Avez-vous les connaissances nécessaires pour lancer un chantier de construction électrique? (1re partie)
Se poser la question permet de réduire les réticences à l'égard du travail électrique
L’électrification est "à la mode". On en parle beaucoup, mais pour l’instant, de nombreux entrepreneurs restent sur la réserve. Selon les experts, cela s’explique en grande partie par un manque de connaissances. Il est évident que les pouvoirs publics ont un rôle à jouer en tant que catalyseurs, mais aucune initiative concrète ne vient pour l’instant de ce côté-là. Dans la première partie de cette série en deux volets, vous découvrirez ce qu’implique exactement l’électrification d’un chantier. Dans la deuxième partie, nous vous présenterons un aperçu des étapes à suivre et décrirons différentes solutions pour vous approvisionner en électricité sur vos futurs chantiers.
Il n’y a pas de retour en arrière
Ce qui semblait encore être une mode il y a cinq ans est aujourd’hui une tendance irréversible. De plus en plus de fabricants d’engins de chantier misent sur l’électrification. Patrick De Smet, responsable commercial des produits chez SMT Belgium: "À l’origine, ce sont les petites machines compactes qui étaient équipées d’une motorisation électrique à batterie. Aujourd’hui, nous constatons également une tendance à la hausse des solutions à batterie dans le segment des grandes pelles hydrauliques, des chargeuses sur pneus et des tombereaux articulés."
Outre les engins de chantier qui fonctionnent sur votre chantier, il faut également disposer d’une énergie suffisante pour alimenter d’autres consommateurs. En effet, sur un chantier, il faut également alimenter en électricité les baraquements, les caméras, les mâts d’éclairage, les pompes, les systèmes de sécurité, les grues à tour, les véhicules et le matériel électrique temporaire. Si vous envisagez de passer à l’électrique, cela nécessite une réflexion approfondie. Commencez par vous poser la question suivante: de combien d’énergie ce chantier a-t-il besoin, à quel moment et avec quels pics de consommation ?
"Un chantier électrique, c’est bien plus que simplement installer une batterie sur le chantier pour recharger votre pelleteuse ou votre tombereau articulé pendant une heure", explique Brecht Maes, responsable des ventes et du développement commercial chez Locquet Power & Light. "Pour chaque besoin énergétique sur le chantier, il faut élaborer une solution sur mesure."
Calculer d’abord, choisir ensuite
Il est important de commencer par recenser vos plus gros consommateurs. Quels sont les consommateurs présents? Quelles machines doivent être rechargées électriquement? Combien d’heures par jour fonctionnent-elles? Quand sont-elles à l’arrêt ? Et quelle puissance est disponible via le réseau ? Les cinq réponses qu’un entrepreneur doit avoir sous la main sont:
- la puissance de raccordement disponible;
- les plus gros consommateurs;
- la capacité de batterie des machines;
- une estimation de la consommation prévue par équipe;
- la plage de recharge disponible.
Cette plage de recharge est cruciale. Une machine pouvant se recharger pendant dix heures la nuit nécessite une solution différente de celle d’une machine qui doit être rechargée rapidement pendant la pause de midi ou une pause. Selon Maes, la bonne solution ne commence pas par l’appareil, mais par l’analyse. "On ne va pas tirer sur un moustique avec un bazooka. Utiliser le bon matériel au bon moment sur le bon chantier: voilà ce qui compte. Il n’existe pas de solution standard unique, c’est un travail purement sur mesure."
De Smet: "Pour les chantiers fixes et les entreprises disposant d’une alimentation électrique continue, on peut par exemple également utiliser des machines alimentées par un câble fixe."
kVA, kW et kWh
Lorsqu’on parle d’alimentation électrique de chantier, il faut distinguer trois notions: le kVA (kilovoltampère), le kW (kilowatt) et le kWh (kilowattheure). Tant le kVA (puissance apparente) que le kW (puissance active ou réelle) expriment une puissance à un moment donné, tandis que le kWh indique la quantité d’énergie consommée sur une période donnée. Un raccordement de 40 kVA ne détermine donc pas la quantité d’énergie consommée quotidiennement par un chantier, mais bien la puissance pouvant être prélevée simultanément sur le réseau. Dans le cas d’un raccordement triphasé de 400 V, 40 kVA correspondent théoriquement à environ 58 A par phase. Dans la pratique, cependant, le cos phi (le rapport entre la puissance active et la puissance apparente), les dispositifs de protection, la configuration du réseau, les longueurs de câbles et la charge simultanée jouent également un rôle.
Le raccordement au réseau est le premier test de réalité
Si le courant du réseau est disponible, il reste généralement le premier choix. Même un raccordement limité peut s’avérer utile, à condition que la puissance, la protection et les conditions de raccordement soient suffisantes. Pieter Willems, Business Line Manager Power and Flow chez Atlas Copco Group, confirme: "Sur les petits chantiers, il y a presque toujours un raccordement au réseau quelque part. Quelle que soit la puissance de ce raccordement, ce courant est utilisable."
Mais un raccordement au réseau n’est pas toujours sans souci. Les chantiers temporaires n’obtiennent pas toujours assez rapidement la puissance demandée. Parfois, la capacité est disponible, mais souvent ce n’est pas le cas. Parfois, le raccordement est techniquement réalisable, mais les délais de mise en œuvre (démarches administratives, renforcement du raccordement au réseau, etc.) sont trop longs pour le calendrier du chantier. C’est pourquoi le fonctionnement hybride reste nécessaire. En effet, le réseau n’est pas partout aussi fiable ni prêt à répondre aux besoins en puissance d’un chantier moderne.
De la borne de recharge "basique" à la station de recharge "intelligente"
Plug-and-play
La manière la plus simple de recharger un engin de chantier compact, tel qu’une petite pelleteuse, consiste à utiliser ce qu’on appelle une "borne de recharge basique". Si un raccordement au réseau électrique puissant est disponible, une borne de recharge standard suffit. Il suffit alors de la brancher et de lancer la recharge.
Dès que plusieurs engins, véhicules ou consommateurs ont besoin d’électricité en même temps, la recharge intelligente entre en jeu. Un système de gestion de l’énergie (EMS) surveille alors la puissance disponible et la répartit entre les différents points de recharge. Si une seule machine est en cours de recharge, elle peut bénéficier d’une puissance plus importante. Si plusieurs véhicules ou consommateurs viennent s’ajouter, le courant est réparti. Si le chantier lui-même consomme beaucoup d’énergie à ce moment-là, la recharge peut être temporairement réduite. C’est une question de priorités.
Le système détermine où l’énergie disponible est la plus utile à ce moment-là. "Aujourd’hui, c’est surtout le système de gestion de l’énergie qui fait la différence", affirme Maes. "La batterie n’est qu’un élément parmi d’autres, mais c’est la gestion intelligente qui détermine l’efficacité avec laquelle on utilise l’énergie disponible."
Tous les EMS ne gèrent pas l’ensemble du chantier
Le terme "système de gestion de l’énergie" est largement utilisé, mais mérite d’être nuancé. Tout système de gestion de batterie n’est pas automatiquement un EMS couvrant l’ensemble du chantier. Certaines batteries gèrent principalement l’interaction entre la batterie, le réseau et le générateur. Elles réagissent à la demande en énergie et veillent à ce que la batterie se charge ou se décharge lorsque cela est nécessaire. Un EMS distinct peut gérer l’ensemble de la consommation du chantier : bornes de recharge, pompes, éclairage, parc de conteneurs, caméras et priorités entre les consommateurs.
Willems met explicitement cette distinction en avant. Les batteries peuvent communiquer avec le réseau et le groupe électrogène, mais les priorités à l’échelle du chantier peuvent également être définies par un système de gestion de l’énergie externe. Différents produits de différentes marques peuvent ainsi communiquer entre eux, mais uniquement lorsque les protocoles, les interfaces et les passerelles sont compatibles.
CA ou CC?
La recharge en courant alternatif (CA) peut suffire pour les petites machines, surtout lorsqu’elles peuvent se recharger la nuit ou pendant de longues périodes d’inactivité. Les puissances de recharge typiques se situent souvent entre 11 et 22 kW, en fonction de l’installation, de l’appareil et de la machine.
Lors d’une recharge en courant alternatif, c’est le courant alternatif qui est fourni et le chargeur embarqué de la machine détermine en grande partie la puissance pouvant être effectivement absorbée. Techniquement, la borne de recharge peut fournir plus que ce que la machine est capable de supporter, mais c’est la machine qui détermine en partie l’absorption réelle.
La recharge en courant continu (CC) est particulièrement indiquée lorsqu’il faut « faire le plein » d’une grande quantité d’énergie en peu de temps. Lors d’une recharge en courant continu (DC), la conversion s’effectue en grande partie dans le chargeur externe et le courant continu est fourni à la batterie. Cela permet d’atteindre des puissances de recharge plus élevées, à condition que le véhicule, la batterie, le chargeur, le raccordement et le système de commande le permettent.
Si, par exemple, votre machine est équipée d’une batterie de 600 kWh et que celle-ci doit être rechargée complètement en dix heures, une puissance de charge moyenne d’au moins 60 kW est théoriquement nécessaire. En réalité, il faut tenir compte de nombreux facteurs tels que les pertes de charge, la courbe de charge, la capacité utile de la batterie et d’éventuelles limitations de puissance imposées par le chargeur ou le raccordement.
Si l’on souhaite recharger en cinq heures au lieu de dix, il faut en principe doubler la puissance de charge moyenne. La recharge en courant continu n’est donc pas un luxe, mais souvent une nécessité pratique pour les applications plus exigeantes ou les créneaux de recharge courts. C’est notamment pour les machines qui doivent être rechargées pendant la pause de midi que la puissance de charge devient un facteur déterminant dans la planification.
Patrick De Smet, SMT Belgium: "L’autonomie des machines électriques a fortement augmenté. En fonction des conditions et de la charge, certains modèles peuvent facilement fonctionner 5 à 6 heures sans recharge."
La capacité de charge n’est pas synonyme d’autonomie
Une idée fausse très répandue consiste à croire qu’un chargeur puissant résout automatiquement tous les problèmes d’autonomie. Ce n’est pas vrai. La puissance de charge détermine la vitesse à laquelle l’énergie peut être réinjectée. La capacité de la batterie de la machine détermine la quantité d’énergie que celle-ci peut stocker. La consommation pendant le travail, le type de chantier et les mouvements de conduite déterminent la vitesse à laquelle cette énergie est consommée. C’est pourquoi la stratégie de recharge doit être adaptée à la journée de travail. Combien d’heures la machine fonctionne-t-elle réellement? Quelle est l’intensité du travail? Y a-t-il des périodes d’inactivité? Est-il possible de recharger l’appareil pendant la pause de midi ou pendant les temps d’attente? Et la puissance disponible est-elle alors réellement libre ? Une machine qui fonctionne en continu pendant huit heures à pleine charge nécessite une approche différente de celle d’une machine qui effectue de courts cycles et s’arrête régulièrement. L’électrification nécessite donc non seulement une borne de recharge, mais aussi un plan de recharge.
La rentabilité dépend de l’utilisation
Le passage à l’électrique n’est pas une voie envisageable pour tous les entrepreneurs. Pour un petit entrepreneur qui utilise une machine électrique de manière limitée, l’investissement reste aujourd’hui difficile à justifier. Si une machine est utilisée quotidiennement et de manière intensive, cela peut également constituer une solution rentable pour les petites entreprises de construction. C’est pourquoi la location est une étape intermédiaire logique. Les entrepreneurs peuvent acquérir de l’expérience sans devoir immédiatement réaliser un investissement important. Ils voient comment une batterie, une borne de recharge, un générateur et un raccordement au réseau fonctionnent ensemble dans la pratique. Si la solution est techniquement viable et économiquement rentable, l’achat ou la location-vente reste toujours une option par la suite.
"Cela réduit les risques", explique Maes. "Si les entrepreneurs découvrent les avantages et constatent qu’il s’agit d’une solution rentable ou qu’elle peut le devenir, ils peuvent toujours décider par la suite de réaliser l’investissement."
Il est tout aussi important de bien cerner les coûts actuels. De nombreux entrepreneurs ne savent pas exactement combien de diesel consomment leurs groupes électrogènes. Le carburant est versé dans les engins, les groupes électrogènes et les installations temporaires, mais le coût réel par chantier reste souvent flou. Ce n’est que lorsque cette consommation est mise noir sur blanc qu’une comparaison équitable peut être établie avec une solution électrique ou hybride. Maes: "Aujourd’hui, de nombreuses entreprises jettent littéralement leur argent par les fenêtres avec le diesel."
Convaincre un entrepreneur d’électrifier son chantier relève donc d’une approche fondée sur des faits, des chiffres et des statistiques.
Le conducteur de machine fait partie intégrante du plan de recharge
Travailler à l’électricité nécessite non seulement un autre équipement, mais aussi de nouvelles habitudes. La recharge en elle-même est généralement simple, de type "plug-and-play". Le véritable changement réside dans l’organisation de la journée de travail. Chaque pause, temps d’attente ou temps d’arrêt peut en principe être un moment de recharge. Cela exige de la discipline sur le chantier. Les conducteurs d’engins de chantier doivent apprendre à anticiper. "Si vous ne travaillez pas pendant une heure avec une machine électrique, il faut la mettre en charge", explique Maes. Ce réflexe peut faire la différence entre une machine électrique qui tient toute la journée de travail et une machine qui n’atteint pas l’autonomie prévue.
Les essais facilitent l’adoption
Pour les entrepreneurs qui hésitent, les démonstrations et les formules de location sont essentielles. L’électrification reste un concept abstrait pour de nombreuses entreprises tant qu’elles ne voient pas comment la batterie, le générateur, le raccordement au réseau et l’appareil consommateur interagissent dans une situation réelle de chantier.
"Nous organisons nous-mêmes régulièrement des démonstrations", explique M. Willems. "Cela présente un grand avantage: l’entrepreneur peut d’abord voir et constater comment une batterie, un générateur et un consommateur se comportent ensemble dans une situation de chantier réaliste." Cette expérience pratique est importante. En effectuant des tests aujourd’hui, on identifie les pics de consommation, on mesure le temps de recharge réel des machines et on détermine les habitudes à modifier sur le chantier.
Commencez par le profil énergétique
La première étape vers l’électrification n’est pas l’achat d’une machine électrique, d’un conteneur de batteries ou d’une borne de recharge. La première étape, c’est la compréhension et la connaissance. Quelle est la consommation actuelle du chantier? Où se situent les pics de consommation? Quand les machines peuvent-elles se recharger? Quelle est la puissance du raccordement au réseau? Et quels sont les consommateurs vraiment prioritaires? Ce n’est qu’ensuite que l’on peut déterminer clairement quelle solution convient: une simple borne de recharge, une aire de recharge intelligente, un accumulateur tampon ou un système hybride.
En menant cette réflexion dès aujourd’hui, on facilite le passage au travail électrique de demain. Dans la deuxième partie, nous examinerons les solutions concrètes disponibles aujourd’hui: d’une batterie pour la cabane de chantier à une centrale électrique hors réseau complète.
Avec la collaboration d’Atlas Copco, Locquet Power & Light et SMT Belgium
