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Complètement chargé

L'alimentation par batterie arrive au service d'incendie, mais des lacunes subsistent sur la voie de l'adoption complète.

Pendant près d'une décennie, nous avons tous pris conscience que les émissions de CO ont été liées à l'augmentation des taux de cancer chez les premiers intervenants. La combinaison de cette réalisation et de l'avancée du stockage d'énergie dans le domaine de l'abordabilité a permis aux fabricants d'équipements de lutte contre l'incendie et de véhicules d'intégrer des batteries au lithium dans les outils et les camions sur lesquels nous comptons pour faire le travail.

Alors que de plus en plus de types d'équipements sont disponibles avec l'alimentation électrique par batterie, un nouveau défi se profile à l'horizon : charger ces outils de plus en plus puissants assez rapidement pour nous remettre en service pour le prochain appel. Lorsque l'on pense à la recharge, qu'il s'agisse d'outils de sauvetage, de ventilateurs, de lampes de poche ou de camions entiers, nous devons simplifier jusqu'au dénominateur commun : la consommation d'énergie électrique mesurée en Wh.

Large Consommateur

Puissance (kW)

# sur camion

Charge totale

Camion

           385.9

1

       385.9

Banque de batterie de camion

           1.4

6

           8.4

24″ PPV, Gaz

               6.3

1

           6.3

18″ PPV, Gaz

               4.2

1

           4.2

Rallonge (115V, 20A)

               2.3

2

           4.6

Climatiseur

               2.0

1

           2.0

18″ PPV, Électrique

               1.6

1

           1.6

18″ PPV, Batterie

               1.4

1

           1.4

Tour d'éclairage, 4 têtes

               1.2

1

           1.2

Chargeur de batterie, PPV

               0.7

1

           0.7

Chargeur de batterie, outils de sauvetage

               0.4

2

           0.7

Chargeur sur l'outil, Rescue Tools

               0.4

1

           0.4

Chargeur sur l'outil, PPV

               0.2

1

           0.2

         12.7

Les plus gros consommateurs

Le camion lui-même est évidemment le plus gros consommateur d'énergie de votre kit. Le Pierce Paccar MX-13, par exemple, fait 510 ch, soit 386 kW. Cela nécessiterait une batterie 4 fois plus grande qu'une Tesla, juste pour fonctionner pendant une heure à pleine puissance. Pour compliquer les choses, la préférence des services d'incendie nord-américains pour les appareils de châssis personnalisés en fera un défi car il est assez coûteux de développer un châssis électrifié. Attendez-vous à des partenariats avec des fabricants de batteries tiers ou à une évolution vers des châssis commerciaux de constructeurs tels que Tesla, Nikola, Daimler, etc. Le RT de Rosenbauer est disponible (1.2 million de dollars pour une petite pompe) et revendique des spécifications impressionnantes, y compris la possibilité de se charger avec un moteur diesel embarqué ainsi qu'une puissance allant jusqu'à 18 kW vers des consommateurs d'énergie externes (c'est-à-dire des ventilateurs haute puissance, etc.).

Inutile de dire que malgré la technologie cool de nos frères et sœurs européens, il faudra encore quelques années pour obtenir une solution raisonnable à l'électrification complète de l'appareil d'incendie. Jusque-là, des systèmes hybrides utilisant des batteries au lithium embarquées pour alimenter tous les systèmes sans rejeter de CO à l'arrière et de petits générateurs à très faibles émissions pour des capacités de charge continue lorsque les niveaux d'énergie restants dépassent les minimums. Ces capacités peuvent maintenant être atteintes avec un appareil correctement spécifié utilisant une ou plusieurs batteries au lithium avec un onduleur et un chargeur. Si vous utilisez plus de 100 Ah de lithium, un générateur de charge embarqué est recommandé pour obtenir une charge complète avant votre prochain appel. Votre alimentation à quai 120 V 15 A ne fournit que 1.8 kW, ce qui permettrait de recharger une Tesla en 56 heures ou une seule batterie au lithium de 200 Ah en 1.5 heure à partir d'une décharge, ce qui n'est pas acceptable lorsque votre prochain appel peut avoir lieu dans les prochaines minutes.

Les plus gros consommateurs d'énergie du camion, autres que le camion lui-même, sont les ventilateurs PPV. Les modèles à plus grande puissance sont généralement alimentés à l'essence, mais en vue d'éliminer les émissions de CO cancérigènes du foyer, ceux-ci devront être pris en charge électriquement par l'appareil si les capacités de débit d'air à haut volume doivent être maintenues en tant qu'outil tactique. La capacité de prendre en charge des équipements de haute puissance, tels que des ventilateurs PPV de 18 à 24 pouces avec un débit d'air équivalent aux modèles à essence d'aujourd'hui, tout en atteignant les objectifs d'élimination du CO, nécessitera une réflexion complète sur la conception de l'appareil pour devenir une plate-forme plutôt qu'un simple boîte à outils. Cela signifiera beaucoup de lithium à bord de l'appareil avec des onduleurs à haut rendement, capables d'une sortie d'au moins 115 V/240 V, ou d'une tension triphasée plus élevée, pour réduire le courant à un niveau raisonnable afin de ne pas nécessiter de câbles de grand diamètre. Un générateur compact, aussi petit que 3 cylindres 2 kW, peut être suffisant pour fonctionner comme une solution de charge dédiée pour ravitailler les batteries de lithium lors d'une opération prolongée ou en route vers la station lorsque le temps de sortie de pointe de l'alternateur est insuffisant ou complet recharger les batteries.

Parmi les autres systèmes embarqués à grande consommation qui nécessitent un fonctionnement quasi permanent, citons les climatiseurs, la filtration propre de la cabine et une variété de chargeurs d'outils. Évidemment, si vous voulez passer sans CO, la climatisation ne peut pas être entraînée par courroie. Les plus petits climatiseurs électriques du marché consomment environ 2 kW à puissance max. Ajoutez cela aux nombreux chargeurs de batterie que vous avez à bord pour les outils de sauvetage, les ventilateurs PPV et les outils électriques, et vous utiliserez une seule batterie au lithium de 200 Ah en environ 30 minutes. La consommation d'énergie augmente rapidement lorsque vous commencez à prêter attention à l'efficacité électrique de chaque élément à bord de votre appareil.

Zero Down Time

En tant que premiers intervenants, nous n'avons pas toujours le luxe d'attendre que les outils à batterie se rechargent avant de les réutiliser. La notion de "Zero Down Time” est peut-être nouveau pour ceux des services qui n'ont pas encore déployé d'équipement alimenté par batterie, mais vous apprendrez bientôt que le temps de charge de la batterie est critique et que toutes les batteries ou tous les chargeurs ne sont pas créés égaux. Avec les groupes électrogènes d'outils de sauvetage hydrauliques à essence ou les ventilateurs PPV, le ravitaillement prend 30 secondes. Après une utilisation complète d'un outil à batterie haute puissance, le temps de charge peut prendre de 2 à 6 heures et plus, en fonction de la taille de la batterie, du courant de charge et de l'existence ou non d'une charge sur l'outil. La meilleure solution pour maintenir Zero Down Time l'ensemble de votre parc d'équipements consiste à sélectionner des équipements dotés de blocs-batteries remplaçables. Cela nécessite des batteries supplémentaires, mais l'équipement peut être remis en service en quelques secondes au lieu de quelques heures.

De nombreux départements adoptent des équipements alimentés par batterie sans tenir pleinement compte de l'infrastructure requise pour atteindre Zero Down Time.

Quand les chargeurs sont-ils actifs ?

Sur l'alimentation à quai.

Cela peut prendre plus de 6 heures pour se recharger, une fois branché.

Sous tension de l'alternateur.

Les temps de conduite en route sont souvent insuffisants pour recharger complètement une batterie.

AC toujours actif.

La sortie CA de l'onduleur, conçue pour rester active dans la station, en route et sur scène, est une solution idéale pour maintenir les capacités de charge continue de la batterie pour les outils de nouvelle génération.

Combien de temps faut-il pour charger ?

AVERTISSEMENT MATHÉMATIQUE : Les ampères-heures de la batterie divisés par les ampères de charge correspondent au temps de charge à vide.

Batterie de camion : 200 Ah / 60 A = 3 heures

Ventilateur PPV : 8 Ah / 3 A = 2.7 heures

Outil de sauvetage : 7 Ah / 3.3 A = 2.2 heures

L'art de la conception de générateurs

De nombreux générateurs de combustion sur le marché nord-américain des appareils d'incendie sont conçus pour une sortie externe uniquement. Cela signifie qu'ils ne sont pas configurés pour charger ou alimenter des systèmes internes, mais pour des prises de courant, des rallonges et peut-être un éclairage de scène.

L'installation de générateur la plus efficace serait un système entièrement intégré, où le générateur lui-même peut être monté n'importe où, un panneau de commande à distance utilisé pour les opérations, et il est câblé pour alimenter les chargeurs, les onduleurs et les prises dans tout le véhicule. Les demandes CC et CA peuvent être alimentées par le même générateur si elles sont correctement configurées, et lorsqu'un commutateur de transfert est installé, l'alimentation CA peut passer automatiquement de l'alimentation embarquée à l'alimentation à quai lorsqu'elle est rebranchée à la station.

Au lieu de dimensionner les générateurs pour une utilisation à temps plein directement connectée sur place, dont la plupart sont des moteurs à vitesse fixe, peuvent être bruyants et gaspiller des tonnes de carburant, envisagez une banque de batteries au lithium fer phosphate (LiFEPO4) pour fournir des d'émission d'énergie électrique via un onduleur couplé à un générateur de charge compact et dédié pour recharger ces batteries lorsqu'elles tombent à un point de basse tension. Les onduleurs peuvent être dimensionnés jusqu'à 12 kW, ce qui est suffisant pour alimenter une opération prolongée à l'aide de plusieurs outils. L'autonomie dépendra du nombre de batteries que vous avez à bord. Six batteries au lithium alimenteront une puissance de 12 kW pendant une heure entière de charge continue, ce qui est assez improbable car la plupart des outils sont utilisés par intermittence.

Spec pour demain

Les services d'incendie qui envisagent d'adopter des outils alimentés par batterie doivent considérer le temps de charge comme un facteur clé avant de se lancer. Les temps de charge ne sont pas qu'une simple comparaison de marque, et se retrouvent souvent dans la conception de l'ensemble de l'appareil. Si 2 à 6 heures sont trop longues pour charger entre les appels, une meilleure infrastructure de charge à bord de l'appareil peut être une meilleure solution.

Aujourd'hui, la plupart des outils de lutte contre l'incendie alimentés par batterie utilisent des batteries inférieures à 200 Wh. Les chargeurs les plus rapides disponibles rechargeront 200 Wh en 2 heures ou moins. Les outils de demain seront plus puissants, nécessitant des batteries plus grosses pour la même autonomie opérationnelle.

  • Temps de charge, par taille de batterie :
    • 100 Wh : 1.0 heure (petite batterie d'outils électriques)
    • 200 Wh : 1.6 heures (batterie de l'outil de sauvetage)
    • 300 Wh : 2.4 heures (batterie ventilateur PPV, <1hp)
    • 400 Wh : 3.2 heures (Ventilateur PPV haute performance, > 1hp)
    • 500 Wh : 4.0 heures (ventilateurs PPV à grande puissance, > 2 hp)
    • 2000 Wh : 1.2 heures (batterie de camion au lithium unique, remplacement au plomb)

Les appareils d'incendie devraient rester en service pendant 20 ans. Ils doivent être conçus, dans la mesure du possible, pour prendre en charge les outils électriques qui devraient baisser au cours de la prochaine décennie - ou risquer une obsolescence précoce et des performances inférieures aux outils et tactiques à mesure que la technologie évolue.

Les départements ont toujours été les premiers acteurs dans leurs communautés à garder une longueur d'avance sur l'évolution des risques auxquels ils peuvent être confrontés - dans l'industrie, les types de structure, etc. Une nouvelle menace pour ces départements doit être préparée, une que beaucoup ont négligée jusqu'à présent, dans la façon dont pour soutenir leurs outils pour maintenir la préparation à la mission tout en cochant les cases des programmes écologiques de santé des pompiers et de la communauté locale.

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