Les micro-réseaux et leur rôle dans la future autonomie énergétique

Le secteur de l’énergie subit une transformation intense. En réponse aux problèmes croissants du changement climatique et afin de réduire les émissions de CO2, entre autres, la production d’énergie à partir de combustibles fossiles en train d’être progressivement abandonnée. Ainsi, nous utiliserons de plus en plus l’énergie thermique, éolienne ou solaire.

Au lieu de quelques grandes centrales de production (comme les centrales thermiques au charbon), une nouvelle topologie décentralisée sera utilisée, l’électricité provenant de nombreuses centrales distribuées de tailles différentes. Les entreprises, les autorités locales et d’autres organisations auront ainsi la possibilité de revoir complètement leurs stratégies énergétiques, ce qui leur permettra d’acquérir beaucoup plus d’autonomie énergétique qu’auparavant. Nous sommes sur le point d’entrer dans l’ère des micro-réseaux.

Figure 1 : Le micro-réseau de Siemens dans le centre de recherche et de développement de Princeton, New Jersey, États-Unis.

Un marché de l’énergie en pleine évolution

Face à l’explosion des prix de l’énergie, les entreprises doivent également faire attention à leurs coûts énergétiques. Pour des raisons de responsabilité d’entreprise et de réputation de marque, ils cherchent également des moyens de réduire leur empreinte écologique.

En éliminant la dépendance excessive au réseau, il est possible de réduire les coûts d’exploitation et d’augmenter la rentabilité tout en protégeant l’environnement. C’est pourquoi de nombreuses organisations choisissent d’utiliser la technologie des micro-réseaux.

Selon le cabinet d’analystes Allied Research, le marché mondial des micro-réseaux connaît actuellement une croissance à deux chiffres, et on prévoit un taux de croissance annuel composé (TCAC) de près de 15 % d’ici à 2030. On prévoit ainsi, une valeur annuelle de 59,7 milliards de dollars d’ici la fin de la décennie.

Facteurs en faveur du passage aux micro-réseaux

Les avantages des micro-réseaux sont nombreux – et c’est ce qui les rend si attrayants actuellement. Certains des principaux avantages que les organisations et les communautés doivent prendre en compte sont présentés ci-dessous.

Alors que les énergies renouvelables deviennent la principale source d’énergie, les réseaux électriques deviendront plus vulnérables aux fluctuations de l’approvisionnement. Il est reconnu que les coupures de courant peuvent donc devenir un phénomène courant. Mais si on utilise ses propres capacités de production d’électricité, on a une alimentation électrique plus robuste sur laquelle on peut compter entièrement.

Même si le micro-réseau sera connecté au réseau principal la plupart du temps, il fonctionnera de manière totalement indépendante lorsqu’il passera en “mode île”. Cela signifie que le micro-réseau peut continuer à fournir de l’électricité aux appareils qui y sont connectés, même en cas de coupure de courant dans le réseau principal.

Comme les producteurs et les consommateurs sont connectés au niveau local dans un micro-réseau, il n’est plus nécessaire de parcourir de grandes distances pour transporter l’électricité. Cela signifie moins de pertes dans les lignes électriques, ce qui permet d’atteindre des niveaux d’efficacité plus élevés.

En plus des pannes de courant, il y a aussi le risque de cyber-attaques sur les grands réseaux de distribution d’électricité. Jusqu’à présent, ces cas sont encore relativement rares, mais le danger est de plus en plus grand. En revanche, il est peu probable que les petits micro-réseaux localisés soient une cible pour de telles attaques.

En outre, les consommateurs d’électricité peuvent tirer parti de leurs micro-réseaux et devenir des producteurs d’électricité exclusifs, ce qui augmente leur stabilité et leur efficacité. En vendant l’électricité excédentaire générée par leurs propres sources renouvelables aux sociétés d’énergie, ils pourront étendre leurs modèles commerciaux avec une source de revenus supplémentaire.

Comme déjà mentionné, la production d’énergie à partir de sources renouvelables est souvent instable. Les organisations qui utilisent leur propre micro-réseau ont la possibilité de l’utiliser pour soutenir le réseau principal. Les réserves d’énergie dont ils disposent seront précieuses pour aider le réseau principal à répondre aux demandes qui lui sont adressées à certains moments. Les périodes de pic de production d’électricité par les sources renouvelables ne coïncideront pas avec le pic de demande d’électricité des consommateurs. Par conséquent, en utilisant l’énergie stockée dans les blocs de batteries dans les micro-réseaux connectés au réseau, la charge du réseau principal peut être soulagée.

Défis techniques

Il sera essentiel de pouvoir configurer les systèmes de micro-réseaux pour qu’ils offrent des niveaux de performance élevés, afin que les avantages de leur déploiement puissent être pleinement exploités. Ces installations doivent également être aussi rentables que possible afin d’optimiser l’investissement initial et de minimiser les risques financiers. Pour y parvenir, il est important de s’assurer que les outils de conception appropriés et les équipements de contrôle et de surveillance nécessaires sont disponibles.

L’introduction de logiciels de gestion et d’analyse de l’énergie plus sophistiqués et plus flexibles permettra d’analyser les données recueillies et d’apporter des améliorations au système. De cette manière, une fois le micro-réseau mis en place, il est possible de s’assurer que les besoins en électricité à long terme de l’établissement/commune sont satisfaits de la manière la plus efficace possible.

Sélection de solutions pour l’installation de micro-réseaux

Poursuivant son objectif de poursuivre l’automatisation et la transformation numérique, Distrelec est l’un des plus grands partenaires de Siemens en Europe. Grâce à notre étroite collaboration, nous sommes bien placés pour aider nos clients à atteindre leurs objectifs en matière de micro-réseaux en proposant des solutions avancées de surveillance et de contrôle.

Figure 2 : Compteurs d’énergie 7KM PAC3120 de Siemens

Les compteurs d’énergie PAC3120 de 7KM enregistrent les données de consommation d’électricité avec précision. Ces appareils peuvent être utilisés dans toutes les régions géographiques, car ils prennent en charge les fréquences de réseau 50Hz et 60Hz. Ils sont conçus pour fonctionner avec une tension d’alimentation de 24 VAC et sont faciles à installer grâce à leur petite taille. Ils sont équipés d’entrées/sorties Ethernet 10 Mbps qui leur permettent de se connecter à des plateformes d’automatisation et de gestion de l’énergie de niveau supérieur. Le PAC2200, le modèle frère du 7KM PAC3120, est conforme à la norme de communication M-Bus de l’Union européenne pour les appareils de mesure.

Figure 3 : Automates SIMATIC S7-1500 de Siemens

Les automates SIMATIC S7-1500 de Siemens offrent des temps de calcul inférieurs à 1ns bits et sont parfaitement adaptés au traitement de périphérie requis par les systèmes de micro-réseaux. Leur conception modulaire permet d’adapter les fonctionnalités en fonction des besoins. Grâce à leur indice de protection IP20, ils peuvent être utilisés dans des environnements exigeants.

Figure 4 : Siemens LOGO ! 8.3 avec connectivité cloud Module logique

La LOGO ! 8.3 de Siemens offre de nombreuses fonctions importantes, comme Modbus TCP/IP et les E/S Ethernet, qui permettent une adaptabilité accrue et une programmation intuitive par glisser-déposer, réduisant ainsi le temps de développement du système. Mais ce qui distingue vraiment ces modules, c’est leur capacité à se connecter au cloud. Le serveur Web intégré peut être exploité directement sur le cloud, ce qui permet aux utilisateurs de visualiser tous les paramètres surveillés pertinents et d’avoir ainsi un aperçu de l’état du système. La possibilité de personnaliser le serveur Web permet de répondre à un large éventail d’exigences spécifiques. De plus, le cryptage TLS offre un haut niveau de sécurité.

Exemple d’un micro-réseau fonctionnel

Pour démontrer les nombreux avantages des microgrids, Siemens a construit un micro-réseau dans son centre de recherche et de développement à Princeton, New Jersey. Ce projet unique montre ce qui peut être réalisé. Il permet non seulement de montrer les dernières innovations en matière de micro-réseaux, mais sert aussi de plateforme d’essai pour tester de nouvelles idées qui seront ensuite appliquées aux installations de micro-réseaux de nouvelle génération dans le monde entier.

Conclusion

Il ne fait aucun doute que le micro-réseau contribuera de manière importante à un avenir plus durable, en fournissant une production et une fourniture d’électricité à faible coût et respectueuse de l’environnement à un niveau plus localisé, tout en améliorant l’efficacité et la sécurité. En utilisant la technologie des micro-réseaux, les organisations seront en mesure d’atteindre une plus grande autonomie énergétique. Ils seront ainsi moins vulnérables aux pannes de courant du réseau principal, pourront atteindre leurs objectifs écologiques et réduiront également leurs coûts de fonctionnement globaux. Toutefois, il ne s’agit pas d’un processus simple.

En proposant les équipements et les outils nécessaires offerts par la marque Siemens, Distrelec est en mesure de soutenir les clients qui commencent à mettre en œuvre une infrastructure de micro-réseau dans leurs installations. Nous fournissons à nos clients des conseils techniques spécialisés, qui sont essentiels lors de la prise de décision. Grâce à ces services, ils seront en mesure de conceptualiser la structure d’un micro-réseau adapté, d’identifier la meilleure technologie d’énergie renouvelable et de stockage d’énergie pour le projet et d’estimer le délai de récupération. Grâce à des flux de données constamment mis à jour, ils seront en mesure d’analyser les flux d’énergie dans tous les éléments qui composent leurs installations, ce qui leur permettra de maintenir des performances optimales. Ils seront également en mesure d’identifier les éléments à améliorer, ainsi que de réaliser des plans d’urgence et de préparer les mises à niveau.

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Technologie de signalisation moderne : Interview avec Frank Bühler de Werma

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