cogénération & fonctionnement en ilotage

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

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Page 1: 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

Page 2: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 3: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Cogénération classique

Page 4: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 5: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 6: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Connection hydraulique

GénérateurMoteur gaz

Récupération

échappement

Refroidissement

moteur (HT)

Refroidissement

mélange Air /

Gaz (BT)

Page 7: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Groupe de secours diesel

vs

Cogénération au gaz

Page 8: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur diesel

Page 9: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur diesel

Page 10: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur diesel

Page 11: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur gaz

Page 12: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur gaz

Page 13: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur gaz

Page 14: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur gaz

Page 15: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Moteur gaz

Page 16: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Temps de synchronisation

Page 17: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Comment augmenter la réactivité d’une

cogénération ?

• Taille, performance et concept des

turbos

• Injection directe de gaz

Page 18: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Fonctionnement en ilotage?

Page 19: Cogénération & 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

Page 20: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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 (%)

Page 21: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Stabilité

CG32 - Diesel -

1250kVA/1000kWe

CG 170

CG 170 (K)

Page 22: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Charges

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

Page 23: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 24: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 25: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 26: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 27: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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)

Page 28: Cogénération & fonctionnement en ilotage

P&ID – VITO

Refroidissement Haute

Température

Refroidissement Basse

Température

Moteur cogénération

Page 29: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Synchronisation doublée - VITO

Page 30: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

Boucle

Page 31: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

Boucle

Ilotage

Page 32: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

3. Disjoncteur réseau ouvert

Boucle

Ilotage

Page 33: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogénération en parallèle

2. Défaut réseau

3. Disjoncteur réseau ouvert

4. a) Variation charge faible → Ilotage

Boucle

Ilotage

Page 34: Cogénération & fonctionnement en 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

Page 35: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Fonctionnement ilotage : VITO

Pe

Page 36: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogen arrêtée mais prête

Lus

Secours

Page 37: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

Boucle

SecoursSecours

Page 38: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

3. Disjoncteur réseau ouvert

Boucle

Secours

Page 39: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Cogen arrêtée mais prête

2. Défaut réseau détecté

3. Disjoncteur réseau ouvert

4. Moteur démarre5. Pas d’excitation générateur

Boucle

Secours

Page 40: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 41: Cogénération & fonctionnement en ilotage

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

Page 42: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Ilotage

Boucle

Re-synchronisation

Page 43: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

Boucle

Re-synchronisation

Page 44: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

Boucle

Re-synchronisation

Page 45: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

4. Disjoncteur se ferme

Boucle

Re-synchronisation

Page 46: Cogénération & fonctionnement en ilotage

G

1. Ilotage

2. Retour réseau

3. Synchronisation

4. Disjoncteur se ferme

5. Fonctionnement parallèle réseau

Boucle

Re-synchronisation

Page 47: Cogénération & fonctionnement en ilotage

Vanparijs Engineers

Bleyveldstraat 9

B-3320 Hoegaarden

Sébastien Farinotti

+32-473-33 04 02

[email protected]