Etude d’une installation de cogénération : Hôpital Jules ...
Cogénération & fonctionnement en ilotage
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![Page 1: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/1.jpg)
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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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
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Cogénération classique
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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
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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
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Connection hydraulique
GénérateurMoteur gaz
Récupération
échappement
Refroidissement
moteur (HT)
Refroidissement
mélange Air /
Gaz (BT)
![Page 7: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/7.jpg)
Groupe de secours diesel
vs
Cogénération au gaz
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Moteur diesel
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Moteur diesel
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Moteur diesel
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Moteur gaz
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Moteur gaz
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Moteur gaz
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Moteur gaz
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Moteur gaz
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Temps de synchronisation
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Comment augmenter la réactivité d’une
cogénération ?
• Taille, performance et concept des
turbos
• Injection directe de gaz
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Fonctionnement en ilotage?
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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
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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 (%)
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Stabilité
CG32 - Diesel -
1250kVA/1000kWe
CG 170
CG 170 (K)
![Page 22: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/22.jpg)
Charges
• La qualité de tension par type de charge � autre courbe de charge
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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
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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
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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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/26.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/27.jpg)
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)
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P&ID – VITO
Refroidissement Haute
Température
Refroidissement Basse
Température
Moteur cogénération
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Synchronisation doublée - VITO
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Ilotage
G
1. Cogénération en parallèle
Boucle
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G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
Boucle
Ilotage
![Page 32: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/32.jpg)
G
1. Cogénération en parallèle
2. Défaut réseau
3. Disjoncteur réseau ouvert
Boucle
Ilotage
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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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/34.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/35.jpg)
Fonctionnement ilotage : VITO
Pe
![Page 36: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/36.jpg)
G
1. Cogen arrêtée mais prête
Lus
Secours
![Page 37: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/37.jpg)
G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
Boucle
SecoursSecours
![Page 38: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/38.jpg)
G
1. Cogen arrêtée mais prête
2. Défaut réseau détecté
3. Disjoncteur réseau ouvert
Boucle
Secours
![Page 39: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/39.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/40.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/41.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/42.jpg)
G
1. Ilotage
Boucle
Re-synchronisation
![Page 43: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/43.jpg)
G
1. Ilotage
2. Retour réseau
Boucle
Re-synchronisation
![Page 44: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/44.jpg)
G
1. Ilotage
2. Retour réseau
3. Synchronisation
Boucle
Re-synchronisation
![Page 45: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/45.jpg)
G
1. Ilotage
2. Retour réseau
3. Synchronisation
4. Disjoncteur se ferme
Boucle
Re-synchronisation
![Page 46: Cogénération & fonctionnement en ilotage](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/46.jpg)
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](https://reader036.fdocuments.fr/reader036/viewer/2022081507/58ef94721a28ab367b8b458d/html5/thumbnails/47.jpg)
Vanparijs Engineers
Bleyveldstraat 9
B-3320 Hoegaarden
Sébastien Farinotti
+32-473-33 04 02