Refroidissement des armoires de commande grâce au LSC

Climat favorable dans la construction automobile - Rôle majeur de LÜTZE dans la recherche fondamentale visant la réduction des dépenses d'énergie liées au refroidissement des armoires de commande

Dans le cadre de l'Alliance pour l'innovation « Green Carbody Technologies », la société FRIEDRICH LÜTZE GmbH, spécialiste de l'automatisation établi à Weinstadt, s'est fixé l'objectif de développer l'efficacité énergétique et économique dans le domaine de la construction de carrosserie (Projet InnoCat 4.2.1). L'objectif de la recherche est centré sur la réduction des dépenses énergétiques nécessaires au refroidissement des armoires de commande.

Quel est l'impact de la climatisation des armoires de commande sur l'efficacité en termes de ressources et d'énergie de la construction automobile ? C'est l'une des nombreuses questions à laquelle Volkswagen AG souhaite apporter une réponse dans le cadre de l'Alliance pour l'innovation « Green Carbody Technologies ». L'Alliance pour l'innovation est née en 2009 d'une collaboration avec l'Institut FRAUNHOFER des machines-outils et techniques de transformation (IWU) de Chemnitz. Le projet de recherche est par ailleurs soutenu par le Ministère fédéral de l'enseignement et de la recherche. 60 entreprises allemandes se sont ralliées au projet commun de l'Alliance innovation, dont 20 d'entre elles au Projet partiel 4. Les projets s'étalent en principe sur trois ans.

Comme le montre l'industrie automobile, outre les besoins énergétiques principaux induits par la fabrication des armoires de commande, leur climatisation requiert également une proportion non négligeable d'énergie. Le refroidissement à l'aide de dispositifs de ventilation et de réfrigération est nécessaire en raison de la chaleur dissipée par les appareils électriques encastrés. La distribution de chaleur est très inégale dans l'armoire de commande et le seuil maximum de température du dispositif de refroidissement est régi par les « nids de chaleur » qui se forment.

Outre LÜTZE, 20 partenaires de projet, à l'instar de Volkswagen AG, Audi AG, Rittal GmbH & Co. KG, Phoenix Contact Deutschland GmbH et PTKA (porteur de projets de Karlsruhe à l'Institut de la technologie), se sont fixé comme objectif de réduire les besoins énergétiques liés au refroidissement des armoires de commande de 15 % ainsi que l'encombrement des armoires de 30 %.

L'optimisation des systèmes de câblage visant à générer un flux d'air laminaire (sans turbulence) et à éviter la formation de nids de chaleur dans l'armoire de commande est l'une des étapes essentielles. Les fabricants d'appareils de réfrigération sont également sollicités pour diminuer les besoins énergétiques de leurs produits. L'optimisation des appareils réfrigérants dépend en grande partie du degré de modularité et d'adaptabilité des systèmes de réglage et commande. Effet secondaire positif : l'abaissement de la chaleur dissipée augmente la durée de vie des éléments électriques installés dans l'armoire de commande.

À l'appui des expériences acquises au cours des dernières années avec les systèmes d'armoire de commande LÜTZE LSC, il est prouvé que des concepts intelligents de circulation de l'air dans l'armoire de commande réduisent considérablement les besoins en énergie et le stress thermique des éléments installés.

Avec son système de câblage LSC, LÜTZE a développé une solution intelligente qui permet de maîtriser le problème thermique des armoires de commande : le système LÜTZE utilise un plan supplémentaire dans la profondeur de l'armoire. Les câbles ne sont plus posés traditionnellement entre les appareils, mais à l'arrière. Cela permet un gain de place dans l'armoire et une meilleure circulation de l'air entre les appareils. Ce procédé améliore considérablement le transfert de chaleur à l'air. Plus concrètement : les nids de chaleur disparaissent. Des études réalisées au cours des dernières années mettent en évidence que les systèmes de câblage LSC permettent d'atteindre un taux supplémentaire de 15 % de dissipation thermique par rapport aux armoires de commande traditionnelles.

Dans le cadre du projet de recherche et à l'appui de 48 capteurs placés dans une armoire de commande chez Volkswagen AG, des enregistrements et des analyses sont effectués dans des conditions réelles de fonctionnement. Le comportement thermique est reproduit parallèlement hors du site, c'est-à-dire en laboratoire. Il s'agit, ici, de combiner des paramètres variables afin de simuler un modèle pour les variations de champ de température et de flux. L'objectif de cette simulation est d'identifier et de quantifier les paramètres ainsi que les mesures visant une meilleure efficacité énergétique.

Udo Lütze, dirigeant de LÜTZE et membre du comité directeur de l'Alliance innovation Green Carbody, est convaincu que cette démarche de recherche fondamentale engendrera des résultats à long terme : « La compétitivité de l'industrie allemande de l'automobile et de ses fournisseurs dépend essentiellement de notre capacité à établir des résultats en corrélation avec la pratique. Les conclusions que nous dégageons aujourd'hui ensemble, seront nos avancées de demain en termes de compétitivité. À ce titre, la collaboration entre fournisseurs et fabricants du secteur de l'automobile ainsi que le monde scientifique est plus que favorable. »