Brochure de référence La gestion (charge et stockage) des Batteries Lithium-Ion : Les armoires de sécurité certifiées conformes
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3 Avec l’aimable soutien de : Stauferklinikum – clinique Ostalb, Mutlangen, Secteur de la santé Hexadrone, Saint Ferréol d‘Auroure, aviation Planet Monic, Saint-Priest-en-Jarez, commerce PHI 4 TECHNOLOGY SL, Noblejas, science & recherche University of Sheffield, science & recherche see you RENT GmbH, Berlin, médias Pompiers volontaires, Greifswald, service public bravobike GmbH, Munich, mobilité électrique Beic Parcio Cymru Ltd., Abercanaid, mobilité électrique
4 Maximilian Weil, Directeur de produit ION-LINE chez asecos ››› A rmoires de sécurité ION-LINE : Plus de sécurité pour l’entreposage et le chargement d’accus lithium-ion.
5 Armoires de sécurité ION-LINE dans la pratique Sommaire 1 2 Batteries lithium-ion 1.1 Batteries lithium-ion – entreposage et chargement de sécurité . . . . . . . ..... Page 6–7 1.2 Le saviez-vous... ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............. Page 8–9 Variantes dans la pratique 2.1 Médecine & secteur de la santé – Stauferklinikum, clinique Ostalb . . . . . . .... Page 12–13 2.2 Aviation – Hexadrone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............ Page 16–19 2.3 Commerce – Planet Monic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... Page 22–23 2.4 Science & recherche – PHI 4 TECHNOLOGY SL . . . . . . . . . . . . ........ Page 26–27 2.5 Science & recherche – University of Sheffield . . . . . . . . . . . . . ........ Page 28–29 2.6 Médias – see you RENT GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........... Page 32–35 2.7 Service public – Pompiers volontaires Greifswald . . . . . . . . . . . . ....... Page 37–39 2.8 Mobilité électrique – bravobike GmbH . . . . . . . . . . . . . . . . ......... Page 42–43 2.9 Mobilité électrique – Beic Parcio Cymru Ltd. . . . . . . . . . . . . . . ........ Page 44–45
6 Aucune autre tendance technique ne s’est imposée aussi inexorablement que le développement d’accumulateurs d'énergie toujours plus performants à base de lithium (Li). Voitures électriques, pédélecs, visseuses électriques ou téléphones portables – de nombreuses batteries et piles renferment le métal léger qu’est le lithium. Les accumulateurs d'énergie haute performance ont une haute densité énergétique, un rendement élevé et conviennent particulièrement, sans l’effet de mémoire indésiré d’autres types de piles, aux petits appareils. Parallèlement, ils apportent des risques d’incendie en cas de dommage et des charges combustibles du faite de leur densité énergétique élevée, ce qui peut permettre l’apparition de dommages importants. Le risque potentiel augmente dès lors que les piles sont rechargées sans surveillance, par exemple en dehors des heures de travail. Rares sont aujourd’hui les domaines de travail qui n’utilisent pas de piles au lithium. Pour l’entreposage et le chargement des piles, asecos a développé avec les armoires de sécurité ION-LINE des solutions adaptées aux besoins avec un excellent confort d'utilisation et un concept de sécurité adapté à la pratique. Vous pourrez lire dans la présente brochure comment et où les armoires de sécurité lithium-ion sont utilisées et vous en apprendrez plus sur les possibilités d’intégration intelligentes dans le travail quotidien. BATTERIES LITHIUM-ION – ENTREPOSAGE ET CHARGEMENT DE SÉCURITÉ
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8 SAVIEZ-VOUS QUE…? … le développement des piles lithium-ion a reçu en 2019 le prix Nobel de chimie ? … 70 % des ressources de lithium se trouvent dans les lacs salés américains et y sont récupérés ? … le lithium est le métal le plus léger du monde ? … la plus petite pile lithium-ion au monde est plus fine qu’un seul cheveu ? Mais vous devriez également savoir que… … le lithium est très réactif. Des piles endommagées comportent un risque d’incendie … Les sources externes de chaleur ou d’énergie peuvent chauffer les piles au lithium et entraîner ainsi un incendie dû à la surcharge thermique. … Une pile Li-Ion réagit défavorablement à la décharge profonde ou à la surcharge … La durée de vie et le risque potentiel d'une pile dépendent de l’utilisation et des conditions d’entreposage Et ainsi, il faut veiller… … à ne charger qu’avec le chargeur d’origine … à entreposer au sec et au frais … à protéger contre les dommages mécaniques … à ne pas entreposer et charger à proximité de matériaux inflammables et de charges combustibles … ne jamais couvrir les accumulateurs pendant le processus de charge … ne pas charger sans surveillance Encore plus d'informations utiles sur les piles lithium-ion ainsi qu’une vue d’ensemble de tous les modèles d’armoire de sécurité à la page 46.
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10 MÉDECINE & SECTEUR DE LA SANTÉ
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12 Les accus et batteries au lithium sont aujourd’hui le premier choix pour de nombreux appareils médicaux modernes. Parmi tous les types d’accus, ils offrent la plus haute énergie spécifique et densité énergétique. Après avoir utilisé les accus et batteries lithium-ion dans les années 60 tout d’abord dans les stimulateurs cardiaques, ceux-ci servent désormais à alimenter tous types d’appareils médicaux en énergie ; notamment des défibrillateurs externes automatiques, des pompes de perfusion ou des simulateurs de croissance osseuse À la clinique Stauferklinikum de Schwäbisch Gmünd, les accus LI sont utilisés pour les scies chirurgicales. Ceux-ci sont utilisés pour la chirurgie des accidents et de la colonne vertébrale, en particulier pour les fractures osseuses, les chirurgies spinales ainsi que des hanches et des genoux. Le Stauferklinikum est une clinique du complexe Ostalb, qui, avec les sites de St. Anna-Virngrund à Ellwangen et de la clinique Ostalb à Aalen, compte près de 1 000 lits, 3 000 employés et plus de 50 000 cas stationnaires par an. Les disciplines médicales du Stauferklinikum couvrent un grand éventail de prestations très spécialisées. La coopération interdisciplinaire dans les départements permet d’atteindre un succès rapide et positif des traitements. Un diagnostic et un traitement hautement spécialisés, en particulier grâce à un vaste éventail chirurgical, garantissent la prise en charge des patients dans la région de Schwäbisch Gmünd et au-delà. L’éventail médical est complété par de nombreuses offres thérapeutiques et de soins. Appareils chirurgicaux à accus au quotidien Les instruments chirurgicaux à accus sont utilisés chaque jour et doivent en conséquence être disponibles à tout moment – en particulier en cas d’urgence – avec une performance à 100%. Cela ne peut être garanti que par l’entreposage et le chargement de sécurité des instruments. C’est pourquoi le Stauferklinikum a choisi deux armoires de sécurité de type 90 (protection incendie de 90 minutes) pour le chargement et l’entreposage des accumulateurs et piles lithium-ion d’asecos, le leader des fabricants d’armoires de sécurité conformes à la norme européenne EN 14470-1 / -2. « La garantie de la protection incendie a été particulièrement décisive pour le choix des armoires de sécurité d’asecos. C’est pourquoi nous avons opté consciemment pour l’achat de deux armoires. Tous les accus sont désormais répartis à parts égales entre les deux armoires. En cas d'urgence, cela garantit ainsi la disponibilité et la Cliniques Ostalb – Référence Stauferklinikum | Allemagne SCIER ET PERCER DANS LE DOMAINE OPÉRATOIRE – ACCUS LI DANS LE SECTEUR DE LA SANTÉ « En particulier la garantie de la protection incendie... »
13 capacité de charge pleine des accus. Si un incendie se produit, les secours disposent de 90 minutes pour transporter les armoires en toute sécurité hors de la salle d'opération », explique Andreas Franzmann, Directeur de la communication institutionnelle du complexe hospitalier. Sécurité maximale pour une mobilité élevée asecos a développé la gamme d’armoires de type 90 ION- LINE pour offrir la protection nécessaire lors de l’entreposage et du chargement des accus lithium-ion facilement inflammables et très réactifs. Les armoires permettent d’entreposer en toute sécurité des accus et piles neufs ou usés de la classe de rendement moyenne (conformément à VdS 3103: 2019-06 (03)), et ce de manière à la fois passive et active. L’entreposage actif signifie que les accumulateurs peuvent non seulement être entreposés, mais aussi chargés de manière protégés sur les multiprises à l’intérieur de l’armoire. L’armoire de sécurité lithium-ion de type 90 d’asecos garantit une double protection. Si un incendie apparaît en dehors de l’armoire, les accus à l’intérieur restent protégés pendant une heure et demie contre la surchauffe et ainsi contre la combustion spontanée, l’instabilité ou l’explosion. Une durée décisive pour lancer des opérations de secours et une évacuation. Ces 90 minutes de résistance au feu sont valables avec cette conception spéciale d’armoire pour l’entreposage et le chargement également de l’intérieur vers l’extérieur. Le risque d’explosion augmente en particulier lors du chargement des accus. L’utilisation d’une armoire de sécurité permet de protéger les accus en toute sécurité dans l’armoire. Les feux d’accus sont également dangereux pour les forces d’intervention car ils peuvent comporter des hydrocarbures cancérigènes, de l’acide fluorhydrique ou des dépôts de métaux lourds, et car il existe un risque d’éclatement et ainsi le risque de projection de pièces. La synergie entre les hommes et la technique est décisive pour une sécurité optimale. Cela débute par des conseils approfondis pour le choix et l’équipement des produits de sécurité, qui sont d’autant plus efficaces qu’ils sont adaptés précisément aux conditions et aux processus de travail. Le concept de sécurité du Stauferklinikum, désormais complété avec la technique asecos, comprend également le cas d'une évacuation et est convenu avec les pompiers respectifs. L’accessibilité des armoires pour ions de lithium a aussi été un élément important. Les armoires de sécurité pour ions de lithium ont été installées dans la clinique au niveau du sol et à proximité de la porte. En cas d’urgence, il est ainsi possible d’évacuer rapidement et en toute sécurité. De même, les armoires de sécurité ont reçu un passage de conduit protégé contre l’incendie, car la clinique a également installé un détecteur de fumée dans chaque armoire dans le cadre du système de détection d'incendie. Les armoires de sécurité sont ainsi connectées à un système de détection d'incendie occupé en permanence, ce qui permet de réagir rapidement à l’apparition de fumée. En l’absence de système de détection interne, des modules à relais ou commandés à distance offrent la possibilité d’un transmission des alarmes. « Nos expériences avec les armoires se sont révélées très positives dès les premières d’utilisation. Nos employés sont très satisfaits de la finition, de la manipulation et du design », récapitule Andreas Franzmann. Un utilisateur expérimenté et conscient de la sécurité tel que le Stauferklinikum est un partenaire précieux quand il s’agit que la technique déploie entièrement sa fonction de protection et surtout de prévention au sein d’un concept de sécurité. Récapitulatif du projet Société : Stauferklinikum – clinique Ostalb Site : Mutlangen, Allemagne Secteur : santé Application : appareils chirurgicaux à batterie 1 Pour l’entreposage de liquides inflammables. 2 Pour l’entreposage de bouteilles de gaz comprimé.
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16 Désormais, quasiment tout le monde connaît ces petits engins volants : que ce soit dans les loisirs pour des prises de vue majestueuses depuis les airs, comme outil de travail professionnel pour des entreprises ou encore dans le secteur militaire pour des interventions aériennes. Les drones sont très populaires et se développent en permanence. Grâce à l’évolution des possibilités technologiques, de nouveaux domaines d’utilisation apparaissent régulièrement pour le domaine de l’aviation sans pilote et les drones peuvent ainsi être utilisés dans encore plus de domaines. L’entreprise française Hexadrone s’est spécialisée dans le développement de drones pour une utilisation dans le domaine civil et militaire. Hexadrone est née de la passion de son fondateur, Alexandre Labesse, pour la mécanique, la photographie et l’aéromodélisme. Depuis sa création en 2014, l’entreprise connaît une croissance continue : en plus des services de vol des débuts, sont venus s’ajouter la formation de télépilotes, la vente de drones et surtout le montage et la conception de solutions de drones individuels. Le modèle Tundra est ainsi considéré comme le fleuron absolu de l’entreprise car il s’agit d’un drone entièrement modulaire et intelligent. Le drone peut modifier sa caractéristique de vol par le changement des bras et s’adapter ainsi à son environnement. Assistance aérienne Les drones tels que Tundra sont utilisés par exemple pour la recherche de victimes d’avalanches. La recherche d’une victime ensevelie est un réel défi pour les forces de secours. En plus des conditions hivernales, des températures basses et de la neige profonde, le temps de réaction des secours est un facteur particulièrement important dans la recherche des victimes d’avalanche. L’utilisation de drones pour des missions aussi critiques permet d’exposer les équipes de secours à moins de risques, de réduire les temps d’intervention et de recherche et d’obtenir une localisation plus précise des victimes. Les applications militaires sont un autre domaine d'utilisation de ce type de drones. Là aussi, contrairement aux avions ou aux hélicoptères, les drones peuvent accompagner une patrouille terrestre pendant plusieurs heures, voire même pendant des jours, fournir des renseignements permanents sur les environs et envoyer des données en temps réel aux soldat.e.s en intervention. En particulier pour ces domaines d’application, il est important que les drones puissent non seulement fonctionner en toute sécurité, mais soient également optimisés pour de longues périodes de vol et de travail ainsi que pour des charges utiles élevées. Cela est assuré par des accus haute performance, tels que des accus lithium-ion, car l’alimentation optimisée permet aux drones non seulement de rester longtemps dans les airs, mais aussi d’être extrêmement Hexadrone SAS | France LES DRONES CONQUIÈRENT LE CIEL
17 légers. Or, les accus puissants s’accompagnent de nombreux risques. Risque d’incendie élevé lors du chargement Il existe un risque d'incendie élevé, en particulier lors du chargement des accus au lithium. Si un accu au lithium défectueux est raccordé à un chargeur, l’énergie fournie ne peut plus être convertie correctement. L’énergie génère de la chaleur et lorsque cette chaleur devient une chaleur intense, un incendie peut se produire. Les défauts de l’accu peuvent également être causés par différents événements. Par exemple, par un dommage mécanique de l’accu au lithium (chute, choc, écrasement) ou par un entreposage inapproprié (charges thermiques, humidité, décharge profonde). Mais il existe aussi un risque potentiel lors du chargement d’accus au lithium non endommages. Par exemple, la surcharge de l’accu en raison d'une tension de charge trop élevée ou d’une durée de charge trop longue avec des chargeurs défectueux ou non originaux. L’action d'une chaleur élevée peut aussi constituer un danger. En bref : il existe de nombreuses sources d’erreur pour l’utilisateur lors du chargement d’accus au lithium. Si un accu lithium-ion entraîne un incendie, les modèles ION-LINE avec le système d’avertissement et d’inhibition d’incendie à plusieurs niveaux fournissent une sécurité accrue. Prévention Pour pouvoir garantir chez Hexadrone également la meilleure protection possible pour les employés, Alexandre Labesse s’est intéressé à l’entreposage de sécurité de ses drones et en particulier des accus lithium-ion. « Les exigences de notre assureur en termes de risques d’incendie et d’explosion nous a incité à nous intéresser de plus près à la question de l’entreposage
18 de sécurité des accus lithium-ion. Nous avons rapidement reconnu la nécessité et l’importance de protéger nos installations et d’éviter les grandes destructions. Nous souhaitions par ailleurs ne plus avoir qu'un seul lieu d’entreposage pour les accus. Nous entreposions au préalable les batteries lithium-ion dans de simples rayonnages et les processus de charge et de décharge avaient lieu directement sur les postes de travail à l’atelier. La société Hexadrone recherchait donc une solution résistante au feu, qui permet d’entreposer et de charger en toute sécurité les batteries lithium-ion. » Les armoires de sécurité d’asecos satisfont à ces exigences et permettent l’entreposage actif des accus lithium-ion. Le chargement des packs d’accus peut avoir lieu directement dans l’armoire de sécurité à l’aide du chargeur approprié. Intégré dans le processus de travail quotidien M. Labesse se souvient : « Avant l’achat de l’armoire, les batteries lithium-ion étaient entreposées dans des rayonnages, les processus de charge et de décharge étaient effectués directement sur les postes de travail dans l’atelier. Aujourd’hui, l’armoire de sécurité est un élément fixe de notre organisation et nous l’utilisons plusieurs fois par jour. » L’armoire ION-LINE a été installée chez Hexadrone directement dans l’espace de travail central, à savoir l’atelier, et on y entrepose et recharge des accus lithium-ion, qui sont utilisés pour les drones des clients et pour les drones de test de l’entreprise. « L’armoire de sécurité est facile d'utilisation et correspond à nos attentes en termes de volume et d’ergonomie. Avant et après chaque vol, nous allons à l’armoire pour récupérer des batteries chargées et remettre à charger les accus vides », rapporte Alexandre Labesse. Selon l’activité, environ 20 batteries 6S (22,2V) de différents types, Li-Ion, Li-po et Li-po semi-solide sont entreposées chez Heaxdrone dans l’armoire ION-LINE pour pouvoir alimenter les différents types de drones. « Avant l’achat de l’armoire, les batteries lithium-ion étaient entreposées dans des rayonnages... »
19 Récapitulatif du projet Société : HEXADRONE Site : Saint Ferréol d‘Auroure, France Secteur : aviation Application : entreposage et chargement d’accus pour drones
20 COMMERCE
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22 Les paiements sans argent liquide sont de plus en plus populaires. Que ce soit sans contact, par carte ou directement avec un smartphone : le paiement devient numérique et plus aucun argent liquide n’est nécessaire ! Les avantages sont évidents : le paiement est plus rapide, plus hygiénique et on peut laisser son porte-monnaie lourd, plein de petite monnaie, à la maison. Pour les magasins ou les restaurants, il est de plus en plus important d’offrir aux clients la possibilité de payer sans argent liquide. Un terminal de paiement électronique est essentiel pour une telle off re. Un terminal de paiement électronique, par exemple un lecteur de carte EC, permet un échange d’argent par voie électronique entre un acheteur et un vendeur, sans que de l’argent liquide physique ou un chèque ait besoin d’être échangé. Il suffit à l’acheteur de placer sa carte ou son smartphone contre le lecteur, de patienter brièvement jusqu’au signal sonore, c’est tout. Un terminal de paiement typique est composé d’un connecteur de carte, d’un lecteur de bande magnétique, d’un lecteur de carte à puce et d’un lecteur NFC (Near Field Communication) pour les paiements sans contact. Une interface servant à autoriser la transaction permet alors de transférer le paiement de l’acheteur au vendeur. Pour éviter qu’un terminal de paiement s’éteigne soudainement pendant une transaction ou doive être rechargé à chaque fois qu’un client a payé avec une carte EC, les terminaux ont besoin d’accumulateurs avec une haute puissance, un temps de chargement rapide et de longues durées de fonctionnement. Les accus lithium-ion satisfont à toutes ces exigences. L’utilisation d’accus lithium-ion dans des terminaux de paiement permettent par exemple d’effectuer sans problème jusqu’à 300 transactions. En outre, les accus lithium-ion ont une plus grande densité énergétique que d’autres types d’accus, ce qui signifie qu’ils peuvent accumuler plus d’énergie dans un plut petit pack. Cela est particulièrement important pour les terminaux de paiement mobiles, qui doivent être portatifs et légers, afin d’être passés sans difficulté du commerçant au client. Faire confiance à la qualité L’entreprise française Planet Monetic, qui a son siège à Sophia Antipolis, non loin de Nice, compte parmi les leaders européens dans le secteur des terminaux de paiement. L’entreprise a été fondée en 2003 par le gérant actuel, Sébastien Beraud, et offre une vaste gamme de terminaux de paiement pour différents secteurs, par exemple le commerce de détail, la restauration, l'hôtellerie et les loisirs. Pour ses produits, Planet Monetic mise sur des accus lithium-ion et a fait le choix, en raison du grand nombre d’accus que l’entreprise entrepose sur place, d’un entreposage de sécurité et d’un chargement contrôlé des batteries avec une armoire de sécurité asecos. « Nous avions conscience du risque lié à l’entreposage et au chargement de batteries lithium-ion. C’est pourquoi nous voulions une solution de sécurité et certifiée pour notre entreprise, qui nous permette d’entreposer les batteries dans une seule armoire, qui, en cas d’incendie, peut être isolée. » En tant que pionnier en matière de sécurité, asecos a reconnu le potentiel de risque des accus lithium-ion et a développé, avec les armoires de sécurité ION-LINE, une solution pour l’entreposage et le chargement de sécurité des accus. « Une autre entreprise nous a recommandé les produits d’asecos. Nous avons ainsi décidé de miser sur asecos et choisi un modèle ION-LINE », explique Sébastien. Les employés de Planet Monetic devaient se rendre plus de trois fois par jour à l’armoire de sécurité, par ex. pour déposer ou récupérer des accus, et le positionnement de l’armoire dans l’espace de travail était donc important. « L’armoire de sécurité a été positionnée à proximité immédiate du poste de travail, à un endroit central, afin d’offrir à tous les employés un accès facile. Nous l’avons disposé à une légère distance d’autres produits inflammables. » Planet Monetic | France PAS DE LIQUIDE ? AUCUN PROBLÈME ! « L’armoire de sécurité a été positionnée à proximité immédiate du poste de travail... »
23 Système d’avertissement et d’inhibition d’incendie à plusieurs niveaux Les accus lithium-ion constituent un risque particulièrement élevé lorsque les piles sont chargées sans surveillance, par exemple en dehors des heures de travail (par ex. la nuit). Le modèle d’armoire utilisé chez Planet Monetic est donc équipé d’un système d’avertissement et d’inhibition d’incendie à plusieurs niveaux et d’un détecteur de fumée. Lors d’une première augmentation de la température, un signal optique et acoustique se déclenche en premier lieu. Le signal lumineux passe alors d’une lumière verte à une lumière rouge et un intervalle sonore lent déclenche l’alarme. En outre, un contact de commutation sans potentiel permet de transférer l’alarme à la technique de commande du bâtiment ce qui informe immédiatement une personne autorisée. Au déclenchement de ce signal d’alarme, il n’y a pas de danger immédiat, ce qui permet de lancer des mesures supplémentaires par le biais d’un contrôle immédiat par du personnel interne qualifié. Le signal peut notamment être déclenché par un bouchon thermique pendant le processus de chargement ou par une panne du système de ventilation. Si la température intérieure baisse à nouveau, le système retourne au fonctionnement normal et le signal d’alarme cesse. Le niveau d’alarme suivant est déclenché dès le début d’un développement de fumée, dès que le détecteur réagit. Le signal lumineux continue d’être rouge, l’alarme déclenche un intervalle sonore moyen et là aussi, l’alarme est transmise à la technique de commande du bâtiment. Si aucun autre dégagement de fumée n’est détecté par le détecteur de fumée à l’intérieur de l’armoire, le système peut à nouveau être remis en mode de fonctionnement normal en coupant brièvement la tension secteur. Le dernier niveau d’alarme se déclenche lorsque le capteur de température enregistre une augmentation de la température au-dessus de 70°C à l’intérieur de armoire, en plus du détecteur de fumée déjà activé. Le signal lumineux passe d’une lumière rouge continue à une lumière clignotante et l’alarme passe à un intervalle sonore rapide. Dans la plupart des cas, la combinaison des deux indicateurs (chaleur et fumée) signale un incendie dans l’armoire et déclenche ainsi un système intégré d’inhibition d’incendie à l’intérieur de l’armoire. D’autres mesures de protection se déclenchent, telles que la coupure de la ventilation technique ainsi que des multiprises en cas d’armoires de sécurité pour ions de lithium avec dispositif de chargement. Tous les risques ainsi que l’incendie dans l’armoire sont ainsi dans un premier temps réduits. En outre, la résistance au feu de 90 minutes des armoires de sécurité lithium-ion offre – aussi bien de l’extérieur vers l'intérieur que de l’intérieur vers l’extérieur – un temps précieux : les employés peuvent être évacués en toute sécurité, les services de pompiers et de secours peuvent entamer des mesures de protection supplémentaires à leur arrivée sur place. Récapitulatif du projet Société : Planet Monetic Site : Saint-Priest-en-Jarez, France Secteur : systèmes de paiement électroniques Application : entreposage et chargement d’accus pour terminaux de paiement
24 SCIENCE ET RECHERCHE
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26 Rares sont les tendances techniques qui se sont imposées aussi inexorablement au cours des dernières années que le développement de systèmes d’accumulateurs d’énergie toujours plus performants. Depuis environ 30 ans, les batteries et accumulateurs lithium-ion ont conquis le marché des accumulateurs d'énergie et sont utilisés dans toujours plus de produits et appareils. Le fabricant espagnol Nanomate développe des matériaux progressifs en nano- structures pour les batteries lithium-ion et les supercondensateurs. L'objectif : améliorer les capacités de ces appareils ! Nanomate est une entreprise avec un fort noyau de recherche et développement, qui offre des solutions techniques sur la base de nanomatériaux pour différents secteurs. Le secteur économique de l’énergie se consacre particulièrement au développement, à la production et à la commercialisation de nanomatériaux pour l’amélioration des batteries à accumulateurs d’énergie. En lien avec des matériaux de batterie actifs, tels que LiFePO4, les nanomatériaux assurent une grande amélioration de la performance des appareils finaux. En plus du secteur des batteries, Nanomate est également en phase de bâtir à Badajoz une nouvelle usine pour un appareil de type supercondensateur, qui doit devenir l’un des projets phares de l’entreprise. Il s’agit de la première usine de supercondensateurs en Espagne, qui se distinguera par son caractère modulaire et une capacité de production initiale de 600 000 unités par an. Or blanc « Le lithium est aujourd’hui considéré comme une matière première précieuse faisant partie intégrante de notre quotidien. Ce métal léger est indispensable pour les accus rechargeables courants des vélos électriques, ordinateurs portables et smartphones. En plus de la haute densité énergétique, il présente surtout l’avantage d’une longue durée de vie ainsi que de nombreux cycles de charge pour les accus lithium-ion. Arantxa Pinar Serrano, directrice du département de recherche et développement pour accumulateurs d’énergie chez Nanomate, décrit la fabrication d’une telle batterie comme suit : « On fabrique tout d’abord les électrodes qui sont responsables de l’accumulation de l’énergie dans l’appareil. Puis, elles sont assemblées en plaçant un papier de séparation entre l’anode et la cathode afin d’empêcher un court-circuit dans l’appareil en raison du contact physique entre les électrodes. Après l’assemblage, on ajoute l’électrolyte, un liquide qui sert de milieu conducteur d’ions. Ce liquide veille à ce que les réactions nécessaires à l’accumulation d’énergie puissent avoir lieu. Finalement, l’appareil est enfermé dans une atmosphère hautement contrôlée, peu réactive, afin d’empêcher la pénétration d’air. Pour finir, nous appliquons différentes procédures de test pour valider les paramètres de performance caractéristiques de ces appareils, par ex. la capacité Nanomate – Phi4Tech | Espagne PLEINE CHARGE POUR L’AVENIR
27 et la durée de vie. Après le contrôle, nous entreposons les batteries dans une armoire de sécurité ION-LINE d’asecos. » Action préventive Plus la densité énergétique de ces batteries est élevée, plus le risque d’incendie est élevé. Pour atténuer du mieux possible ce risque, Arantxa explique pourquoi avoir choisi une armoire de sécurité : « La sécurité est l’une des principales valeurs de la culture d’entreprise chez Nanomate. Nous avons conscience du risque élevé associé avec l’entreposage de longue durée de ces batteries et supercondensateurs. C’est pourquoi nous avons acheté aussi vite que possible une armoire spéciale. Grâce à l’entreposage de nos appareils dans l’armoire asecos, nous favorisons la sécurité de nos employés et de nos appareils. » Le grand danger : emballement thermique Ce qui rend les batteries particulièrement dangereuses sont les propriétés chimiques des composants. Le liquide électrolytique dans la batterie est composé de solvants organiques, ce qui signifie qu’il est inflammable et que son inflammabilité correspond quasiment à celle de l’essence. En combinaison avec la grande densité d'énergie, cela entraîne une situation à risque d’incendie. En effet, dès lors que la température augmente dans une seule cellule d’un accumulateur, toutes les cellules voisines s'échauffent également en cascade. Si la température atteint une plage limite, qui commence à environ 60 °C et devient extrêmement critique à partir de 100 °C selon les solvants utilisés, cela entraîne une réaction en chaîne qui ne peut plus être contrôlée. En quelques fractions de secondes, la température augmente jusqu'à 800 °C , les gaz produits font éclater l’enveloppe de la cellule et l’accumulateur prend feu. Ce type de situation est imprévisible. Non seulement des flammes s'élèvent, mais le matériau brûlant de l'accumulateur est projeté dans l’air comme un feu d'artifice. Cela met les personnes en danger et peut déclencher d'autres incendies. En particulier lors qu’un feu se répand comme des dominos sur l'accumulateur voisin, il peut se propager très rapidement. Protection double L’entreposage correct de ces batteries est ainsi particulièrement important. Tous les modèles ION-LINE d’asecos sont développés et contrôlés conformément à la norme européenne EN 14470-1. En cas d’effet d’un incendie de l’extérieur vers l’intérieur, les batteries lithium-ion entreposées dans les armoires de sécurité sont protégées pendant 90 minutes contre la surchauffe. Pour la protection de l’intérieur vers l’extérieur, la norme EN 1363-1 est décisive. Elle sert de standard pour déterminer la durée de résistance au feu des composants qui sont exposés au feu dans des conditions normalisées. Les modèles ION-LINE d’asecos sont contrôlés de manière démontrable pour ces situations et offrent également une résistance au feu de 90 minutes de l’intérieur vers l’extérieur. Si un batterie prend feu à l’intérieur de l’armoire et déclenche un incendie, celui-ci reste confiné en toute sécurité dans l’armoire. Arantxa rapporte : « Nous avions besoin d’une armoire qui garantisse la sécurité nécessaire en cas de réaction dans l'un de nos appareils. L’armoire d’asecos est fabriquée avec des matériaux ignifuges qui résistent pendant 90 minutes en cas d’incendie. Cette durée est suffisante pour agir dans une situation dangereuse. Par ailleurs, nous sommes très satisfaits du service d’asecos. Nous avons reçu l’armoire dans un très bon état et l’installation a été très facile grâce aux instructions ». « Nous avions besoin d’une armoire qui garantisse la sécurité nécessaire en cas de réaction dans l'un de nos appareils. » Récapitulatif du projet Société : PHI 4 TECHNOLOGY SL Site : Noblejas, Espagne Secteur : technologie de cellule de batterie Application : recherche et développement Appareils à accumulation d’énergie
28 Que ce soit dans son propre salon, à l’hôpital ou au volant : les robots sont aujourd’hui présents partout – sous forme plus ou moins grande. Il n’y a aucun doute que le secteur de la robotique a le potentiel de changer le monde dans lequel nous vivons aujourd’hui. C’est pourquoi les connaissances et l’enseignement autour de cette technologie sont plus importants que jamais. Les étudiants de l’université de Sheffield en Angleterre apprennent comment ces machines ingénieuses avec des algorithmes complexes sont conçues et construites. Une partie de l’étude traite également le fonctionnement des batteries aux ions de lithium qui sont indispensables en tant que solution d’accumulation d’énergie pour robots. Les robots de tout types, qu’ils soient conçus pour marcher, rouler ou conduire, ont besoin d’énergie pour remplir leurs tâches et atteindre une autonomie suffisante. Dans un environnement industriel, par exemple, les robots sont exposés aux contraintes les plus variées. L’éventail s’étend des sites de production chauds, humides ou poussiéreux aux applications externes exigeantes, telles que la neutralisation des bombes. Le robots conçus pour le divertissement, l’apprentissage ou comme compagnons quotidien s’en sortent mieux. En effet, ils peuvent généralement séjourner dans des bâtiments propres et chauffés. Les accumulateurs utilisés ne sont donc pas seulement exposés aux influences extérieures les plus diverses, mais doivent également résister à des impacts tels que des chocs, poussées, vibrations, la pression, la chute ou la déformation, afin de ne constituer aucun danger pour l'utilisateur ou l’environnement. L’un des accumulateurs qui entrent donc en question pour le secteur robotique sont les batteries lithium-ion, car elle peuvent non seulement être bien protégées contre ces influences extérieures grâce à leur petite taille et aux possibilités ainsi associées, mais elles permettent également des durées d'utilisation plus longues, de plus grandes performances et un rechargement plus rapide des robots. Bricolage et expérimentation Ces liens sont particulièrement examinés et appris par les étudiants de l’Université de Sheffield dans le cadre du cours en robotique. L’Université de Sheffield est un établissement d’enseignement renommé, connu pour son rôle précurseur dans la recherche académique. En plus de son offre vaste de cursus et d’activités de recherche, l’université se concentre fortement sur les technologies innovantes et leurs applications dans différents secteurs. La formation en robotique à l’université permet aux étudiants d’approfondir leur compréhension technique et d’accumuler des expériences pratiques dans le développement et la commande de robots. Ils y apprennent non seulement les fondements de la robotique, mais aussi l’intégration de batteries lithium-ion en tant que source d’énergie efficace pour les robots. En outre, des aspects tels que la sécurité et la gestion correcte Université de Sheffield | Angleterre MISSION POSSIBLE : APPRENDRE LA ROBOTIQUE
29 des batteries jouent un rôle décisif car les batteries lithium-ion posent des exigences particulières en termes de manipulation et d’entreposage. « Les batteries lithium-ion font partie de notre quotidien et nous avons ainsi conscience des risques qui découlent de ces batteries. Le fait que l’armoire de sécurité d’asecos soit résistante au feu et nous offre également la possibilité non seulement d’entreposer, mais aussi de charger les accus en toute sécurité, nous a facilité la décision lors de l’achat de ce produit d’asecos », explique James Screaton, Directeur du département technique. Système de ventilation ION-LINE Pour que les étudiants apprennent dès le départ la manipulation correcte des batteries, les dangers liés à l’utilisation de ces accus leur sont expliqués clairement. « Pendant les heures de cours principales, je pense que nous allons 3 à 4 fois par jour à l’armoire de sécurité pour récupérer des batteries et travailler avec. À la fin d'un cours, les batteries sont retournées en toute sécurité à l’armoire afin d’être disponibles pour le prochain cours », explique James Screaton. Pour que tous les étudiants aient la possibilité de travailler avec les batteries lithium-ion pendant un cours, au moins 20 batteries doivent toujours être disponibles. Après la fin du cours, celles-ci sont rechargées simultanément dans l’armoire de sécurité ION-LINE pour le cours suivant. Le processus de charge entraîne la production de chaleur ; celle-ci est évacuée de l'intérieur de l’armoire à l’aide d’un boîtier de ventilation technique qui est installé, prêt au branchement, sur le modèle ION-LINE correspondant. Cela évite en toute sécurité l’apparition d’une accumulation de chaleur qui pourrait entraîner une surchauffe des batteries, ce qui peut finalement causer une perte de performance, une usure précoce ou même des situations dangereuses, telles qu’un passage thermique ou une explosion. En outre, les étagères de la gamme d’armoires ION-LINE sont perforées, ce qui permet une circulation correcte de l’air à l’intérieur de l’armoire. Si un incendie apparaît cependant à l'intérieur de l’armoire, par ex. du fait d’un accu défectueux, la ventilation technique se déclenche automatiquement grâce aux capteurs et à l’électronique intégrés et l’incendie est piégé à l’intérieur de l’armoire. Substances toxiques En plus d’un incendie, une pile aux ions de lithium endommagée entraîne un risque supplémentaire pour l’environnement. En effet, dès une température de 80 °C, une pile lithium-ion commence à se décomposer chimiquement. En cas de surchauffe et d'incendie, des substances toxiques, telles que des vapeurs d’électrolyte et de solvants ainsi que du chlorure d’hydrogène est dégagé des conduits en PVC. Non seulement des gaz de fumées, mais aussi d’autres substances dangereuses pour la santé et pour l’eau, tels que du fluorure d’hydrogène ou de l’acide phosphorique corrosif pour la peau, sont dégagés. Dans ce cas, les armoires de sécurité ION-LINE sont équipées notamment avec des bacs de rétention au sol, de sorte que ces substances liquides nocives ne puissent pas s’échapper de l’intérieur de l’armoire. Récapitulatif du projet Société : Université de Sheffield Site : Sheffield, Royaume-Uni Secteur : établissement d’enseignement et de recherche Application : support d’enseignement « Les batteries aux ions de lithium font partie de notre quotidien d’étudiant... »
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32 See you RENT GmbH | Allemagne Du film de cinéma au clip pour les réseaux sociaux - les images animées accompagnent notre quotidien. Que ce soit sur grand écran ou sur le smartphone, le spectateur se plonge volontiers dans différents lieux et mondes de pensées. Mais de quoi est fait le tournage d’un film ? De l’équipement ! Et celui-ci diffère d’un projet à l’autre : on utilise parfois un petit équipement, parfois un plus grand, parfois il faut voyager, parfois le tournage a lieu en studio. Mais quels que soient les accessoires requis pour un projet de film, une batterie puissante est toujours de la partie. Pour un travail autoalimenté ou comme accu de secours, pour éviter par exemple que la caméra cesse soudainement de fonctionner pendant le tournage. Les accus lithium-ion sont une bonne solution pour cela. De la caméra à l’objectif, de l’angle sonore à la lumière LED. Chaque production requiert un équipement totalement différent. La location plutôt que l’achat est généralement une solution économique, et dans tous les cas la plus durable. L’entreprise berlinoise see you Rent GmbH, qui s’est spécialisée dans la location de technique de cinéma, le sait bien. Depuis sa fondation en 2009, l’entreprise s’est établie en tant que partenaire fiable du secteur cinématographique et offre de vastes solutions pour toutes les exigences techniques des productions de film. L’équipe composée de 13 personnes ne soutient pas seulement les grandes productions, mais aussi les petits projets indépendants avec de vastes connaissances et une grande passion Retour aux sources Grâce aux prestations telles que celles de see you Rent GmbH et grâce au passage à la technique numérique, la production de films est devenue plus facile au cours des dernières années. Mais cela n’a pas toujours été le cas : il y a quelques décennies à peine, les caméras avec des mécanismes gourmands et bobines de film analogiques servaient d’appareils d’enregistrement. Ces caméras étaient encombrantes, lourdes et généralement plus bruyantes que cela est aujourd’hui possible avec des capteurs numériques. Par ailleurs, la technique de batterie plomb-gel n’était pas suffisamment performante pour maintenir en marche ÇA TOURNE, PREMIÈRE !
33 suffisamment longtemps les anciennes caméras analogiques et leurs successeurs. Cela a changé au début des années 90 : une entreprise électronique japonaise a développé la première pile lithium-ion rechargeable commerciale. Comme l’un des principaux produits de l’entreprise étaient à l’époque les caméras vidéo, les accus lithium-ion ont été utilisés pour la première fois dans ces appareils. La conception de l’accu a permis de réduire largement le poids des caméras vidéo. Toutefois, l’accu n’avait à l’époque qu’une faible capacité et intensité, ce qui a largement évolué depuis. Révolutionnaire mais dangereux Aussi progressif et durable que soit ce développement des accus lithium-ion, aussi connus sont aujourd'hui les dangers qui proviennent de ces accus. En cas de manipulation inappropriée, les accus peuvent être endommagés et déclencher des incendies du fait de courts-circuits internes qui peuvent causer de grands dommages, non seulement dans la pièce d’entreposage des accus, mais aussi dans tout le bâtiment. En particulier le chargement sans surveillance des accus lithium-ion, par ex. en dehors des heures de travail ou pendant la nuit, représente toujours une source de danger. Certes, une électronique de protection intégrée dans l’accu est supposée empêcher la surcharge, mais même un tels système de gestion de batterie (BMS) peut échouer, par ex. en cas de chargeur inapproprié. Derrière les coulisses Pour que l’équipement de see you RENT GmbH soit toujours à la disposition des clients à l’heure, au début du travail, les accus pour les appareils doivent également être chargés et prêts à l’utilisation. Pour cela, l’agence berlinoise de location de caméra entrepose directement sur place et à portée de main près de 300 accus lithium-ions avec les capacités les plus diverses.
34 Pour que les accus ne représentent pas un danger et éviter le risque d’un feu ou d’un incendie potentiel, le directeur et propriétaire de see you Rent GmbH, Martin Diebel, a agi en amont et choisi une armoire de sécurité lithium-ion d’asecos pour le chargement de ses accus lithium-ion entschieden: „Pour ne pas seulement protéger nos voisins mais rendre aussi notre surface d’entreposage plus sûre, nous avons acquis deux armoires de sécurité pour nos grands accus lithium-ions, mais aussi pour des accus plus petits, moins puissants. » Pour l’entreposage passif, des accus lithium-ions neufs ou usés sont seulement entreposés pendant une certaine période. Pour l’entreposage actif, comme dans l’entreprise berlinoise, le chargement ou le déchargement partiel (60-70%) des blocs d’accus peut avoir lieu dans l’armoire de sécurité à l’aide d’un chargeur. Aujourd’hui, l’armoire de sécurité est devenue indispensable pour le quotidien de l’entreprise : « Pour ne pas gêner nos processus de travail, tous nos employés ont accès à l’armoire de sécurité. De manière intéressante, l’armoire est ouverte près de 40 fois par jour, ce qui montre son importance et son caractère indispensable pour l’entreprise », explique Martin Diebel. « Pour ne pas seulement protéger nos voisins mais rendre aussi notre surface d’entreposage plus sûre... »
35 Récapitulatif du projet Société : see you RENT GmbH Site : Berlin, Allemagne Secteur : cinéma Application : entreposage et chargement d’accus pour technique de caméra
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38 Sauver, éteindre et protéger fait partie du quotidien des pompiers volontaires de Greifswald. De A pour accident de la route à Z pour zone explosive, les services de secours et spécialistes sont appelés pour les urgences les plus diverses. C’est finalement leur mission de réagir immédiatement aux appels d’urgence et de lancer les mesures de sauvetage. Pour que cela fonctionne, les pompiers doivent toujours être à la pointe de la technologie, même pour leur équipement, et cela inclut des équipements électriques de qualité et surtout fiables. Avec près de 60 000 habitants et une superficie d’env. 51 km², Greifswald est la quatrième plus grande ville en Mecklembourg-Poméranie-Occidentale. Dans cette ville universitaire et hanséatique, les pompiers de Greifswald sont une institution communale importante qui assure la protection incendie sur tout le territoire de la ville. Les pompiers volontaires sont un élément indispensable de cette protection avec plus de 100 membres qui viennent assister énergiquement les pompiers professionnels : que ce soit pour de grandes interventions ou pour la préservation de la protection incendie à Greifswald. Et il ne s’agissait pas seulement d’incendies, mais aussi d’opérations techniques de secours, par ex. en cas d’accident avec des animaux ou pour l’aide à la manutention. Entre risque et sauvetage de vie Aussi variées que les interventions des pompiers soient aujourd’hui, les appareils et équipements dont les pompiers ont besoin pour leurs missions sont également variés et divers. L’équipement technique des pompiers a donc beaucoup changé au cours des dernières années, explique Norbert Stawinski, planificateur des pompiers professionnels : « De plus en plus d’appareils à accus, tels que des appareils radio, caméras infrarouges, appareils de découpage ou scies à moteur, sont apparaissent sur le marché et ainsi dans les départements et magasins d’appareil des pompiers. « Cependant, les pompiers de Greifswald savent que ces appareils à accus ne sont pas seulement en mesure de sauver des vies, mais peuvent également être très dangereux : nous avons constaté une augmentation des interventions concernant des accus lithium-ion défectueux. Ces missions sont généralement déclenchées par des ordinateurs portables, téléphones ou pédélecs. » Pour répondre à ses situations dangereuses dans le magasin d’appareils, les pompiers de Greifswald ont choisi une armoire de sécurité ION-LINE d’asecos, dans laquelle les accus sont Pompiers volontaires de Greifswald | Allemagne TOUT FEU TOUT FLAMME « Nous avons constaté une augmentation des interventions concernant des accus lithium-ion défectueux. »
39 non seulement entreposés, mais aussi rechargés. Finalement, les appareil doivent toujours offrir leur pleine puissance et être disponibles en cas d’urgence. Nouveaux défis Ce qui rend les batteries lithium-ion si dangereuses est leur comportement au feu, qui confronte aussi les pompiers régulièrement à de nouveaux défis. Contrairement aux causes d’incendie habituelles, les feux de batteries et d’accus causent de réels jets de flammes. En comparaison des combustibles connus, les réactions des batteries lithium-ion sont quasiment impossible à prévoir en raison du déroulement imprévisible du feu et peuvent ainsi atteindre une nouvelle dimension de risque. Si des pilles lithium-ion sont surchargées ou exposées à des températures élevées, la structure stratifiée des oxydes métalliques utilisés s’effondre et un passage thermique se crée. Des réactions exothermiques libèrent alors de grandes quantités d’énergie associées à un débit d’oxygène. La grande chaleur entraîne l’évaporation du liquide d’électrolyte et forme un gaz inflammable. Si ce gaz s’allume, la pile lithium-ion se met alors à brûler. Une réaction en chaîne que les technologies connues sont difficilement capables d’arrêter. En effet, le feu peut s’étendre d’une pile à l’autre à l’intérieur de la batterie pendant l’incendie. Les feux secondaires apparaissant sur des plastiques ou cartonnages du fait de batteries continues peuvent certes être inhibés avec des extincteurs à mousse, CO2, poudre ou métal, mais un nouvel allumage du fait des piles reste cependant très probable. Évacuation rapide Les bâtiments sont particulièrement protégés contre les accus lithium-ion lorsque ces derniers sont entreposés dans une armoire de sécurité spéciale, telle que les modèles ION-LINE d’asecos. Cette armoire ne peut certes pas empêcher l’incendie d'un accu défectueux, mais elle protège l’environnement et toutes les personnes qui se trouvent à proximité. Les armoires de sécurité offrent non seulement une résistance au feu de 90 minutes de l’extérieur vers l’intérieur, mais aussi de l’intérieur vers l’extérieur. Ainsi, si un feu naît à l’intérieur de l’armoire, par exemple du fait d’un accu surchauffé, le bâtiment est protégé pendant 90 minutes contre les flammes et les gaz toxiques qui s’échappent. Cela offre un temps précieux : les employés peuvent être évacués en toute sécurité et les pompiers et services de secours peuvent lancer des mesures de protection supplémentaires sur place. La construction de l’armoire avec espace amovible en dessous permet par exemple une évacuation efficace de l’armoire par les pompiers. En cas de danger, l’armoire peut être sortie rapidement du bâtiment. Par ailleurs, en cas d’incendie, les spécialistes doivent avoir accès à l’intérieur de l’armoire pour pouvoir décider s’ils souhaitent retirer des batteries individuelles et interrompre ainsi la réaction en chaîne. Pour les pompiers de Greifswald, ces aspects de sécurité ont été décisifs pour leur décision, explique Norbert Stawinski : « Avec asecos, l’offre globale était appropriée. La manipulation de l’armoire est un jeu d’enfant et le lieu d’installation peut être modifié à tout moment. Par ailleurs toute l’armoire de sécurité peut être évacuée en cas d’accu défectueux. La combinaison de l’entreposage, du chargement et des aspects de sécurité nous a convaincus ! » Aucun temps mort Après l’utilisation d’un appareil à accu haute performance lors d’une intervention, le chargement des accus peut souvent durer 2 à 6 heures, voire plus dans certains cas. Les facteurs sont la taille de la batterie, le courant de charge et la disponibilité du chargeur. La meilleure solution pour éviter les temps d’arrêt sont des appareils avec accus interchangeables. Pour cela, des batteries supplémentaires sont certes nécessaires, et les appareils peuvent être remis en service en quelques secondes seulement. C’est pourquoi les pompiers de Greifswald travaillent avec plusieurs accus de rechange qui sont conservés dans l’armoire de sécurité, explique Norbert Stawinski : « Nous disposons de 50 à 100 accus de différentes tailles et puissances sur le site de travail. L’armoire de sécurité comporte plusieurs chargeurs qui peuvent charger jusqu’à 5 accus à la fois, selon le fabricant. Nous y entreposons également des accus pleins. Après les formations et interventions, les accus utilisés sont échangés et remplacés par des accus pleins. » Récapitulatif du projet Société : pompiers de Greifswald Site : Greifswald, Allemagne Secteur : service public Application : entreposage et chargement d’accus pour appareils d'intervention
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