie

Dans le cadre du projet de recherche, une installation d'essai DC de 80 mètres de long a été mise en service parallèlement à une installation AC existante. En utilisant du courant continu, une économie d'énergie de plus de 10 % a pu être démontrée. Outre la direction du consortium, VAHLE était responsable de la conception du système, de la simulation ainsi que de la construction de l'installation d'essai. TH OWL a pris en charge la construction de l'injecteur à haut rendement, avec un facteur de puissance supérieur de 35 à 40 % à celui d'un redresseur standard.

L'université technique de Dortmund est responsable de la recherche sur l'accumulateur d'énergie intelligent pour l'absorption de l'énergie de freinage. L'utilisation de l'énergie de freinage au moyen d'un accumulateur intelligent augmente le rendement de l'ensemble du système. Cela a été rendu possible par l'utilisation d'accumulateurs d'énergie efficaces, appelés ultracaps, qui peuvent stocker l'énergie de freinage à court terme et la restituer ensuite de manière régulée. La mise en marche sûre des installations à courant continu s'avère complexe en raison des courants d'appel élevés. C'est pourquoi un concept de protection et de précharge adapté aux applications à courant continu a été développé avec la société ETA Elektronische Apparate GmbH.

En participant à ce projet de recherche, VAHLE renforce sa position de pionnier et de leader technologique dans le domaine de la technologie du courant continu.

L'entreprise remercie en outre expressément l'Union européenne et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie pour leur soutien au projet. Nous remercions également le porteur de projet Jülich pour son excellente collaboration.

Le projet de promotion effiDCent en un coup d'œil:

• Thème principal du projet de recherche : développement d'un rail conducteur alimenté en courant continu pour les lignes de production dans l'industrie.
• Partenaires du projet : Paul Vahle GmbH & Co. KG (chef de file du consortium), Université technique de Dortmund, Université technique de Ostwestfalen-Lippe, Condensator Dominit GmbH et E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH (associés).
• Durée du projet : de juillet 2019 à juin 2022.
• Le promoteur du projet est le centre de recherche de Jülich PTJ.
• Ce projet a été soutenu par l'Union européenne et le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie.