cogénération & fonctionnement en ilotage

Que prévoir dans votre cogénération pour permettre à votre entreprise de tourner au ralenti en cas de

rupture d’approvisionnement ?

Farinotti Sébastien

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

Cogénération classique

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

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

Connection hydraulique

GénérateurMoteur gaz

Récupération

échappement

Refroidissement

moteur (HT)

Refroidissement

mélange Air /

Gaz (BT)

Groupe de secours diesel

vs

Cogénération au gaz

Moteur diesel

Moteur diesel

Moteur diesel

Moteur gaz

Moteur gaz

Moteur gaz

Moteur gaz

Moteur gaz

Temps de synchronisation

Comment augmenter la réactivité d’une

cogénération ?

• Taille, performance et concept des

turbos

• Injection directe de gaz

Fonctionnement en ilotage?

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

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 (%)

Stabilité

CG32 - Diesel -

1250kVA/1000kWe

CG 170

CG 170 (K)

Charges

• La qualité de tension par type de charge � autre courbe de charge

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

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

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

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

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)

P&ID – VITO

Refroidissement Haute

Température

Refroidissement Basse

Température

Moteur cogénération

Synchronisation doublée - VITO

Ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

Boucle

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

Boucle

Ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

3. Disjoncteur réseau ouvert

Boucle

Ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

3. Disjoncteur réseau ouvert

4. a) Variation charge faible → Ilotage

Boucle

Ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

3. Disjoncteur réseau ouvert

4. a) Variation charge faible → Ilotageb) Variation charge forte → Arrêt

Boucle

Ilotage

Fonctionnement ilotage : VITO

Pe

G

1. Cogen arrêtée mais prête

Lus

Secours

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

Boucle

SecoursSecours

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

3. Disjoncteur réseau ouvert

Boucle

Secours

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

3. Disjoncteur réseau ouvert

4. Moteur démarre5. Pas d’excitation générateur

Boucle

Secours

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

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 cogeneration8. Fonctionnement en ilotage

Boucle

V I P

Secours

G

1. Ilotage

Boucle

Re-synchronisation

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

Boucle

Re-synchronisation

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

Boucle

Re-synchronisation

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

4. Disjoncteur se ferme

Boucle

Re-synchronisation

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

4. Disjoncteur se ferme

5. Fonctionnement parallèle réseau

Boucle

Re-synchronisation

Vanparijs Engineers

Bleyveldstraat 9

B-3320 Hoegaarden

Sébastien Farinotti

+32-473-33 04 02

Sebastien.farinotti@vanparijs-e.be