Que prévoir dans votre cogénération pour permettre à votre entreprise de tourner au ralenti en cas de rupture d’approvisionnement ? Le fonctionnement en ilotage expliqué lors d’un séminaire de la région Wallonne fin 2015.

1. Que prévoir dans votre cogénération pour permettre
à votre entreprise de tourner au ralenti en cas de
rupture d’approvisionnement ?
Farinotti Sébastien

2. Notre societé
• Existe depuis 20 ans
• Deux spécialités:
– Alimentation électrique sans interruption (ASI / UPS)
– Production d’énergie décentralisée (cogénération)
• Intégrateur :
– Indépendant de la marque (Caterpillar, Jenbacher, MAN,
MWM, Cummins, …)
– Ingénierie
– Réalisation clefs en mains / Maître d’Ouvrage délégué
– Maintenance

3. Cogénération classique

4. Principe intégration classique
• Cogénération utilise le réseau comme
référence (tension, fréquence et vecteur)
– Qualité de la tension est déterminée par
le réseau
• Gestion de la cogénération se fait sur la
consommation de chaleur
– Dimensionnement
– Optimalisation du rendement
• Les auxiliaires (2 à 4%) sont alimentés par
le réseau
• Augmentation de puissance contrôlée et le
réseau fourni le reste

5. Connection électrique
- Conformité “synergrid”
- Relais de découplage
- Relais de synchronisation
- Ucc, X’d
- Armoire télé-contrôle
- Exigences des gestionnaires réseau
Etude du gestionnaire réseau
- Compteur 4 quadrants vs Relais « 0
Watt »
- Contrat de fourniture
Cogénération

6. Connection hydraulique
Générateur
Moteur gaz
Récupération
échappement
Refroidissement
moteur (HT)
Refroidissement
mélange Air /
Gaz (BT)

7. Groupe de secours diesel
vs
Cogénération au gaz

8. Moteur diesel

9. Moteur diesel

10. Moteur diesel

11. Moteur gaz

12. Moteur gaz

13. Moteur gaz

14. Moteur gaz

15. Moteur gaz

16. Temps de synchronisation

17. Comment augmenter la réactivité d’une
cogénération ?
• Taille, performance et concept des
turbos
• Injection directe de gaz

18. Fonctionnement en ilotage?

19. Principe intégration en ilotage
• Cogénération n’a pas de référence et
essaie de maintenir sa fréquence et tension
constante
– Qualité de la tension est déterminée par
la cogénération
• Gestion de la cogénération se fait sur base
de la consommation électrique
– Courbe de charge et décharge
• Les auxiliaires (2 à 4%) sont alimentés par
un UPS ou groupe de secours pendant le
démarrage
• La cogénération est soumise à toute
modification de la charge

20. Charge de la cogénération fct concept
0
5
10
15
20
25
30
0 10 20 25 30 40 45 50 60 65 70 80 90 100
Courbe de charge de cogénération en mode ilotage
CG 170 CG 170 (K) JMS 412
Variation de la charge (%)
Charge (%)

21. Stabilité
CG32 - Diesel -
1250kVA/1000kWe
CG 170
CG 170 (K)

22. Charges
• La qualité de tension par type de
charge autre courbe de charge

23. Robustesse vs Rendement
CG 32 CG 170 CG 170 (K)
Combustible Diesel Gaz Gaz
Robustesse ++ - +
Rendement
électrique
39,8 % 42,8 % 40,4 %
Robustesse influence négativement le
rendement

24. Fonctionnement sans réseau ?
• Fonctionnement sans interruption :
– Disparition réseau
– Reprise de la charge sans coupure
• Fonctionnement ilotage :
– Pas de réseau
– Démarrage cogénération (black-start)
• Fonctionnement “aide secours” :
– Disparition réseau
– Arrêt cogénération / Coupure courant
– Démarrage groupe
– Synchronisation cogen sur les groupes

25. Investissement nécessaire
• Refroidissement :
– Buffering
– Aéroréfrigérant (HT et BT)
– Bypass des échangeurs échappement
• Alimentation des auxiliaires :
– 2% à 4% de la puissance cogen
– Système UPS
– Groupe pour l’alimentation des
auxiliaires
• Charge :
– Système automatisé de gestion de la
charge de la cogénération
– Sélection des charges en fonction de la
qualité de tension requise

26. Motivation du fonctionnement ilotage?
• Avoir un certain confort en cas de coupure
réseau sur le réseau Normal
• Etre indépendant de fournisseur
d’électricité
– Quid indépendance fournisseur gaz?
– Quid rupture fourniture gaz?
• Réseau instable ou inexistant
Analyse financière :
Investissement vs économie

27. Le projet chez VITO
• Cogénération Jenbacher 812 kWe
• Auxillaires :
• Fonctionnement : 8000 h / an
• Chaleur :
– Chauffage du réseau chaleur en
série avec les chaudières
– Aéroréfrigérant pour le mode
secours (BT et HT)

28. P&ID – VITO
Refroidissement Haute
Température
Refroidissement Basse
Température
Moteur cogénération

29. Synchronisation doublée - VITO

30. Ilotage
G
1. Cogénération en parallèle
Boucle

31. G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
Boucle
Ilotage

32. G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
3. Disjoncteur réseau ouvert
Boucle
Ilotage

33. G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
3. Disjoncteur réseau ouvert
4. a) Variation charge faible → Ilotage
Boucle
Ilotage

34. G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
3. Disjoncteur réseau ouvert
4. a) Variation charge faible → Ilotage
b) Variation charge forte → Arrêt
Boucle
Ilotage

35. Fonctionnement ilotage : VITO
Pe

36. G
1. Cogen arrêtée mais prête
Lus
Secours

37. G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
Boucle
SecoursSecours

38. G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
3. Disjoncteur réseau ouvert
Boucle
Secours

39. G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
3. Disjoncteur réseau ouvert
4. Moteur démarre
5. Pas d’excitation générateur
Boucle
Secours

40. G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
3. Disjoncteur réseau ouvert
4. Moteur démarre
5. Pas d’excitation générateur
6. Disjoncteur cogénération se ferme
Boucle
Secours

41. G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
3. Disjoncteur réseau ouvert
4. Moteur démarre
5. Pas d’excitation générateur
6. Disjoncteur cogénération se ferme
7. Excitation générateur cogeneration
8. Fonctionnement en ilotage
Boucle
V I P
Secours

42. G
1. Ilotage
Boucle
Re-synchronisation

43. G
1. Ilotage
2. Retour réseau
Boucle
Re-synchronisation

44. G
1. Ilotage
2. Retour réseau
3. Synchronisation
Boucle
Re-synchronisation

45. G
1. Ilotage
2. Retour réseau
3. Synchronisation
4. Disjoncteur se ferme
Boucle
Re-synchronisation

46. G
1. Ilotage
2. Retour réseau
3. Synchronisation
4. Disjoncteur se ferme
5. Fonctionnement parallèle réseau
Boucle
Re-synchronisation

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