Un entrepôt frigorifique ne doit pas dimensionner son BESS à partir de la puissance nominale totale des compresseurs.
La conception correcte commence par les limites de température des produits, le temps de maintien mesuré des chambres, les charges frigorifiques critiques, la demande de démarrage des compresseurs et la durée de secours électrique requise.
MegSolid évalue les projets de stockage frigorifique en séparant deux caractéristiques :
- Puissance du PCS : la demande maximale de fonctionnement et de démarrage que le système doit supporter
- Énergie de la batterie : la durée pendant laquelle les charges frigorifiques sélectionnées doivent rester en service
Un BESS peut alimenter les commandes, les ventilateurs d'évaporateur, les pompes de frigorigène et certains compresseurs. Il n'a pas toujours besoin de faire fonctionner chaque compresseur, résistance de dégivrage et charge auxiliaire pendant une coupure.
Demandez une évaluation préliminaire BESS pour entrepôt frigorifique
Soumettez les données suivantes :
- Zones de température de stockage
- Catégories de produits stockés
- Température maximale admissible du produit
- Dimensions des chambres et informations sur l'isolation
- Liste des charges des compresseurs, ventilateurs et pompes
- Méthode de démarrage des compresseurs
- Capacité et temps de démarrage du groupe électrogène existant
- Durée de sauvegarde requise
- Relevés historiques des enregistreurs de température
- Schéma unifilaire actuel
L'examen préliminaire peut fournir :
- Classification des charges critiques
- Plage de puissance PCS recommandée
- Capacité nominale préliminaire de la batterie
- Stratégie de relève du groupe électrogène
- Séquence de redémarrage des compresseurs
- Orientation système : armoire ou conteneur
- Données requises avant devis
Le BESS est-il la bonne solution de secours ?
Le BESS est le plus performant lorsque la charge frigorifique peut être divisée en groupes critiques et différables.
| Conditions du projet | Adéquation du BESS | Orientation recommandée |
|---|---|---|
| Le groupe électrogène a besoin de 30 secondes à 10 minutes pour accepter la charge | Élevé | Utiliser le BESS comme relais |
| Coupures réseau courtes et fréquentes | Élevé | Secours critique piloté par batterie |
| La charge frigorifique critique peut être réduite | Élevé | BESS à charges étagées |
| L'ensemble de l'installation frigorifique doit fonctionner 8 à 12 heures | Faible en solution autonome | Groupe électrogène ou système hybride |
| Le groupe électrogène existant est fiable mais lent | Élevé | BESS plus groupe électrogène |
| Un stockage thermique est déjà installé | Élevé | Coordonner le stockage électrique et thermique |
| Le démarrage du compresseur dépasse les kVA du PCS | Configuration inadaptée | Ajouter un VFD, un démarreur progressif ou un PCS plus puissant |
| Aucune limite de température vérifiée ni donnée de maintien | Informations insuffisantes | Terminer d'abord l'évaluation thermique |
Le système de stockage d'énergie doit protéger le processus frigorifique sans sauvegarder inutilement l'ensemble de l'installation.
La méthode de dimensionnement BESS en quatre couches pour le stockage frigorifique
MegSolid ne dimensionne pas un BESS de stockage frigorifique à partir des seuls kW des compresseurs.
Le projet est évalué selon quatre couches d'ingénierie.
| Couche de dimensionnement | Question d'ingénierie | Résultat requis |
|---|---|---|
| Risque thermique | Combien de temps chaque chambre peut-elle rester dans sa limite de température ? | Durée maximale de coupure admissible |
| Charge critique | Quelles commandes, quels ventilateurs, pompes et compresseurs doivent fonctionner ? | Puissance de fonctionnement critique |
| Puissance transitoire | Quelle est la demande de démarrage maximale d'un compresseur ? | kW et kVA requis du PCS |
| Durée d'énergie | Pendant combien de temps les charges sélectionnées doivent-elles fonctionner ? | kWh utilisables et nominaux requis |
Cette méthode évite deux erreurs d'achat courantes :
- Surdimensionner la batterie à partir de la plaque signalétique complète de la réfrigération
- Choisir des kWh adéquats avec une puissance de démarrage du PCS insuffisante
Classer les charges frigorifiques avant de calculer la capacité de la batterie
Les charges d'un entrepôt frigorifique doivent être réparties selon leur priorité opérationnelle.
| Load Tier | Équipements typiques | Stratégie de secours |
|---|---|---|
| Niveau 1 : commande continue | Automates, capteurs, alarmes, communications et armoires de commande | Maintenir en continu |
| Niveau 2 : réfrigération critique | Ventilateurs d'évaporateur, pompes de frigorigène et certains compresseurs | Soutenir selon le risque de température |
| Niveau 3 : charge différable | Compresseurs non critiques, résistances de dégivrage, éclairage et auxiliaires | Délester ou rétablir plus tard |
La classification finale dépend du produit stocké.
La viande congelée, les produits pharmaceutiques, les produits frais et les produits laitiers réfrigérés ont des exigences de température et de récupération différentes.
L'USDA retient 40°F ou moins comme référence générale pour les aliments réfrigérés et 0°F ou moins pour les aliments congelés. Les projets industriels doivent néanmoins appliquer les limites réglementaires, HACCP et clients propres à chaque produit, plutôt que de traiter ces valeurs générales comme des critères de conception finaux de l'entrepôt.
Le temps de maintien doit être mesuré pour l'entrepôt réel
Le temps de maintien d'une chambre froide ne peut pas être tiré d'un tableau de réfrigérateur domestique ni d'une hypothèse sectorielle générique.
Cela dépend :
- Masse de produits stockés
- Niveau d'occupation de la chambre
- Isolation des panneaux et leur état
- Fuites d'air
- Fréquence d'ouverture des portes
- Température extérieure de calcul
- Éclairage et sources de chaleur internes
- Fonctionnement des ventilateurs
- Limites de température du produit
La preuve privilégiée est constituée des données d'enregistreurs de température d'une coupure antérieure ou d'un arrêt de réfrigération contrôlé.
En l'absence de données mesurées, l'ingénieur frigoriste doit calculer une courbe de montée en température prudente à partir de l'enveloppe de la chambre et de la masse thermique stockée.
Le dossier d'ingénierie doit inclure :
- Température normale de la chambre
- Température maximale admissible du produit
- Temps nécessaire pour atteindre cette limite sans refroidissement actif
- Capacité minimale de compresseur nécessaire pour ralentir la montée en température
- Temps de récupération maximal acceptable après le rétablissement du courant
BESS, groupe électrogène ou stockage d'énergie thermique ?
Ces technologies remplissent des fonctions différentes.
| Technologie | Fonction principale | Principale limite |
|---|---|---|
| BESS | Fournit une puissance électrique immédiate | La durée dépend de la capacité de la batterie |
| Générateur diesel | Soutient les longues coupures électriques | Nécessite démarrage, carburant et maintenance |
| Stockage d'énergie thermique | Stocke le froid pour un usage ultérieur | N'alimente pas les commandes, ventilateurs ou pompes |
| BESS plus groupe électrogène | Réponse immédiate et soutien de longue durée | Nécessite des commandes coordonnées |
| BESS plus stockage thermique | Réduit la demande électrique et la demande de refroidissement | Intégration système plus complexe |
Le DOE définit le stockage d'énergie thermique comme le stockage de chaleur ou de froid pour un usage ultérieur. Il peut restituer directement l'énergie thermique stockée pour le contrôle de la température et réduire la demande électrique pendant les périodes de pointe ou les coupures.
Le BESS et le stockage thermique sont donc complémentaires.
Un projet nécessitant une configuration batterie hybride à l'état solide doit identifier le modèle exact et la nomenclature (BOM) du projet. Les caractéristiques de chimie ne doivent pas être transposées d'une famille de produits à une autre.
Exemple de dimensionnement d'un BESS pour stockage frigorifique
Supposons qu'un entrepôt de produits surgelés présente les conditions thermiques préliminaires suivantes.
| Donnée thermique | Valeur indicative |
|---|---|
| Température normale de la chambre de congélation | −18°C |
| Limite maximale de fonctionnement du projet | −12°C |
| Temps de maintien modélisé sans réfrigération active | 75 minutes |
| Durée de protection requise en cas de coupure | 2 heures |
| Stratégie retenue | Commandes, circulation et un compresseur critique |
Ces valeurs thermiques sont données à titre d'illustration.
Le dimensionnement final requiert une réponse en température mesurée ou modélisée pour la chambre, le produit et les conditions ambiantes réels.
La classification des charges frigorifiques est la suivante :
| Groupe de charges | Puissance indicative |
|---|---|
| Commandes, capteurs et communications | 15kW |
| Ventilateurs d'évaporateur et pompes de frigorigène | 45kW |
| Un circuit de compresseur critique | 120 kW |
| Compresseurs non critiques et auxiliaires | 220kW |
| Charge frigorifique installée totale | 400kW |
| Charge de secours critique sélectionnée | 180 kW |
Le BESS alimente 180kW plutôt que l'ensemble de l'installation de 400kW.
Calcul de la relève du groupe électrogène
Supposons que le groupe électrogène ait besoin de dix minutes pour démarrer, se synchroniser et accepter la charge frigorifique.
Énergie AC requise = 180kW × 10 ÷ 60 = 30kWh
Le besoin en énergie est faible, mais le PCS doit tout de même alimenter la totalité de la charge critique.
Le PCS doit également tolérer :
- La demande de démarrage des compresseurs
- Les échelons de charge des ventilateurs et pompes
- Demande de puissance réactive
- La synchronisation du groupe électrogène
- La surcharge temporaire
Un PCS de classe 250kW peut donc constituer une orientation préliminaire plus pratique qu'un PCS de puissance exactement égale à 180kW.
Calcul du secours sur deux heures
Pour deux heures de soutien de la réfrigération critique :
Énergie AC requise = 180kW × 2h = 360kWh
Avec une fenêtre SOC utile indicative de 80 % et un facteur de conversion de 90 % :
Énergie nominale préliminaire = 360kWh ÷ 0.80 ÷ 0.90 = 500kWh
L'orientation préliminaire devient :
- PCS de classe 250kW
- Environ 500kWh de capacité nominale de batterie
- Réserve supplémentaire pour la dégradation et la température
- Redémarrage échelonné des compresseurs
- SOC dédié au secours de la réfrigération
Il s'agit d'une plage d'ingénierie initiale, et non d'un devis définitif.
Le démarrage des compresseurs doit être vérifié séparément
Un compresseur de 120kW peut nécessiter nettement plus de 120kVA pendant l'accélération.
Le projet doit examiner :
- Le démarrage direct, par démarreur progressif ou par VFD
- Courant à rotor bloqué
- Facteur de puissance au démarrage
- Temps d'accélération
- La puissance apparente nominale du PCS
- Capacité de surcharge du PCS
- L'apport du groupe électrogène
- Les charges simultanées des ventilateurs et pompes
Une grande batterie ne peut pas corriger un PCS sous-dimensionné.
Les entreprises EPC du stockage frigorifique peuvent consulter guide d'ingénierie du démarrage de moteurs par BESS avant de choisir la puissance du convertisseur.
Éviter le redémarrage simultané des compresseurs
Tous les circuits de compresseurs ne doivent pas redémarrer immédiatement lorsque l'alimentation réseau ou groupe électrogène devient disponible.
Une séquence de reprise contrôlée est la suivante :
- Rétablir les automates, capteurs et communications.
- Confirmer les températures des chambres et des produits.
- Démarrer les pompes de frigorigène et les ventilateurs d'évaporateur.
- Démarrer le compresseur de plus haute priorité.
- Vérifier la tension, la pression et les conditions du frigorigène.
- Ajouter les compresseurs restants à intervalles contrôlés.
- Rétablir en dernier le dégivrage et les charges auxiliaires.
- Recharger le BESS lorsque la marge réseau est suffisante.
Le onduleur de stockage d'énergie, le BMS, l'EMS, le contrôleur de réfrigération et le contrôleur du groupe électrogène doivent échanger l'état de fonctionnement et les limites de puissance.
La matrice détaillée des signaux peut suivre le Guide sur l'architecture de communication entre le BMS et l'EMS.
Orientation produit MegSolid préliminaire
Les projets de stockage frigorifique doivent utiliser des systèmes industriels plutôt que de dimensionner à partir d'un Stockage d'énergie résidentiel produit destiné aux charges domestiques.
L'orientation industrielle préliminaire est la suivante :
| Exigence de secours critique | Orientation produit préliminaire |
|---|---|
| Jusqu'à 100 kW | Évaluez l'ESSA0100B-0215 |
| Environ 125kVA | Évaluez le système refroidi par liquide 261,24kWh |
| 150–250kW | Évaluez le MEGA0150TS ou le MEGA0250TS |
| 250–500kW | Évaluez le MEGA0250TS ou le MEGA0500TS |
| 500kW–1MW ou secours de plusieurs heures | Évaluer le BESS en conteneur ESSC |
| Plusieurs zones de température | Comparer armoires distribuées et conteneurs centralisés |
Le le stockage d'énergie C&I La catégorie de produits constitue le point de départ pertinent pour les projets de réfrigération industrielle.
ESSA0100B-0215
L'ESSA0100B-0215 est donné pour 100kW AC et 215.04kWh. Ses données examinées indiquent des cellules LFP, une batterie nominale de 768V et un taux de charge/décharge de 0.5C à 25°C.
L'armoire utilise un refroidissement par air intelligent, dispose d'un boîtier IP54 et indique une plage de fonctionnement de 0–45°C.
Elle ne doit être envisagée que lorsque les exigences critiques de fonctionnement et de démarrage restent dans les capacités vérifiées du système.
Configurations de plus forte puissance
Le système de 261.24kWh est donné pour 125kVA et utilise des cellules LFP de 314Ah avec refroidissement liquide. La source indique une plage de fonctionnement de −20–55°C, avec déclassement au-delà de 45°C.
Les modèles MEGA PCS comprennent des puissances de 150kW, 250kW et 500kW. La plateforme indique un THD du courant réseau inférieur à 3 %, un facteur de puissance réglable et un fonctionnement automatique raccordé au réseau/autonome.
Pour les entrepôts plus grands et les parcs frigorifiques, la série ESSC comprend des systèmes de 500kW/1.0752MWh et 1MW/2.1504MWh.
Le Stockage d'énergie commercial et industriel L'architecture doit être choisie à partir du profil de charge critique vérifié plutôt qu'à partir de la capacité frigorifique installée totale.
Fiche de données de dimensionnement BESS pour stockage frigorifique
La première demande ne doit réclamer que les données nécessaires à l'évaluation préliminaire de viabilité.
Requis pour la revue initiale
- Zones de température des chambres
- Catégories de produits stockés
- Températures maximales admissibles
- Liste des charges critiques
- Méthodes de démarrage des compresseurs
- Temps de démarrage du groupe électrogène
- Durée de sauvegarde requise
- Plaque signalétique du transformateur
- Schéma unifilaire
Recommandé pour l'ingénierie détaillée
- Relevés des enregistreurs de température
- Dimensions des chambres et valeurs d'isolation
- Niveau de chargement des produits et masse thermique
- Planning d'ouverture des portes
- Données de courant de démarrage des compresseurs
- Profil de charge de l'installation au pas de quinze minutes
- Données de performance transitoire du groupe électrogène
- Réglages de protection
- Conditions ambiantes de calcul
La réponse d'ingénierie qui en résulte doit fournir :
- Classification des charges en niveaux 1, 2 et 3
- kW et kVA préliminaires du PCS
- Capacité nominale préliminaire de la batterie
- Réserve de SOC requise
- Séquence de relève du groupe électrogène
- Séquence de reprise des compresseurs
- Lacunes de données FAT et SAT
Le FAT et le SAT doivent tester la séquence de réfrigération
Un essai de décharge de batterie en régime permanent ne prouve pas les performances de secours d'un entrepôt frigorifique.
Le FAT doit simuler :
- Commande de perte réseau
- Transfert de charge critique
- Demande de démarrage du compresseur
- Délestage
- Réserve SOC minimale
- Signal de groupe électrogène prêt
- Défaillance de communication
- Rétablissement contrôlé des charges
Le SAT doit vérifier :
- Les charges frigorifiques réelles
- La réponse en température des chambres
- La séquence de démarrage des compresseurs
- La puissance et le SOC du BESS
- La transition vers le groupe électrogène
- Charge de récupération
- Les communications d'alarme et de commande
Le périmètre de réception peut faire référence au Guide des essais de réception en usine (FAT) des BESS.
Recommandation finale en matière de passation de marchés
Un BESS pour stockage frigorifique doit être dimensionné à partir du risque thermique mesuré, de la puissance frigorifique critique, de la demande de démarrage des compresseurs et de la durée de fonctionnement requise.
La procédure à suivre est la suivante :
- Définir les limites de température des produits.
- Mesurer ou modéliser le temps de maintien de l'entrepôt.
- Classer les charges continues, critiques et différables.
- Déterminer si le BESS, le groupe électrogène ou le stockage thermique couvrira chaque période.
- Dimensionner la puissance du PCS pour la demande de fonctionnement et de démarrage.
- Dimensionner l'énergie de la batterie pour la durée requise.
- Préserver un SOC dédié au secours de la réfrigération.
- Coordonner la reprise échelonnée des compresseurs.
- Vérifier la séquence complète par le FAT et le SAT.
L'objectif n'est pas d'alimenter chaque circuit frigorifique.
Il est de maintenir les produits critiques dans leur plage de température approuvée avec le plus petit MegSolid système fiable répondant aux conditions vérifiées du projet.
FAQ
Q1 : un BESS doit-il alimenter tous les compresseurs d'un entrepôt frigorifique ?
Pas nécessairement. Il doit alimenter la combinaison minimale de compresseurs, ventilateurs, pompes et commandes nécessaire pour maintenir la plage de température approuvée du produit.
Q2 : l'inertie thermique de l'entrepôt peut-elle réduire la capacité de la batterie ?
Oui. Les produits stockés et les chambres isolées peuvent ralentir la montée en température, mais la durée de maintien réelle doit être mesurée ou calculée.
Q3 : un BESS peut-il assurer la relève au démarrage d'un groupe électrogène diesel ?
Oui. La puissance du PCS couvre la charge électrique critique, tandis que l'énergie de la batterie couvre la période de démarrage et de synchronisation du groupe.
Q4 : pourquoi la puissance du PCS et l'énergie de la batterie sont-elles calculées séparément ?
Les kW et kVA du PCS déterminent la charge qui peut être alimentée. Les kWh de la batterie déterminent combien de temps cette puissance peut être maintenue.
Q5 : une seule armoire de 215kWh peut-elle alimenter un entrepôt frigorifique ?
Uniquement lorsque la charge critique reste dans les 100kW et que l'énergie utilisable vérifiée couvre la durée requise.
Q6 : un BESS peut-il démarrer des compresseurs frigorifiques ?
Potentiellement. Le courant de démarrage, le facteur de puissance au démarrage, le temps d'accélération et la capacité de surcharge du PCS doivent être vérifiés.
Q7 : tous les compresseurs doivent-ils redémarrer au retour du courant ?
Non. Les compresseurs doivent normalement redémarrer par étapes afin d'éviter les chutes de tension, les problèmes de pression et la surcharge du groupe électrogène ou du transformateur.
Q8 : le stockage d'énergie thermique peut-il remplacer le BESS ?
Pas complètement. Le stockage thermique fournit du froid stocké, tandis que le BESS fournit l'électricité aux commandes, pompes, ventilateurs et compresseurs.
Q9 : le même BESS peut-il aussi réaliser de l'écrêtage des pointes ?
Oui, mais l'EMS doit préserver la réserve de SOC contractuelle dédiée au secours de la réfrigération.
Q10 : quelles informations sont nécessaires pour établir un devis ?
Fournissez les zones de température, les limites des produits, les charges frigorifiques, les données de démarrage des compresseurs, les informations sur le groupe électrogène, la durée de coupure et le schéma unifilaire électrique.
Q11 : comment dimensionner un BESS de secours pour une chambre froide ?
Classez les charges frigorifiques critiques, calculez la puissance de fonctionnement et de démarrage du PCS, définissez la durée de secours et ajustez l'énergie nominale de la batterie selon les limites de SOC, les pertes et la dégradation.
Q12 : quelles charges de l'entrepôt frigorifique doivent être prioritaires ?
Les commandes, les alarmes, la circulation du frigorigène, les ventilateurs d'évaporateur et la capacité minimale de compresseur nécessaire pour protéger la température du produit doivent être prioritaires.
Q13 : un BESS ou un groupe électrogène est-il préférable pour les entrepôts réfrigérés ?
Le BESS offre une réponse immédiate et un soutien de courte durée. Les groupes électrogènes sont souvent plus pratiques pour les longues coupures. De nombreux entrepôts requièrent un système hybride coordonné.