Cet article présente un cas d'hybridation de grues portuaires avec des systèmes de batteries WATTALPS, en mettant en évidence les défis qui ont été relevés et en détaillant les avantages, tant opérationnels que financiers, obtenus grâce à la solution retenue.
Contexte
Un intégrateur de systèmes de premier plan dans le secteur portuaire cherchait à moderniser et à rénover des grues portuaires de grande valeur pour le compte d'un important exploitant portuaire. Ces grues constituent des actifs coûteux qui doivent fonctionner pendant de longues périodes avec un minimum de temps d'arrêt.
Elles étaient équipées de gros moteurs diesel, dont l'exploitation et l'entretien sont coûteux, et ces moteurs devaient être modernisés afin de prolonger la durée de vie des grues.
Par ailleurs, les ports évoluent dans un secteur soumis à une pression croissante pour réduire leurs émissions et leurs coûts.
Défis
Pourquoi passer à l'électrique ?
- Productivité opérationnelle: les moteurs diesel existants étaient surdimensionnés pour faire face àpuissance brèvespuissance (environ 5 % du temps de fonctionnement à puissance 5 à 10 fois supérieure à la moyenne), ce qui entraînait un manque d'efficacité pendant 95 % du temps.
- Coûts énergétiques élevés: le coût énergétique par conteneur transporté était élevé en raison d'un manque d'efficacité et de la hausse des prix du carburant.
- Contraintes environnementales: les moteurs diesel entraînent une consommation élevée de carburant et des émissions importantes.
C'est pourquoi l'électrification a été identifiée comme une solution clé pour relever les défis susmentionnés.
L'hybridation, une alternative pratique à la motorisation entièrement électrique
L'électrification totale n'est pas envisageable pour de nombreux ports, car elle nécessite d'importantes mises à niveau des infrastructures électriques que de nombreux terminaux ne sont pas en mesure de réaliser. C'est pourquoi les ports du monde entier se tournent vers l'hybridation, qu'ils considèrent comme une alternative réaliste à l'électrification totale.
Avec les grues hybrides, l'énergie est récupérée par la batterie lors de la descente des conteneurs, puis réutilisée lors du levage, ce qui évite de devoir moderniser les infrastructures et élimine les temps d'arrêt liés à la recharge des batteries.
La batterie sert principalement à lisser les pics de consommation, ce qui permet de réduire considérablement la taille du moteur diesel.
Contraintes liées aux batteries pour les grues hybrides
Les grues hybrides nécessitent des batteries capables de supporter des taux de charge et de décharge très élevés, tout en fournissant suffisamment d'énergie pour faire face à de longues pointes de puissance. Les batteries classiques doivent être surdimensionnées pour fournir puissance de pointe, ce qui augmente les coûts et complique leur intégration. C'est pourquoi notre client recherchait un système de batterie compact, capable de fournir puissance élevée puissance d'offrir une longue durée de vie, tout en restant modulaire et facile à mettre en œuvre.
Une batterie homologuée pour usage maritime était également nécessaire pour rassurer les exploitants portuaires quant à la sécurité du système.
Solution WATTALPS
WATTALPS a proposé un systèmepuissance de 60 kWh capable de fournir puissance de pointe de 300 kW et d'une durée de vie de 10 ans. La technologie de refroidissement par immersion de WATTALPS, associée à la compacité et à la robustesse du système, en fait la solution idéale pour les applications de grues hybrides où puissance et la durabilité sont essentielles.
Les batteries WATTALPS ont obtenu l'homologation maritime délivrée par Bureau Veritas.
Résultats
Par rapport à la solution actuelle, qui repose uniquement sur le diesel
- Une économie de carburant de 55 à 70 % grâce à la réduction de la puissance du moteur diesel à 90 kW.
- Réduction des coûts d'entretien grâce à un moteur plus petit.
- Le retour sur investissement est atteint en 0,7 à 2 ans, en fonction du prix du carburant (0,8 à 1,3 €/l) et du nombre de grues modernisées, ce qui permet d'amortir les coûts d'ingénierie associés ; cela se traduit par des économies considérables sur 10 ans, représentant 5 à 10 fois l'investissement initial.
- Une réduction des émissions de deux tiers.
- Cette augmentation de la productivité s'accompagne d'une réduction de 55 % à 70 % du temps de ravitaillement.
Par rapport à une batterie LTO à refroidissement liquide
Un système LTO nécessiterait 40,5 kWh pour égaler les performances de WATTALPS. La solution WATTALPS permet de réduire les coûts d'investissement de 30 % pour une puissance une durée de vie identiques, car la technologie LTO est nettement plus coûteuse et offre un refroidissement moins efficace.
Par rapport à une batterie LFP refroidie par air
Pour atteindre la même puissance une durée de vie de 10 ans, un système de batteries LFP devrait être surdimensionné à 267 kWh, auquel cas le coût d'investissement (CAPEX) de WATTALPS serait inférieur de 30%. Sinon, un système LFP de 145 kWh pourrait fournir la même puissance devrait être remplacé au bout de 3 à 5 ans.
WATTALPS permet de réduire le coût total de possession (TCO) de 57 % grâce à une durée de vie plus longue et à l'absence de remplacement des batteries. Les coûts liés aux temps d'arrêt pour le remplacement des batteries ne sont pas pris en compte, ce qui renforcerait encore l'avantage de WATTALPS
Conclusion
En adoptant la technologie de batteries à refroidissement par immersion WATTALPS, notre client et l'opérateur portuaire obtiennent :
- Une réduction significative de la consommation de carburant et des coûts d'exploitation
- Réduction significative des émissions de CO₂ et de particules
- Amélioration de la disponibilité et de la productivité des grues
- Une solution hybride pratique ne nécessitant pas d'infrastructure électrique lourde
- Un système de batteries certifié, compact, modulaire et à longue durée de vie, optimisé pour les opérations portuaires exigeantes
