Régler plus strictement le point de rosée/givre de la salle sèche de seulement 2 °C pourrait permettre aux fabricants de batteries d’économiser jusqu’à 30 % d’énergie.

Responsable de la gamme de produits de Vaisala, Antti Viitanen

Antti Viitanen, responsable de la gamme de produits chez Vaisala, explique pourquoi des capteurs de point de rosée précis et stables peuvent permettre de réaliser des économies d’énergie substantielles lors de la mesure et de la gestion de la déshumidification dans la fabrication de batteries.

Le maintien de conditions de point de rosée à -40 °C ou moins exige une quantité importante d’énergie pour assurer une déshumidification continue lors de la fabrication de batteries. Cette exigence est une conséquence inévitable des chimies des batteries et une condition indispensable pour garantir la sécurité des conditions de process, mais Mona estime qu’un levier permettant de réduire la consommation d’énergie est souvent négligé : la précision du capteur de point de rosée qui pilote les systèmes de contrôle de la déshumidification.

Les salles sèches utilisées dans la fabrication de batteries figurent parmi les environnements industriels les plus énergivores. Le maintien de conditions de point de rosée à -40 °C ou moins exige une quantité importante d’énergie pour assurer une déshumidification continue. Cette exigence est une conséquence inévitable des chimies des batteries et une condition indispensable pour garantir la sécurité des conditions de process, mais un levier permettant de réduire la consommation d’énergie est souvent négligé : la précision du capteur de point de rosée qui pilote les systèmes de contrôle de la déshumidification.

Si les capteurs de point de rosée sont sujets à la dérive et ne sont entretenus qu’une fois par an, les systèmes de contrôle de la déshumidification devront utiliser une valeur de consigne prudente pour compenser cette incertitude de mesure. Il en résulte qu’une salle sèche fonctionne souvent avec un point de rosée inférieur de plusieurs degrés à ce qui est nécessaire. Une déshumidification supplémentaire de 2 °C peut entraîner environ 30 % de consommation d’énergie en plus que nécessaire. La bonne nouvelle est que ces mêmes 2 degrés de séchage excessif peuvent être récupérés grâce à une mesure du point de rosée précise et stable, ce qui se traduit directement par 30 % d’économies d’énergie — sans aucune modification des conditions cibles de la salle sèche ni de la qualité du produit.

Pourquoi 2 °C ont un effet aussi important

La relation entre le point de rosée cible et l’énergie de déshumidification n’est pas linéaire. À mesure que le point de rosée cible diminue, l’énergie nécessaire pour éliminer l’humidité de l’air augmente de façon exponentielle. À un point de rosée de -40 °C, même de faibles écarts entraînent des conséquences disproportionnées sur le plan énergétique. Le simple fait de déplacer le point de fonctionnement pratique de 2 °C, de -42 °C à -40 °C, réduit suffisamment la charge thermique de réactivation du déshumidificateur pour générer des économies. À des valeurs de consigne inférieures, telles que -45 °C ou -50 °C, les économies résultant d’un contrôle plus précis sont encore plus importantes.

C’est pourquoi le capteur de point de rosée doit être au cœur de la boucle de contrôle de la déshumidification. Si le capteur indique un niveau d’humidité supérieur de 2 °C à la réalité, le déshumidificateur fonctionne plus intensément que nécessaire. Si le capteur indique un niveau d’humidité inférieur de 2 °C à la réalité, l’opérateur risque de sortir des spécifications. Dans les deux cas, une mesure inexacte représente un coût potentiel en matière d’énergie, de rendement, de qualité des produits et de sécurité des procédés.

Comment des capteurs précis réduisent l’écart

La technologie DRYCAP® de Vaisala lutte contre la dérive au niveau du capteur grâce à deux mécanismes intégrés. Le premier est une fonction d’auto-étalonnage qui chauffe périodiquement le capteur et utilise la courbe de refroidissement qui en résulte pour appliquer une correction, rétablissant ainsi automatiquement la référence du capteur avant qu’une dérive significative ne puisse s’accumuler. Le second est une fonction de purge du capteur qui évapore les contaminants chimiques avant qu’ils ne puissent fausser la mesure. Ensemble, ces fonctions assurent une stabilité de mesure permettant de porter les intervalles d’étalonnage standard à deux ans dans les applications propres. Ce niveau de fiabilité réduit considérablement l’incertitude qui contraint les concepteurs à ajouter une marge de sécurité à leurs valeurs de consigne.

L’emplacement du capteur joue également un rôle déterminant. Les systèmes de contrôle qui s’appuient principalement sur une sonde de point de rosée mesurant l’air de reprise de la salle sèche, plutôt que l’air soufflé par le déshumidificateur, fournissent la représentation la plus directe et la plus stable des conditions réelles de la salle. La mesure de l’air de reprise tient compte de la charge réelle en humidité à l’intérieur de la salle, même lorsque les apports liés aux personnes et aux procédés varient, et fournit à la boucle de contrôle du déshumidificateur le signal le plus exploitable. Avec un capteur stable, étalonné et correctement positionné sur le conduit d’air de reprise, le déshumidificateur peut être réglé pour répondre au besoin réel de séchage plutôt qu’à une hypothèse de fonctionnement dans le pire des cas.

La précision comme stratégie énergétique

Le coût énergétique du fonctionnement des salles sèches pour batteries ne diminuera pas à mesure que le secteur se développe. Les gigafactories font fonctionner en continu plusieurs grands déshumidificateurs, 24 heures sur 24. L’effet cumulé d’un séchage excessif sur l’ensemble de ce parc installé est considérable. Une réduction de 30 % de l’énergie de déshumidification dans une installation de production complète représente un chiffre significatif, tant en termes de coûts d’exploitation que d’émissions de CO2. Pour parvenir à cette réduction, il n’est pas nécessaire d’adopter de nouvelles spécifications de procédé ni de modifier la chimie des batteries. Elle est réalisable grâce à des capteurs précis, stables et correctement entretenus. Pour les fabricants qui n’ont pas récemment réexaminé leur programme d’étalonnage des capteurs, ou qui ne savent pas si leurs valeurs de consigne actuelles incluent une marge de sécurité inutile, c’est le point de départ.

Une mesure précise du point de rosée ne concerne pas uniquement le contrôle qualité. Dans la salle sèche, il s’agit de l’un des leviers les plus directs disponibles pour améliorer l’efficacité énergétique.