Solution Diesel-PV

Solution Diesel-PV
Intégration de systèmes photovoltaïques dans des réseaux diesel
INGETEAM Solution Diesel-PV
Évolution du prix du diesel et des systèmes PV
Champ PV
Diesel
2002
2013
2020
Solution Diesel-PV
Intégration de systèmes photovoltaïques dans des réseaux diesel
La génération d’énergie à partie de générateurs diesel joue un rôle primordial
pour beaucoup de compagnies industrielles et de communautés rurales à
travers le monde, notamment dans les
régions isolées où les infrastructures
de réseau sont inexistantes. Les générateurs permettent de créer facilement
des réseaux isolés avec un investissement initial modéré.
Qui plus est, les émissions de CO2
augmentent aussi avec l’utilisation des
générateurs. Un élément qui doit être
pris en compte, non seulement comme
une exigence morale du point de
vue de l’environnement, mais aussi
parce qu’il peut comporter des sanctions gouvernementales qui pourraient
avoir des répercussions sur les coûts
opérationnels.
Néanmoins, ces applications présentent plusieurs inconvénients. D’abord, le
réseau créé est complètement dépendant du diesel, une source d’énergie
rare et non renouvelable. Ensuite, l’énergie produite est chère en raison des
prix élevés du pétrole et des difficultés
d’approvisionnement et de stockage du
carburant. Enfin, les systèmes diesel
sont confrontés à des hausses de prix
répétées et à des coûts opérationnels
élevés – OPEX – directement associés à
l’utilisation du fuel. Grâce à la chute progressive des prix
des systèmes photovoltaïques ces dernières années, il est actuellement possible de produire une énergie à un coût
plus compétitif par rapport au fuel. Dans
les régions à fort rayonnement solaire
et où le prix du fuel est élevé, les systèmes PV peuvent être amortis en moins
de quatre ans. Ajoutons que les centrales PV requièrent peu de maintenance et
peuvent être configurées en fonction de
demandes énergétiques concrètes. De
plus, les encore, les installations photovoltaïques n’émettent pas de CO2.
LCOE en systèmes diesel
Les enjeux de l’intégration Diesel-PV :
Garantir un niveau minimum de charge pour les générateurs, afin d’assurer
une durée de vie maximale du moteur.
Protéger contre un flux de puissance
inverse en cas de déconnexion totale
des charges.
Assurer la stabilité de la production
face à des variations de rayonnement
dues aux passages nuageux.
LCOE en systèmes PV
0,45
0,40
0,35
0,60
€ / kWh
0,50
€ / kWh
L’intégration de systèmes PV sur des
réseaux diesel offre aux grandes industries et aux communautés rurales un
moyen pour faire des économies de
combustible et leur assure un approvisionnement en énergie stable. Cela est
possible grâce à l’incorporation au réseau diesel des onduleurs photovoltaïques INGECON® SUN et de la Solution
Diesel-PV d’Ingeteam. L’utilisation de
systèmes PV réduit l’énergie produite
par les générateurs et par conséquent,
la consommation de combustible.
0,40
0,30
0,20
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,10
0,05
0,00
0,00
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
700
900
1100
€/l
CapEx PV = 2 – 1,5 €/Wp (> ¡ MW); OpEx PV = 1,5% annuel; Degradation : 0,4 annuel; Ratio
de rendement = 0,85; CapEx diesel = 0,3 €/W (> 1 MW); O&M = 3% annuel; Coût du diesel :
prix actuel + 3% annuel; Intérêt de l’emprunt = 6,4% à 12 ans
Période : 20 ans
1300
1500
1700
Heures Solaires Crête
2,00 €/Wp
1,50 €/Wp
1900
2100
2300
2500
Génération diesel + PV
400
Puissance (kW)
350
300
PV
250
27%
200
150
100
50
Gen
Gen 1 = 400 kW
73%
00:00
21:00
22:30
19:30
18:00
13:30
15:00
13:30
12:00
10:30
7:30
9:00
6:00
4:30
1:30
3:00
0:00
0
PV
Un système évolutif capable de répondre aux besoins de chaque projet
Le contrôleur Diesel-PV d’Ingeteam
surveille les flux de puissance du système et administre la puissance photovoltaïque injectée dans le réseau diesel
afin de garantir la stabilité du système.
Il est ainsi possible d’atteindre un taux
de pénétration photovoltaïque de 70%
de la capacité diesel totale. Les systèmes diesel peuvent être classés en
deux types, suivant le fonctionnement
des générateurs : systèmes diesel à
fonctionnement continu et systèmes
diesel fonctionnant à la demande. Le
premier type repose sur un ou plusieurs générateurs fonctionnant en permanence, indépendamment du niveau
de charge. Le deuxième présente un
contrôleur externe qui sélectionne le
nombre de générateurs en fonctionnement suivant la demande des charges.
Ingeteam a développé différentes solutions pour chaque type de système
qui peuvent être facilement implantées
dans les nouveaux systèmes diesel
comme dans ceux déjà existants.
Systèmes diesel à fonctionnement continu
Générateur unique
Générateurs multiples
400
350
300
Générateurs multiples
400
350
300
250
200
150
100
50
Gen 2 = 200 kW
00:00
22:30
21:00
19:30
18:00
15:00
13:30
13:30
12:00
10:30
9:00
7:30
6:00
4:30
3:00
1:30
0
0:00
Gen 2 = 200 kW
22:30
00:00
21:00
19:30
18:00
13:30
15:00
13:30
10:30
12:00
7:30
9:00
6:00
Gen 1 = 200 kW
Systèmes diesel fonctionnant à la demande
Gen 1 = 200 kW
4:30
00:00
22:30
21:00
19:30
18:00
15:00
13:30
13:30
12:00
10:30
9:00
7:30
6:00
4:30
0
3:00
50
0
1:30
50
Gen 1 = 400 kW
Puissance (kW)
150
100
1:30
150
100
250
200
3:00
250
200
0:00
Puissance (kW)
350
300
0:00
Puissance (kW)
400
Systèmes diesel à fonctionnement continu
Schéma avec INGECON® EMS Manager
Ingecon® EMS
Manager
INGECON® EMS Manager
AC
DC
Champ PV
Charges
INGECON® SUN
AC
Générateur diesel
Mode de fonctionnement
Dans les situations où un ou plusieurs
générateurs fonctionnent en permanence pour satisfaire la demande d’énergie, le gestionnaire INGECON® EMS
Manager peut se charger du contrôle
des onduleurs photovoltaïques.
Les onduleurs PV injectent du courant
dans le réseau diesel, le groupe électrogène les détectant comme une réduction de charge. L’INGECON® EMS
Manager contrôle la production d’énergie des onduleurs solaires suivant
l’énergie demandée par les charges. Il
travaille aussi comme centre de communication, en permettant d’accéder à
distance à toute l’information importante du système.
Wattmètre
Composants de la Solution Diesel PV :
Onduleurs photovoltaïques
INGECON® SUN.
INGECON® EMS Manager.
Wattmètre.
Prestations du système :
Charge minimum du générateur.
Il garantit que le générateur ne fonctionne pas en-dessous d’un niveau
de charge minimum, afin d’assurer
un fonctionnement correct.
Protection de puissance inverse.
Il empêche tout flux de puissance de
l’onduleur vers le générateur, en cas
de déconnexion totale des charges.
Stabilité contre les variations
de rayonnement.
Sur les systèmes diesel à fonctionnement continu, la stabilité contre les
variations de rayonnement est garantie grâce à la réserve tournante du
générateur, pré-dimensionné pour la
charge maximale possible.
Surveillance.
L’installation peut être surveillée à travers le logiciel INGECON® EMS Tools.
Un datalogger interne permet par
ailleurs de stocker plus de 30 jours
de données historiques.
Contrôle des charges.
L’INGECON® EMS Manager permet
la connexion de charges lorsque le
niveau de charge du générateur est
bas et qu’il y a un excédent de production photovoltaïque.
Systèmes diesel fonctionnant à la demande
Schéma avec INGECON® EMS Plant Controller
INGECON® EMS Plant Controller
SCADA
DC
Champ PV
Générateur diesel 1
AC
Charges
INGECON® SUN
AC
Contrôleur Diesel (M / E)*
Générateur diesel n
AC
* Il n´est pas fournit par Ingeteam.
Mode de fonctionnement
Dans les situations où un contrôleur
externe détermine le nombre de générateurs en fonctionnement, l’INGECON® EMS Plant Controller garantit
l’intégration correcte de l’installation
photovoltaïque dans le réseau diesel.
Les onduleurs photovoltaïques injectent du courant dans le réseau diesel
et sont détectés par les générateurs
comme une réduction de charge. L’INGECON® EMS Plant Controller surveille
les groupes électrogènes, en sachant à
tout moment lesquels sont en fonctionnement et leur niveau de charge. Cette
information est utilisée pour déterminer
la puissance maximale que peuvent
fournir les onduleurs, afin de garantir
la stabilité du système (par exemple en
cas de nébulosités variables).
La surveillance des générateurs peut
être opérée par l’unité Power Meter ou
à travers une entrée Ethernet Modbus /
TCP, directement depuis le générateur
(si celui-ci en est équipé). L’ensemble
du système peut être surveillé via
SCADA ou à travers un logiciel dédié.
L’INGECON® EMS Plant Conttroller présente un algorithme d’auto-apprentissage pour maximiser l’énergie PV injectée et minimiser le nombre de connexions et déconnexions des générateurs.
Composants de la Solution Diesel PV :
Onduleurs photovoltaïques
INGECON® SUN.
INGECON® EMS Plant Controller
(PLC, switch de communications,
alimentation et protections).
Unité Power Meter
(wattmètre, switch de communications, alimentation et protections).
Prestations du système :
Charge minimum du générateur.
Il garantit que le générateur ne fonctionne pas en-dessous d’un niveau
de charge minimum, afin d’assurer
un fonctionnement correct.
Protection de puissance inverse.
Il empêche tout flux de puissance de
l’onduleur vers le générateur, en cas
de déconnexion totale des charges.
Stabilité contre les variations
de rayonnement.
Sur les systèmes diesel à fonctionnement continu, la stabilité contre les
variations de rayonnement est garantie grâce à la réserve tournante du
générateur, pré-dimensionné pour la
charge maximale possible.
Surveillance.
L’installation peut être surveillée à travers le logiciel INGECON® EMS Tools.
Un datalogger interne permet par ailleurs de stocker plus de 30 jours de
données historiques.
Puissance réactive de renfort.
Depuis les onduleurs, il est possible
d’injecter de la puissance réactive
dans les installations qui requièrent
une consommation de puissance réactive élevée.
Systèmes diesel fonctionnant à la demande
Schéma avec INGECON® EMS Plant Controller et stockage d’énergie
SCADA
INGECON® EMS Plant Controller
AC
DC
Charges
Champ PV
INGECON® SUN
AC
DC
Batteries
INGECON® SUN STORAGE
Optionnel
AC
Réseau public
Générateur diesel 1
AC
Contrôleur Diesel (M / E)*
Générateur diesel N
AC
* Il n´est pas fournit par Ingeteam.
Un banc de batteries offre de multiples avantages
L’inclusion d’un système de stockage d’énergie permet d’augmenter le taux de
pénétration photovoltaïque. Dans ce cas, la réserve tournante n’est pas nécessaire pour absorber les variations de rayonnement de la centrale, puisque les
batteries fournissent la puissance nécessaire si la production photovoltaïque
décroit comme conséquence d’un passage nuageux.
Autre avantage : ce type de systèmes ne requiert pas la mesure de la puissance fournie par les générateurs. Il suffit de mesurer la puissance consommée
par les charges.
Puissance de sortie régulée
Énergie photovoltaïque disponible
Mode de fonctionnement
Les onduleurs photovoltaïques injectent du courant dans le réseau diesel
et sont détectés par les générateurs
comme une réduction de charge.
L’INGECON® EMS Plant Controller
surveille les charges et détermine la
puissance PV maximale susceptible
d’être injectée dans le réseau diesel.
En outre, en cas de passages nuageux et en union avec les onduleurs
pour batteries INGECON® SUN STORAGE PowerMax, l’INGECON® EMS
Plant Controller réduit la puissance de
sortie en fonction d’une pente de rampe préétablie qui permet au contrôleur
externe des groupes de faire démarrer
les générateurs nécessaires.
Dans ces installations, le système de
stockage doit fournir l’énergie nécessaire au démarrage des générateurs.
L’ensemble du système peut être surveillé via SCADA ou à travers un logiciel dédié.
L’INGECON® EMS Plant Conttroller présente un algorithme d’auto-apprentis-
sage pour maximiser l’énergie PV injectée et minimiser le nombre de connexions et déconnexions des générateurs.
Composants de la Solution Diesel-PV :
Onduleurs photovoltaïques
INGECON® SUN.
Onduleurs pour batteries INGECON®
SUN STORAGE PowerMax.
INGECON® EMS Plant Controller
(PLC, switch de communications, alimentation et protections).
Unité Power Meter (wattmètre, switch
de communications, alimentation et
protections).
Prestations du système :
Charge minimum du générateur.
Il garantit que le générateur ne fonctionne pas en-dessous d’un niveau
de charge minimum, afin d’assurer
un fonctionnement correct.
Protection de puissance inverse.
Il empêche tout flux de puissance de
l’onduleur vers le générateur, en cas
de déconnexion totale des charges.
Stabilité contre les variations
de rayonnement.
Sur les systèmes diesel à fonctionnement continu, la stabilité contre les
variations de rayonnement est garantie grâce à la réserve tournante du
générateur, dimensionné au préalable pour la charge maximale possible.
Surveillance.
L’installation peut être surveillée à
travers le logiciel INGECON® EMS
Tools. Un datalogger interne permet
par ailleurs de stocker plus de 30
jours de données historiques.
Puissance réactive de renfort.
Depuis les onduleurs, il est possible
d’injecter de la puissance réactive
dans les installations qui requièrent
une consommation de puissance
réactive élevée.
EN OPTION
Gestion du flux de puissance du réseau
public (si celui-ci est disponible).
Ingeteam Power Technology, S.A.
Avda. Ciudad de la Innovación, 13
31621 SARRIGUREN (Navarra) - Spain
Tel.: +34 948 288 000 / Fax: +34 948 288 001
e-mail: [email protected]
Ingeteam S.r.l.
Via Emilia Ponente, 232
48014 CASTEL BOLOGNESE (RA) - Italy
Tel.: +39 0546 651 490 / Fax: +39 054 665 5391
e-mail: [email protected]
Ingeteam GmbH
Herzog-Heinrich-Str. 10
80336 MUNICH - Germany
Tel.: +49 89 99 65 38 0 / Fax: +49 89 99 65 38 99
e-mail: [email protected]
Ingeteam SAS
La Naurouze B - 140 rue Carmin
31670 Labège - France
Tel: +33 (0)5 61 25 00 00 / Fax: +33 (0)5 61 25 00 11
e-mail: [email protected]
Ingeteam INC.
5201 Great American Parkway, Suite 320
SANTA CLARA, CA 95054 - USA
Tel.: +1 (415) 450 1869 / +1 (408) 524 2929 / Fax: +1 (408) 824 1327
e-mail: [email protected]
Ingeteam INC.
3550 W. Canal St.
MILWAUKEE, WI 53208 - USA
Tel.: +1 (414) 934 4100 / +1 (855) 821 7190 / Fax: +1 (414) 342 0736
e-mail: [email protected]
Ingeteam, a.s.
Technologická 371/1
70800 OSTRAVA - PUSTKOVEC
Czech Republic
Tel.: +420 59 732 6800 / Fax: +420 59 732 6899
e-mail: [email protected]
Ingeteam Shanghai, Co. Ltd.
Shanghai Trade Square, 1105
188 Si Ping Road
200086 SHANGHAI - P.R. China
Tel.: +86 21 65 07 76 36 / Fax: +86 21 65 07 76 38
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Ingeteam, S.A. de C.V.
Ave. Revolución, nº 643, Local 9
Colonia Jardín Español - MONTERREY
64820 - NUEVO LEÓN - México
Tel.: +52 81 8311 4858 / Fax: +52 81 8311 4859
e-mail: [email protected]
Ingeteam Ltda.
Estrada Duílio Beltramini, 6975
Chácara Sao Bento
13278-078 VALINHOS SP - Brazil
Tel.: +55 19 3037 3773 / Fax: +55 19 3037 3774
e-mail: [email protected]
Ingeteam Pty Ltd.
Unit 2 Alphen Square South
16th Road, Randjiespark, Midrand 1682 - South Africa
Tel.: +2711 314 3190 / Fax: +2711 314 2420
e-mail: [email protected]
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Cerro El Plomo 5630, Piso 9, Oficina 901
7560742 Las Condes - Santiago de Chile - Chile
Tel.: +56 2 26664370
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2nd Floor, 431
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