Calculs : batteries et grues à tour

Construction des résidences étudiantes d'Echo Street à Manchester, en Angleterre. Deux grues à tour à flèche relevable Terex CTL 180 sont alimentées en grande partie par un système de stockage d'énergie par batterie Enertainer, permettant ainsi des économies d'énergie et une réduction des émissions de carbone. Photo : Bowmer et Kirkland

L’utilisation de batteries au lieu de générateurs diesel pour alimenter les chantiers de construction, et les grues à tour en particulier, est un sujet brûlant.

L'entreprise de construction britannique Bowmer & Kirkland a déjà adopté des systèmes de stockage d'énergie par batterie comme méthode privilégiée pour alimenter ses grues. Elle a même constaté que des sites entiers peuvent être alimentés par une seule batterie.

Dans le cadre d'un contrat de 130 millions de livres sterling (170 millions de dollars américains) à Manchester, dans le nord de l'Angleterre, Bowmer & Kirkland utilise un système de stockage d'énergie par batterie Enertainer L+ pour alimenter deux grues à tour à flèche relevable Terex CTL 180, deux palans jumelés et 11 plateformes de travail sur mât (PTM) actuellement, mais 33 en période de pointe. La batterie alimente également les bureaux, l'éclairage et tout ce qui nécessite de l'électricité.

Le contrat porte sur la construction d'un complexe résidentiel étudiant sur Echo Street. Ce projet comprend trois tours communicantes de 27, 21 et 16 étages, soit une superficie totale de 38 350 mètres carrés, pour accueillir 1 224 étudiants en centre-ville.

Bowmer & Kirkland a commencé les travaux en octobre 2023 et devraient les terminer en juillet 2026.

Traditionnellement, les générateurs diesel étaient bien sûr utilisés pour alimenter les machines sur un tel projet, mais les entrepreneurs britanniques ont été contraints de repenser leurs méthodes. Il ne s'agit pas seulement d'embellir leurs performances écologiques ; en avril 2022, l'allégement fiscal dont bénéficiait auparavant le secteur de la construction pour le diesel a été supprimé. Le coût du diesel a ainsi été soudainement multiplié par deux ou trois (selon les fluctuations des prix du marché).

La mesure dans laquelle les batteries se sont avérées être une alternative efficace aux générateurs diesel a surpris plus d’un.

Le système de batterie Enertainer L+ utilisé sur Echo Street est produit par Ampd Energy, une entreprise hongkongaise. (Enertainer est un dérivé de « energy » et « container »). Tom Carter est responsable du développement commercial d'Ampd au Royaume-Uni. Il a travaillé 11 ans chez Bowmer & Kirkland avant de rejoindre Ampd en juillet dernier.

L'unité de batterie Ampd Enertainer avec équipement de charge et de surveillance intégré. Photo : Select Plant

Faire les chiffres

Carter explique que les spécifications de la grue pour Echo Street exigeaient un générateur de 300 kVA pour chaque grue, pour fournir 420 ampères en pointe, dans le cas où tous les moteurs devraient fonctionner simultanément - même si dans le monde réel, les grues ne lèvent, ne pivotent et ne se relèvent presque jamais en même temps.

Si Bowmer & Kirkland avait opté pour la solution traditionnelle des groupes électrogènes diesel, il aurait fallu deux groupes électrogènes de 300 kVA pour les grues, deux de 100 kVA pour les palans et trois de 200 kVA pour les MCWP. Au total, il aurait fallu une puissance de 1 660 kVA pour les groupes électrogènes diesel.

Elle a remplacé tout cela par une seule grosse batterie, louée auprès de Select Plant depuis novembre 2023, fournissant 2 500 kW au site chaque semaine.

Branché sur une prise électrique standard d'un bâtiment voisin, avec une charge d'entretien de 44 ampères, l'Enertainer fournit un courant nominal de 663 ampères par minute et une surcharge de 795 A/min.

L'Enertainer est en charge constante. Sa consommation dépend de l'activité des machines sur site. Sa capacité n'est pas encore descendue sous les 53 %. Chaque matin, elle remonte à environ 95 %.

Nettoyage

Carter affirme qu'un groupe électrogène diesel conventionnel de 1 660 kVA émettrait 999 tonnes de dioxyde de carbone par an. « Avec l'Enertainer, nous en éliminons 913 tonnes », précise-t-il.

Ce chiffre est basé sur une norme industrielle de 0,02 kg pour mesurer l'empreinte carbone de l'électricité – son empreinte réelle dépend de la manière dont l'électricité a été produite en premier lieu.

Si Echo Street fonctionnait avec des générateurs diesel et qu'ils fonctionnaient avec un temps de disponibilité de 50 %, ils consommeraient 150 litres de diesel par heure, soit 429 000 litres par an.

Par conséquent, selon l'estimation la plus prudente, si l'on suppose deux ans pour la phase de construction et neuf mois pour l'aménagement et la mise en service, l'Enertainer L+ permet à Bowmer & Kirkland d'économiser plus d'un million de litres de carburant à Echo Street.

Carter ne dévoilera pas tous les détails financiers, mais nous pouvons en calculer certains. Un million de litres de diesel non subventionné coûterait entre 1,4 et 1,5 million de livres sterling. Même avec les récents changements, la facture d'électricité peut raisonnablement être estimée à environ 50 000 livres sterling par an pendant que les grues, les palans et les monte-mâts sont en service, ou 100 000 livres sterling pour les deux ans de construction. Il s'agit d'une économie financière significative, même en intégrant le coût (non divulgué) de la location de l'Enertainer.

Bien sûr, il existe de nombreux chantiers de construction qui ne peuvent pas simplement être branchés sur le réseau électrique.

En fonctionnement hors réseau, l'Enertainer peut être rechargé par un générateur de 60 à 100 kVA, explique Carter. Ce générateur est configuré pour démarrer lorsque la batterie passe sous un seuil spécifié et la recharger. Selon Carter, sur un site de l'ampleur d'Echo Street, cela permettrait une économie de carbone de 60 %, contre 91 % en cas de branchement sur secteur.

Un autre avantage

Les batteries présentent un autre avantage. Bowmer & Kirkland utilisait auparavant des batteries plutôt que des générateurs diesel sur un projet résidentiel de 300 millions de livres sterling, composé de 17 et 19 étages, dans le quartier de West Bar à Sheffield, dans le nord de l'Angleterre. Actuellement en voie d'achèvement, ce chantier est considéré comme le premier grand chantier au Royaume-Uni à être alimenté uniquement par batterie, bien qu'ici, la batterie ait été soutenue par un système à volant d'inertie de Dumarey Peak Power (anciennement Punch Power) pour répondre aux pics de demande énergétique. À West Bar, l'alimentation électrique permanente a tardé à arriver, ce qui a menacé de retarder la mise en service. Il est techniquement impossible d'utiliser un générateur pour la mise en service d'un bâtiment, mais le système de batterie s'est avéré parfaitement adapté et a été utilisé pour la mise en service de cinq étages du projet.

Bowmer & Kirkland réalise un chiffre d'affaires annuel de 1,2 milliard de livres sterling (1,6 milliard de dollars américains). Malgré sa taille, l'entreprise préfère louer ses machines plutôt que de les posséder directement. Mais elle est tellement convaincue par le concept des batteries pour alimenter ses sites qu'elle a non seulement adopté comme politique d'utiliser des batteries partout où cela est possible – elle en possédait 11 sur ses différents sites à un moment donné – mais elle a également commencé à en acheter elle-même, avec deux Entertainer en commande.