Choisir le bon échangeur de chaleur pour le refroidissement des systèmes de propulsion électriques ou hybrides à usage maritime

En quelques années seulement, la propulsion électrique et hybride est passée d’un marché de niche à une solution globalisée et prise en compte pour les systèmes de propulsion marin.

Considéré à l’origine comme une option pour les petites embarcations de plaisance, son développement en perpétuelle évolution permet aujourd’hui d’offrir des systèmes qui fournissent plus de 100 kW d’énergie propre et sans émissions !

Au fur et à mesure que les systèmes de propulsion se développent, un problème constant est la nécessité de maintenir la chaleur dans le cadre des paramètres de fonctionnement, afin de garantir ses performances et d’éliminer les défaillances du système dues à une surcharge thermique.

Les zones nécessitant un refroidissement peuvent inclure le bloc de batteries et le chargeur embarqué, le convertisseur CA-CC, le convertisseur CC-CC, le moteur de propulsion électrique, les transformateurs, les onduleurs et les bornes de recharge de batteries à terre.

Même si tous les systèmes nécessitent différents niveaux de dissipation de la chaleur, il existe des directives générales qui peuvent être appliquées pour établir la taille typique de l’échangeur de chaleur nécessaire.

Par exemple, un moteur électrique perd généralement environ 6% de sa puissance nominale sous forme de chaleur. De ce fait, un moteur de 100 kW peut nécessiter une unité capable d’éliminer 6 kW d’énergie thermique. Les composants associés nécessitent généralement une dissipation supplémentaire de 3% de la puissance du moteur, ainsi qu’un refroidissement supplémentaire peut être nécessaire pour les batteries.

Le débit du liquide de refroidissement affecte également les performances d’un échangeur de chaleur et varie généralement d’un système électrique à l’autre. Par conséquent, l’exemple de système de 100 kW ci-dessus nécessiterait un rejet de chaleur d’au moins 9 kW. Les graphiques de performance ci-dessous illustrent que si le débit du liquide de refroidissement à travers le système est de 40 l/min, un Bowman EC100 conviendrait pour cette tâche. Toutefois, si le débit du liquide de refroidissement n’était que de 15 l/min, un échangeur de chaleur FC100 plus grand serait nécessaire, car un faible débit de liquide de refroidissement réduit considérablement la capacité de refroidissement de tout échangeur de chaleur !

Échangeurs de chaleur de la série EC

Échangeurs de chaleur de la série FC

Chiffres basés sur : Type de liquide de refroidissement : 50/50 eau/glycol. Température d’entrée de l’eau de mer : 30 °C à 50 l/min. Température d’entrée du liquide de refroidissement : 50 °C.

Les échangeurs de chaleur Bowman s’intègrent facilement dans la conception du système de propulsion et une seule unité est généralement suffisante. Toutefois, dans certaines installations, un circuit secondaire peut être nécessaire lorsque des composants (tels qu’une batterie) ont des exigences de refroidissement spécifiques. Les illustrations ci-dessous présentent trois scénarios habituels pour le refroidissement des systèmes électriques et hybrides.

Deux échangeurs de chaleur, installés en série, contrôlent les différents besoins de refroidissement du bloc de batteries et des circuits onduleurs/d’entraînement.

Un seul échangeur de chaleur est utilisé pour refroidir les doubles circuits inverseur/d’alimentation dans cette installation.

Un seul échangeur de chaleur refroidit à la fois les moteurs hybrides et les inverseurs, ainsi que deux refroidisseurs séparés installés dans ce système hybride.

Les systèmes électriques et hybrides sont souvent conçus pour fonctionner avec des températures d’eau de mer à plus de 30 °C, donc le choix de la bonne unité est très important pour garantir des performances et sa fiabilité. Toutefois, en apportant les informations suivantes, Bowman peut fournir une sélection de produits assistée par ordinateur, afin de recommander l’échangeur de chaleur le plus approprié pour son utilisation :

Type et concentration du liquide de refroidissement
Chaleur à dissiper (en kW)
Température de sortie du liquide de refroidissement requise (en °C)
Débit du liquide de refroidissement (en l/min)
Température de l’eau de mer (en °C)

Pour plus d’informations, n’hésitez pas à contacter notre équipe de vente au +44 (0)121 359 5401 ou envoyez un e-mail à [email protected].

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En quelques années seulement, la propulsion électrique et hybride est passée d’un marché de niche à une solution globalisée et prise en compte pour les systèmes de propulsion marin.

Considéré à l’origine comme une option pour les petites embarcations de plaisance, son développement en perpétuelle évolution permet aujourd’hui d’offrir des systèmes qui fournissent plus de 100 kW d’énergie propre et sans émissions !

Au fur et à mesure que les systèmes de propulsion se développent, un problème constant est la nécessité de maintenir la chaleur dans le cadre des paramètres de fonctionnement, afin de garantir ses performances et d’éliminer les défaillances du système dues à une surcharge thermique.

Les zones nécessitant un refroidissement peuvent inclure le bloc de batteries et le chargeur embarqué, le convertisseur CA-CC, le convertisseur CC-CC, le moteur de propulsion électrique, les transformateurs, les onduleurs et les bornes de recharge de batteries à terre.

Même si tous les systèmes nécessitent différents niveaux de dissipation de la chaleur, il existe des directives générales qui peuvent être appliquées pour établir la taille typique de l’échangeur de chaleur nécessaire.

Par exemple, un moteur électrique perd généralement environ 6% de sa puissance nominale sous forme de chaleur. De ce fait, un moteur de 100 kW peut nécessiter une unité capable d’éliminer 6 kW d’énergie thermique. Les composants associés nécessitent généralement une dissipation supplémentaire de 3% de la puissance du moteur, ainsi qu’un refroidissement supplémentaire peut être nécessaire pour les batteries.

Le débit du liquide de refroidissement affecte également les performances d’un échangeur de chaleur et varie généralement d’un système électrique à l’autre. Par conséquent, l’exemple de système de 100 kW ci-dessus nécessiterait un rejet de chaleur d’au moins 9 kW. Les graphiques de performance ci-dessous illustrent que si le débit du liquide de refroidissement à travers le système est de 40 l/min, un Bowman EC100 conviendrait pour cette tâche. Toutefois, si le débit du liquide de refroidissement n’était que de 15 l/min, un échangeur de chaleur FC100 plus grand serait nécessaire, car un faible débit de liquide de refroidissement réduit considérablement la capacité de refroidissement de tout échangeur de chaleur !

Échangeurs de chaleur de la série EC

Échangeurs de chaleur de la série FC

Chiffres basés sur : Type de liquide de refroidissement : 50/50 eau/glycol. Température d’entrée de l’eau de mer : 30 °C à 50 l/min. Température d’entrée du liquide de refroidissement : 50 °C.

Les échangeurs de chaleur Bowman s’intègrent facilement dans la conception du système de propulsion et une seule unité est généralement suffisante. Toutefois, dans certaines installations, un circuit secondaire peut être nécessaire lorsque des composants (tels qu’une batterie) ont des exigences de refroidissement spécifiques. Les illustrations ci-dessous présentent trois scénarios habituels pour le refroidissement des systèmes électriques et hybrides.

Deux échangeurs de chaleur, installés en série, contrôlent les différents besoins de refroidissement du bloc de batteries et des circuits onduleurs/d’entraînement.

Un seul échangeur de chaleur est utilisé pour refroidir les doubles circuits inverseur/d’alimentation dans cette installation.

Un seul échangeur de chaleur refroidit à la fois les moteurs hybrides et les inverseurs, ainsi que deux refroidisseurs séparés installés dans ce système hybride.

Les systèmes électriques et hybrides sont souvent conçus pour fonctionner avec des températures d’eau de mer à plus de 30 °C, donc le choix de la bonne unité est très important pour garantir des performances et sa fiabilité. Toutefois, en apportant les informations suivantes, Bowman peut fournir une sélection de produits assistée par ordinateur, afin de recommander l’échangeur de chaleur le plus approprié pour son utilisation :

Type et concentration du liquide de refroidissement
Chaleur à dissiper (en kW)
Température de sortie du liquide de refroidissement requise (en °C)
Débit du liquide de refroidissement (en l/min)
Température de l’eau de mer (en °C)

Pour plus d’informations, n’hésitez pas à contacter notre équipe de vente au +44 (0)121 359 5401 ou envoyez un e-mail à [email protected].

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