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Gestor2025-01-13 10:08:532025-01-13 10:08:53Biogaz et biométhane: acteurs clés de l’économie circulaire et de la transition énergétiqueÉtapes pour choisir
Bien sélectionner un groupe électrogène est essentiel afin de ne perdre ni efficience ni durabilité.
Chaque projet énergétique représente un défi unique et des exigences différentes à respecter, le dimensionnement électrique est chaque fois plus compliqué.
Jadis le calcul du dimensionnement se basait sur la somme arithmétique des puissances et, avec des facteurs de correction du facteur de puissance en fonction du nombre de moteurs présents sur l’installation, le type de consommation était plus simple, elle se rapprochait plus de la résistivité pure ou des consommations pouvaient l’être en elles-mêmes. Aujourd’hui cela s’avère impensable, les appareils électriques branchés à une installation disposent d’une charge de composants électroniques particulièrement élevée ; le même fait qui facilite l’utilisation de ces appareils rend plus complexe la génération de l’énergie, en raison de l’apparition d’harmoniques et de consommations inductives et capacitives.
Pour cela, les équipes commerciales de GENESAL ENERGY reçoivent une formation technique continue et le support du service d’ingénierie afin de proposer une solution optimale au client.
Lorsque l’on fait l’acquisition d’un groupe sous-dimensionné, du point de vue de l’usager final, il existe un manque de puissance à certains moments. En effet, on demanderait au groupe électrogène, une puissance pour laquelle il n’a pas été conçu, ce qui peut provoquer des chutes de tension/fréquence inadmissibles ainsi que des surchauffes qui peuvent entraîner des conséquences sur les isolants de l’équipement. L’augmentation de la température de travail du moteur peut produire une usure supérieure des composants internes.
Lorsque l’on fait l’acquisition d’un groupe surdimensionné, l’usager final expérimente une consommation de carburant supérieure pour les charges. Si le groupe travail en continu à charge basse, des problèmes mécaniques peuvent se produire parce que l’équipement n’atteint jamais la température optimale de fonctionnement, ce qui a des conséquences sur la combustion et, donc aussi, sur l’admission et les systèmes anti-polluants, ce qui génère de la fumée à l’échappement et qui expulse des particules en suspension et des imbrûlés qui, à terme, peuvent résulter en une perte de puissance et la carbonisation de composants du système d’admission et d’échappement du moteur.
Afin de prévenir ces cas de figure, le moteur devrait travailler en moyenne à environ 70% de sa puissance nominale, tout en évitant de travailler pendant de longues périodes en-dessous de 30% de sa capacité.
Quelles sont les éléments essentiels pour sélectionner un groupe électrogène approprié?
Trouver la mesure juste
L’étape initiale et plus importante, est de définir quels équipements seront branchés au groupe électrogène et connaître la livraison de puissance nécessaire pour le projet. En d’autres mots, savoir quelle est la somme de la puissance de tous les dispositifs électriques qu’il faut alimenter, tout en appliquant, lorsque cela est possible, les taux de simultanéité et ce, en tenant toujours compte des exigences et des besoins du client.
Néanmoins, une simple opération mathématique ne nous apporte pas l’information suffisante. Il existe d’autres facteurs à prendre en compte, dans la mesure où ils entraînent des conséquences sur ce calcul. Ces facteurs concernent aussi bien les aspects techniques que l’utilisation ou l’environnement.
Il s’avère nécessaire de disposer d’un contrôle très minutieux des grandes charges existantes sur l’installation ; des moteurs électriques, un éclairage par des lampes de décharge ou des LED, sont des consommations électriques complexes à fournir, dans la mesure où ils comprennent des transitoires qui peuvent donner lieu à des consommations de pointe de fractions qui, en fonction d’équipements mal conçus, il n’est pas possible d’alimenter.
Dimensionnement de l’équipement électrogène
Pour dimensionner le groupe électrogène et décider de sa configuration, l’équipe d’ingénieurs prend comme base le projet électrique, mécanique ou d’ouvrage civil. Elle définit:
- La puissance nécessaire et les types de charges existantes et/ou futures, les simultanéités, les passages de charge, etc.
- Les éléments que l’équipement doit incorporer (démarrage manuel ou automatique, fonctionnement en parallèle avec d’autres équipements ou avec le réseau public, réservoirs de carburant auxiliaire, chauffage, etc.).
- Les normatives légales à appliquer (électrique, bruit, émission de gaz et particules, normative de circulation dans le cas des groupes mobiles).
- L’endroit où doit être installé le groupe ou les équipements (à l’abri, aux intempéries, élévation par rapport au niveau de la mer, environnements pulvérulents, etc.).
Lorsque le groupe d’ingénieurs de GENESAL ENERGY dispose de cette information, l’élaboration du projet commence afin de satisfaire à vos besoins, tout en adaptant le projet aux exigences techniques et à l’utilisation qui en sera faite.
Application et fréquence d’utilisation
Pour ce qui est du dimensionnement d’un groupe électrogène, il faut prendre en compte le type de charge qui va être appliquée ainsi que la fréquence d’utilisation.
- Charge constante 24h/365 jours: il faut sélectionner un groupe dimensionné pour une application en COP (Continous Power) selon la norme ISO8528. Ces groupes peuvent travailler un nombre illimité d’heures à 100% de leur puissance nominale. Ces groupes sont appropriés pour des systèmes en parallèle permanent avec le réseau, ainsi qu’avec des équipements de cogénération ou des sites qui exigent une alimentation en continu de résistances de chauffage pendant longtemps.
- Charges continues pendant un maximum de 500h/an: il faut sélectionner un groupe dimensionné pour une application en LTP (Long Term Power). Ces groupes peuvent travailler jusqu’à 500H par an à 100% de leur puissance nominale. Ces équipements sont appropriés lorsqu’il est nécessaire de couvrir un pic de puissance déterminé en parallèle avec le réseau.
- Charges variables 24h/365 jours: Pour cette application, il faut sélectionner un groupe avec application en PRP (Prime Power). Le groupe peut travailler un nombre illimité d’heures par an avec la possibilité de surcharge jusqu’à 10% pendant 1 heure toutes les 12h de fonctionnement. La moyenne de charge sur une période de 24h ne dépasse pas 70% de la puissance PRP déclarée par le groupe. Il s’agit du type de groupe le plus habituel pour pratiquement toute application industrielle ou commerciale, dans la mesure où la plupart des charges qui sont appliquées au groupe sont variables, c’est à dire, qu’elles se branchent ou se débranchent en fonction des besoins de l’installation.
- Charges variables de 200h/an maximum. Il faut sélectionner un groupe dimensionné pour une application en STP (Standby Power). Ces groupes peuvent travailler avec des charges variables de 200h/an maximum, tout en ne dépassant pas une charge moyenne en 24h de 70% de la puissance STP déclarée. Ce type de groupe est habituel comme groupes d’urgence pour toute application industrielle ou commerciale.
- Charges d’un centre de données. Il faut sélectionner un groupe dimensionné pour une puissance DCC (DataCenter Continous). Dans les centres de données qui sont conformes à Tier III ou Tier IV selon Uptime Instutite, il est uniquement possible d’installer des groupes électrogènes qui n’ont aucune limite de fonctionnement. Selon la norme ISO8528, cela serait uniquement possible avec des groupes COP, mais, pour ce qui est d’un date center, où il existe des charges variables, cela suppose installer un groupe surdimensionné. Pour éviter cela, les groupes conçus selon le rating DCC permettent de fonctionner pendant un nombre d’heures illimité avec des charges variables, comme celles que l’on retrouve dans les centres de données.
Les groupes électrogènes de GENESAL ENERGY indiquent toujours sur les fiches de données, la puissance déclarée pour une application en PRP et pour une application en STP, dans la mesure où il s’agit des deux applications les plus habituelles.
Conditions environnementales
L’emplacement où est installé le groupe électrogène est primordial, nous disposons, à GENESAL ENERGY, de solutions pour:
- Environnements salins.
- Groupes électrogènes marins.
- Mines et environnements pulvérulents (IP45).
- Zones nucléaires.
- Cadres antisismiques.
- Températures extrêmes (-32 ºC a +50 ºC).
- Groupes mobiles renforcés pour une utilisation militaire.
Altitude de l’installation
Ce facteur peut sembler surprenant, mais, si l’on n’en tient pas compte, il peut remettre en cause tout le travail d’ingénierie. Les moteurs ont besoin d’oxygène pour pouvoir fonctionner, la concentration d’oxygène diminue lorsque l’attitude de travail du groupe s’élève, ce qui entraîne que les mélanges dans la chambre de combustion deviennent plus pauvres en oxygène, ainsi la puissance du moteur se réduit de jusqu’à 10% sur les premiers 1000 m lorsqu’il s’agit de moteurs sans aspiration atmosphérique. S’il s’agit de moteurs turbo, il n’existe pas de perte de puissance à cette altitude.
Dans le même ordre d’idées, les composants électriques doivent dissiper la chaleur. Plus l’altitude est élevée, plus la dissipation est difficile, ainsi il faut prendre des mesures afin que le groupe électrogène puisse être opérationnel à l’altitude d’installation comme le surdimensionnement d’interrupteurs, la diminution de la tension de surveillance, un système de réfrigération additionnel, etc…
Type de charge à alimenter
Connaître quel type de charge à alimenter constitue une autre des étapes essentielles afin de dimensionner la puissance requise d’un groupe électrogène. Il faut tenir compte que certains équipements (pompes ou moteurs avec variateurs) expérimentent des augmentations d’intensité transitoire au démarrage.
Veiller plus particulièrement aux charges ci-dessous :
- Systèmes à alimentation ininterrompue (UPS/SAI): La puissance nominale de l’alternateur doit être surdimensionnée en fonction de l’installation.
- Grandes charges de moteurs: elles peuvent augmenter la puissance de démarrage jusqu’à 6 fois, en fonction du type de démarrage.
- Charges d’éclairage: Surtout pour ce qui est de l’éclairage à la vapeur et des halogénures métalliques et, actuellement, l’éclairage LED en raison de la quantité de transitoires générés par les circuits qui les composent.
- Systèmes avec variateurs de fréquence (VFD): Peuvent entraîner un surdimensionnement de 40 à 100 %.
- Charges particulièrement sensibles aux transitoires, qui disposent d’une électronique de puissance ou qui, comme un ordinateur, peuvent disposer de nombreux composants électroniques.
- Charges qui, pour leur fonctionnement, ont besoin de variations de tension et de fréquence.
Courant de démarrage nécessaire pour faire face à une coupure d’énergie
La charge initiale qui est branchée de manière simultanée au groupe électrogène influe sur le dimensionnement de celui-ci. Le branchement des charges dynamiques, comme les moteurs de démarrage direct ou avec des démarreurs progressifs, est ce qui a le plus de conséquence sur la taille du générateur. En règle générale:
- Moteurs électriques à démarrage étoile triangle : le “courant de démarrage” représente 3 fois le courant nominal ou de travail.
- Moteurs à démarrage direct : nous avons besoin de 6 fois le courant nominal.
- Moteurs à démarrage avec variateur de fréquence : il convient de veiller particulièrement à la fiche de caractéristiques dans la mesure où normalement la rampe et l’augmentation de vitesse sont configurables.
Le groupe doit être dimensionner afin, pendant le démarrage de ces équipements, de manière individuelle ou simultanée, de ne pas entraîner de tension/fréquence qui puisse empêcher le démarrage des moteurs.
Répartition des charges monophasées dans un système triphasé
Dans un système triphasé, il peut exister des charges monophasées branchées entre une phase et le neutre. Il faut vérifier la répartition des charges monophasées parmi les différentes phases. Lorsque l’on charge plus une phase par rapport à une autre, cela induit dans le rotor des courants parasites (courants de Foucault) qui peuvent produire des surchauffes excessives, qui finalement, peuvent détruire le rotor. Pour éviter cette situation, les générateurs disposent de protections contre un déséquilibre excessif de charge.
Lorsque le déséquilibre de charges est excessif, trois solutions sont possibles:
- Surdimensionner le groupe afin de pouvoir supporter un déséquilibre supérieur.
- Utiliser, dans la mesure du possible, un générateur monophasé.
- Réviser la répartition des charges entre les phases afin de les égaliser le plus possible.
En fonction de l’alternative, pour ce qui est du calcul, il faut dimensionner un groupe triphasé afin de pouvoir supporter la charge maximale par phase prévue.
Comme nous pouvons donc le constater, dimensionner le groupe électrogène à acheter, s’avère un processus complexe.
Pour cela, il convient que ce travail soit confié à des experts. Nous comptons, à Genesal Energy, plus de 20 ans d’expérience dans le secteur de l’énergie distribuée. Et nous continuons à innover afin de proposer à nos clients, des solutions personnalisées à efficience maximale.
Exemple: Comment évaluer la puissance du groupe électrogène?
Prenons un exemple de comment sélectionner un groupe électrogène, en nous basant sur l’évaluation de la puissance d’un groupe électrogène pour un immeuble d’habitations de 12 étages avec les équipements ci-dessous à alimenter:
- 1 Ascenseur de 15 kW: démarrage avec variateur de fréquence (VF), 380V.
- 2 pompes à eau: 10 HP c/u, démarrage étoile-triangle (E-T), 380V.
- 1 pompe de chaudière: 5 HP démarrage direct (DOL), 380V.
- 1 escalier pressurisé pour incendies: 15 HP, démarrage direct (E-T), 380V.
- Éclairage couloirs communs: 5,5 kW (55 sources de 100 W c/u), 220V.
- Éclairage Hall d’accès: 1,5 kW (15 sources de 100 W c/u), 220V.
- Grande porte d’accès des véhicules: 0,5 kW, démarrage direct (DOL), 220V.
Ensuite, réalisons le tableau des charges et définissons les puissances de démarrage de chaque équipement. Dans ce cas, nous pouvons observer la situation qui génère la demande la plus élevée pour ce qui est du calcul du groupe électrogène : une avec un ascenseur et une autre avec l’escalier pressurisé, dans la mesure où les deux ne fonctionnent pas de manière simultanée.
DEMANDEZ LE TABLEAU DE CHARGE (espagnol)
Maintenant, nous vous avons donné cet exemple, mais chaque projet est unique. Demandez notre tableau de charge dans le formulaire ci-dessous si vous souhaitez plus d'informations sur le choix de la puissance optimale pour un groupe électrogène.Autres articles d’intérêt
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