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L'électrification gagne du terrain en Amérique du Nord
25 janvier 2024
L'Union européenne a pris une longueur d'avance impressionnante dans l'adoption de l'électrification à l'échelle mondiale. Si les protocoles stricts en matière d'émissions de CO2 y sont pour beaucoup, certains pensent que ce phénomène est peut-être encore plus dû au soutien des gouvernements déterminés à faire progresser l'utilisation de cette technologie.

« L’UE a très bien réussi à obtenir le soutien des gouvernements pour les programmes d’électrification », a déclaré Bernhard Zabel, directeur des ventes chez Xerotech, un fournisseur irlandais de systèmes de batteries. Il souligne les généreux programmes d’incitation et les subventions qui ont été mis à disposition dans certaines régions d’Europe, en particulier en Scandinavie. « Les pays scandinaves ont vraiment adopté l’électrification en offrant des incitations et des subventions importantes à ceux qui cherchent à s’électrifier. [Ils] ont accéléré la nécessité d’aller au-delà du simple respect des normes d’émissions de CO2. »
Cette technologie a été mise en œuvre sur plusieurs marchés clés. « Ils ont réussi à électrifier des équipements dans tous les domaines, de l'exploitation minière à la construction en passant par l'agriculture », a déclaré M. Zabel. « L'industrie maritime va connaître un grand succès dans les pays scandinaves. Ils électrifient des équipements comme les ferries, les bateaux de plaisance et les yachts. »
Les résultats obtenus en Scandinavie et dans toute l’Europe ne sont pas passés inaperçus. « L’Amérique du Nord a vraiment prêté attention à la technologie. D’une certaine manière, elle s’est servie de ce marché comme d’un cobaye pour s’assurer qu’elle fonctionne », a déclaré M. Zabel. « Nous voyons de plus en plus de cas d’utilisation réels qui montrent que le marché nord-américain l’a adoptée. » Le secteur minier souterrain, où l’électrification des excavatrices, des bulldozers et des chargeuses est devenue courante, en est un parfait exemple.
Des programmes d’incitation et de subventions attractifs aux niveaux fédéral et étatique � Zabel qualifie la Californie d’� épicentre de l’électrification » � suscitent également l’adoption dans d’autres segments de marché.
« Bien que l’Amérique du Nord soit un peu à la traîne � elle est en fait à quatre ou cinq ans de retard par rapport à l’UE �, l’opportunité est assez grande du point de vue de la population », a déclaré M. Zabel. « Lorsque vous examinez le nombre de flottes et les volumes de production qui pourraient être disponibles pour des entreprises comme Xerotech pour pouvoir électrifier, ils sont d’une ampleur énorme. »

« Une opportunité énorme »
Xerotech commercialise en Amérique du Nord des packs de batteries utilisés pour électrifier les machines de construction, d’exploitation minière, d’agriculture et militaires. Le pays représente déjà environ 50 % de son marché et Zabel estime qu’il existe « d’énormes opportunités » de croissance supplémentaire.
« Nous constatons actuellement un volume considérable de demandes d’électrification de la part de ce marché. Il s’agit principalement des secteurs de la construction et de l’exploitation minière », a déclaré M. Zabel. « Nous commençons également à voir apparaître un certain nombre d’applications différentes, c’est donc une période très passionnante. »
Les packs de batteries de la société ont été développés pour être utilisés dans des environnements d'exploitation difficiles qui impliquent des chocs, des vibrations et des impacts importants, ainsi que des températures extrêmes élevées et basses. Cela comprend les applications de construction, d'exploitation minière et d'agriculture, la marine étant une cible à plus longue portée.

« L’industrie maritime va probablement être un peu à la traîne », a déclaré M. Zabel. « Aux États-Unis, je ne pense pas que le secteur ait autant progressé que dans les pays scandinaves ou dans des pays comme l’Espagne et l’Italie, par exemple� Mais ce n’est qu’une question de temps, je pense. »
Xerotech propose également des solutions de stockage d'énergie portables de l'ordre du mégawattheure pour les clients qui récoltent de l'énergie solaire ou éolienne ou qui ont besoin de solutions pour la construction et d'autres chantiers.
Personnalisation « prête à l'emploi »
Zabel décrit les solutions de batteries de Xerotech comme étant à la fois indépendantes de la marque et du secteur. « Ce qui est unique chez Xerotech, c'est que nous ne nous soucions pas vraiment de l'application. Si vous avez besoin d'une alimentation par batterie et qu'elle convient, nous avons une solution pour vous. »
« Si vous avez une excavatrice de deux marques de fabricants, il est probable qu'elles nécessitent deux types de batteries différents. Nous pouvons facilement fournir une batterie qui conviendrait aux deux applications », a-t-il poursuivi. « Du point de vue du client, il semble que vous obteniez une batterie sur mesure, ou personnalisée, mais en réalité, tout est « prêt à l'emploi » pour nous. Cela nous permet d'être considérés comme un fournisseur unique pour un certain nombre de flottes sur différents marchés. »
Différentes tailles et configurations électriques sont proposées en fonction de la quantité d'énergie requise. « Nous adaptons la quantité d'énergie et la tension que nous pouvons fournir aux spécifications électriques », a déclaré M. Zabel. Cette évolutivité s'applique également aux taux de charge/décharge C. « Nous pouvons fournir des configurations uniques, non seulement dans un seul pack, mais nous pouvons également empiler jusqu'à 20 packs différents en parallèle pour vous fournir une gamme allant jusqu'au mégawattheure pour les applications de stockage d'énergie. »
Un outil de configuration en ligne est disponible pour aider les clients à identifier leurs besoins spécifiques et les solutions de batteries qui leur conviennent. « En plus de cela, ils obtiennent tous les dessins CAO 3D, les fichiers DBC et la fiche technique complète », a noté Zabel. « De nombreux fabricants de batteries gardent cela précieusement, et je peux comprendre cela aussi. Mais ce que nous essayons de permettre, c'est de faciliter la compréhension de la manière exacte dont nos solutions s'intègrent dans une application. »
Une équipe d'ingénieurs accompagne également les clients et peut les guider dans tous les aspects de l'application.
Intégration verticale
Avant le lancement de Xerotech en 2015 en tant que nouvelle entreprise, ses fondateurs ont étudié de près la manière de fabriquer des batteries.

« Nous avons décidé que plus nous étions intégrés verticalement en tant que fabricant, mieux c'était », a déclaré Zabel. « Nous éliminions tous les risques liés à la chaîne d'approvisionnement. Tout ce que nous faisons, c'est importer des matières premières et produire des packs de batteries entièrement intégrables à l'autre bout. »
Les cellules de batterie sont sous-traitées auprès de fournisseurs connus et soigneusement sélectionnés. L’entreprise a choisi de se baser sur une cellule de batterie cylindrique 21700 (21 mm x 700 mm). « Nous avons fait cela parce qu’elles étaient les plus facilement disponibles dans l’industrie et qu’elles nous offrent la possibilité d’évoluer vers différentes tailles et d’utiliser différentes chimies dans le même format de cellule », explique Zabel. « Donc, encore une fois, il n’y a aucun risque de chaîne d’approvisionnement en achetant ce format de cellule particulier. »
Tous les autres éléments des packs de batteries sont fabriqués sous le toit de l'usine de l'entreprise en Irlande. « Nous utilisons tous les mêmes matériaux, tous les mêmes procédés de fabrication, tous les mêmes processus de qualité, ce qui nous permet d'accélérer la vitesse de fabrication. En fait, la plupart des commandes de packs de batteries prototypes peuvent être [réalisées] dans un délai d'environ quatre à cinq semaines », a déclaré Zabel. « Nous sommes en mesure de répondre très rapidement aux exigences de nos clients. »
Géré pour la longévité et la sécurité
Pour prolonger la durée de vie et la sécurité des batteries, Xerotech intègre un système de gestion thermique combiné qui peut refroidir ou chauffer les batteries, en fonction de l'environnement.
« Grâce à notre système de gestion de batterie, nous permettons à nos packs de batteries au niveau du module de rester à environ 25 degrés Celsius. C'est la température optimale au niveau de la cellule », a déclaré Zabel. « Nous prolongeons essentiellement le cycle de vie de la cellule de batterie en maintenant cette température optimale, mais nous sommes également capables de charger et de décharger plus rapidement. Ainsi, la fin de vie de nos packs de batteries est beaucoup plus éloignée en raison de la façon dont nous gérons thermiquement nos packs. »
La gestion thermique est assurée par un système actif de refroidissement et de chauffage par liquide, qui agit également comme un système actif d'extinction d'incendie. En cas d'emballement thermique, les modules concernés seraient inondés du même glycol 50/50 utilisé pour refroidir les batteries. « Il est confiné dans un manchon ouvert qui passe entre chaque cellule de batterie. En cas d'emballement thermique, ce bloc-batterie serait effectivement éteint par ce système d'extinction d'incendie », a déclaré Zabel.
Il a ajouté que les emballements thermiques qui se produisent sont généralement le résultat d'une mauvaise gestion de la sécurité et des performances du pack de batteries. « La sécurité et les performances de notre pack sont entièrement contrôlées par notre logiciel (que nous avons développé nous-mêmes) via notre système de gestion de batterie. Nous sommes donc assez confiants d'avoir un package qui offre un niveau élevé de sécurité et de performances », a déclaré Zabel.
Au-delà de la modernisation des batteries
Actuellement, Xerotech se concentre sur la modernisation des batteries dans les équipements existants. « Nous retirons un moteur diesel et le remplaçons par une batterie, [plus] vous aurez des onduleurs, des actionneurs, des piles à combustible, des unités de distribution d'énergie et de nombreux autres composants », a déclaré Zabel. « Je pense que d'ici cinq à huit ans, les OEM commenceront à fabriquer leurs équipements de base pour accueillir des systèmes de batteries. »
« Nous faisons en sorte qu'il soit aussi simple d'acheter une batterie que d'acheter un moteur diesel, et je pense que nous y sommes parvenus. Mais cela serait beaucoup plus facile si les constructeurs commençaient à concevoir leurs équipements spécifiquement pour accueillir l'application de la batterie. »
Étant donné que chaque pack de batteries est personnalisé en fonction de l'application, Zabel a déclaré que la société a développé des milliers de configurations différentes et pourrait en avoir des dizaines de milliers d'ici 2025, date à laquelle la société prévoit d'introduire une itération de nouvelle génération encore plus puissante et configurable.
« Le fait que les constructeurs OEM créent dès le début une conception permettant d'aménager l'espace pour la batterie et tous les équipements qui doivent être intégrés dans une unité complète va grandement aider. Mais ensuite, pour que nous puissions disposer d'un pack de batteries encore plus configurable et utiliser cet espace au niveau le plus efficace, cela va apporter un tout nouveau niveau de puissance au niveau de l'équipement et des performances », a déclaré Zabel. « Nous sommes donc très enthousiastes quant à ce qui va se passer à l'avenir. »
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