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Des capteurs à ultrasons dans la « Blue Battery »

La technologie des capteurs, généralement une toute petite partie des applications pour lesquelles ils sont utilisés, fait souvent une grande différence dans celles-ci.

La technologie des capteurs, généralement une toute petite partie des applications pour lesquelles ils sont utilisés, fait souvent une grande différence dans celles-ci. Par exemple, la Blue Battery d’AquaBattery est un système de stockage de l’énergie électrique qui utilise une technologie de membrane, de l’eau et du sel de table. Pour mesurer le niveau des liquides dans différents réservoirs, ils ont réalisé des essais à l’aide des capteurs à ultrasons d’elobau dans leur atelier. Il s’agit d’éléments de mesure disposant de la classe de protection adaptée, la précision nécessaire, la bonne plage de mesure et pouvant être lus par le contrôleur adapté.

AquaBattery a été créé il y a quelques années par cinq jeunes hommes ayant une idée précise pour stocker de l’énergie de manière économique et efficace. C’est une question importante à notre époque, nous sommes confrontés à un risque de surplus d’énergie à cause de la surproduction des panneaux photovoltaïques et la reprise d’énergie n’est plus toujours possible ou lucrative.

Un pilote dans le « Green Village »

Il existe de nombreuses options de stockage d’énergie, dont les « batteries » traditionnelles, qui fonctionnent avec des piles en lithium ou en plomb, sont les plus connues. Ces batteries présentent l’important désavantage de contenir des matériaux toxiques, onéreux et inflammables au point de présenter un risque d’explosion. Comment changer cela?

Tous les membres de l’équipe étant formés dans le domaine de l’eau, Blue Battery propose de stocker l’énergie en utilisant la différence de potentiel existant entre l’eau salée et l’eau douce. « La technologie permettant de produire de l’électricité en faisant passer de l’eau douce et de l’eau salée à travers des membranes est connue depuis les années 1960 », explique le COO Emil Goosen. « En inversant le principe, il est également possible de conserver de l’énergie avec la même technologie de membrane, ce que fait notre Blue Battery. Un système composé de deux ou trois réservoirs combinés à des canalisations, des pompes et les éléments de la membrane. Le contrôle détermine, sur la base de la conductivité du medium, le niveau dans les réservoirs et la pression avec laquelle les liquides doivent circuler dans chaque direction pour charger la batterie ou la décharger.”

Nous avons réalisé de nombreux essais dans notre atelier de Leiderdorp avec des systèmes à membranes et des capacités allant jusqu’à 1 kW. Nous avons ainsi conçu une installation pilote qui sera testée au « Green Village » de Delft. Emil Goosen : « Nous avons mené ce projet dans un objectif d’extrapolation. C’est une étape importante, car ce pilote doit montrer que ce qui fonctionne à l’échelle d’un laboratoire est également efficace et fiable dans un système de plus grande taille. Le premier pilote utilise 10 m3 d’eau douce distribués entre différents réservoirs. Tout fonctionne désormais de manière satisfaisante, ce qui nous mène à commencer la construction d’un second et d’un troisième pilote pour lesquels nous prévoyons des capacités encore plus importante.»

Mesure de niveau

Pour mesurer le niveau dans les réservoirs, nous avons initialement réalisé des expériences avec des capteurs capacitifs. Cependant, ceux-ci n’étaient pas assez précis et créaient surtout trop de fluctuations. Au salon Aquavak de mars 2018, elobau a découvert le projet d’AquaBattery et proposé ses capteurs à ultrasons.

Capteur à ultrasons

Ce type de capteurs contient un émetteur qui produit des ultrasons et un récepteur qui capte le son réfléchi. Selon la durée nécessaire au retour du son, le capteur détermine la distance qui le sépare de l’objet ou de la surface à détecter. En plus de prendre une mesure sans aucun contact, les capteurs à ultrasons détectent le niveau indépendamment de la forme et de la couleur de l’objet.  Cela leur permet de détecter les objets et surfaces spéculaires et transparents, très lisses ou très inégaux. Grâce à cela, les capteurs à ultrasons peuvent être utilisés pour un large éventail d’applications, y compris la Blue Battery.

Gerard van de Griendt, responsable des ventes pour applications industrielles à elobau : « L’innovante société AquaBattery a fait des tests avec différents capteurs à ultrasons dont nous avons fourni des échantillons. Les essais ayant montré que les mesures par ultrason sont en effet adaptées à cette application, nous avons cherché la variante la plus adaptée du capteur sélectionné. Par exemple, nous avons dû choisir entre un boitier en plastique ou en acier inoxydable et voir si une version courte ou longue était la plus adaptée. Le degré de protection ainsi que la résistance à l’eau salée sont également importants, tout comme la plage de mesure. Emil Goosen ajoute : « La lecture des capteurs, sur laquelle se base par exemple le contrôle des pompes, est réalisée grâce à un logiciel que nous avons créé nous-mêmes et grâce à nos automates programmables industrialisés. Ils sont faciles à programmer et assez solides pour les applications industrielles.»

Système sûr

Avec le design final de la Blue Battery, les utilisateurs finaux ont non seulement un stockage efficace et garanti d’énergie électrique, mais ils bénéficient également d’un produit sûr pour les personnes et l’environnement. Après tout, la fuite des liquides ne présente aucun risque, cette batterie peut donc être transportée sans problème ni permis supplémentaire. De plus, il est impossible de « surcharger » la batterie et la charge et la décharge n’ont aucune influence sur la durée de vie de la batterie.

Second pilote

À la suite du succès du pilote de Delft, l’entreprise travaille désormais sur une seconde installation, de plus grande taille, à Gorinchem. Cette installation utilise le double de la quantité d’eau douce du premier (20 m3), distribuée entre plusieurs réservoirs connectés entre eux. L’objectif final est d’avoir un système de 2000 m3 au total. Emil Goosen : « Le système de Gorinchem se trouve dans un conteneur maritime, dans lequel le montage des composants a déjà commencé. Il devrait être prêt fin mars. Dans ce pilote, l’entreprise n’utilise pas les capteurs à ultrasons d’elobau, mais a fait le choix d’utiliser plusieurs plus petits réservoirs avec capteurs intégrés. Cependant, ces capteurs indiquent uniquement si le réservoir est plein ou vide. Dans l’application finale, nous souhaitons utiliser les capteurs que nous avons sélectionnés en consultation avec elobau.»

Je suppose que nous le ferons pour le troisième pilote, mais pour ce projet nous dépendons également d’autres partenaires qui travaillent avec nous dans le contexte d’un projet à l’horizon 2020. Cependant, ces capteurs restent la meilleure solution, car nous passons encore une fois à un plus grand système avec des réservoirs plus grands et plus hauts. Les capteurs adaptés doivent avoir une plage de mesure suffisante et une précision d’environ 0,1 %, ce qui est un des grands avantages des capteurs à ultrasons précédemment sélectionnés.»

Capteur à ultrasons UC18PIC-220S

Pour sa « Blue Battery », AquaBattery a sélectionné les capteurs à ultrasons disponibles dans le catalogue elobau sous le nom « UC18PIC-220S ». Il s’agit d’un capteur en plastique (PBT) avec un filet mâle M18 et une plage de mesure allant de 200 à 2 200 mm. Ce capteur à ultrasons est équipé d’une sortie analogique 4 – 20 mA et d’une sortie push-pull. Grâce à sa plage de mesure relativement élevée, cette variante est adaptée aux grands réservoirs prévus pour le troisième pilote. Son boîtier en plastique en fait un capteur idéal pour les réservoirs remplis d’eau salée par rapport aux versions en acier inoxydable initialement choisies.

Le produit a été ajouté à la liste de surveillance.

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