L'impact des énergies renouvelables sur la charge électrique et la sécurité des infrastructures

Les sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie éolienne, l'énergie solaire et l'énergie hydroélectrique, qui incluent le stockage par batterie, représentent aujourd'hui environ 30% des États-Unis’ réseau électrique. Ce nombre augmente à mesure que de plus en plus d'entreprises utilisent ces ressources et les intègrent dans leurs systèmes actuels. La demande des consommateurs s'aligne sur cette évolution, motivant les industries, des technologies de l'information aux soins de santé en passant par le forage en mer, à adopter ces ressources renouvelables.

L'utilisation de nouvelles ressources énergétiques est une bonne chose. Elle permet de réduire la pression sur les infrastructures actuelles. Elle garantit aux citoyens l'accès à l'énergie, où qu'ils se trouvent dans le pays. Toutefois, la sécurité doit être une priorité. L'utilisation d'un champ solaire dans une ferme laitière commerciale ou d'une éolienne dans un dépôt de véhicules éloigné affecte directement le comportement des charges électriques. Les voies d'alimentation bidirectionnelles, les interférences de courant de défaut et les demandes de puissance variables amplifient les risques pour l'équipement, l'inventaire, les bâtiments et les vies humaines.

Pourquoi l'intégration des énergies renouvelables crée de nouvelles réalités électriques

Plusieurs financiers soutenus par le gouvernement Les mesures d'incitation en faveur des énergies renouvelables comprennent des prêts, des crédits d'impôt et des subventions. Bien que ces mesures puissent changer selon les administrations, la tendance à long terme en faveur de l'adoption de ces technologies est positive.

Le problème est de savoir comment l'environnement électrique change après l'intégration. L'énergie ne circule plus du réseau vers les charges. Au lieu de cela, l'énergie est générée sur place, puisée et fournie à la compagnie d'électricité. Ce changement est souvent plus complexe que ce que les systèmes existants peuvent gérer.

Le premier changement est le flux d'énergie bidirectionnel. L'énergie solaire et éolienne repousse l'énergie à travers les équipements de distribution. Cette force de retour fait que les conducteurs et les transformateurs transportent plus de courant dans des directions qui n'étaient pas prévues initialement dans la conception de l'installation.

Le changement suivant est l'intermittence. Une longue période de nuages peut avoir un impact sur l'efficacité de l'énergie solaire. Il en va de même si la production éolienne fluctue d'une saison à l'autre. Ces fluctuations rapides obligent les connexions au réseau, les générateurs et les batteries à compenser. Chaque compensation est une micro-surtension, qui exerce une pression supplémentaire sur les commutateurs et les panneaux de distribution.

La variabilité de la tension augmente également. La plupart des systèmes renouvelables sont dotés de régulateurs intégrés qui veillent à ce que les onduleurs restent cohérents et contrôlés, mais ils ne peuvent pas atténuer totalement les variations soudaines de la production. Celles-ci entraînent naturellement des hausses de tension, un déséquilibre du neutre et une distorsion harmonique. Si l'on ajoute le stockage par batterie, on obtient une autre couche de cycles de charge et de décharge dus à des transitions brusques dans le comportement de la charge.

Le fait est que si vous souhaitez “améliorer” ou intégrer une ressource renouvelable pour la production d'énergie dans votre installation commerciale ou industrielle, vous devez consulter des ingénieurs électriciens. likez-nous sur Dreiym pour éviter les risques futurs.

Risques pour l'infrastructure des installations en cas de modification des schémas de charge

Malgré ces risques, de plus en plus d'installations passent à l'intégration partielle ou complète des énergies renouvelables. Le problème est maintenant de savoir comment s'assurer que tout fonctionne en toute sécurité avant, pendant et après ces transitions. Les systèmes d'énergie renouvelable dégradent souvent la qualité de l'électricité d'une manière que la plupart des gestionnaires d'installations ne peuvent pas anticiper.

Examinez les possibilités de stockage de produits réfrigérés, tels que les médicaments. Ceux-ci doivent être conservés dans des plages de température spécifiques, sous peine de devoir éliminer les stocks en raison des réglementations de sécurité de la FDA. Si le système d'alimentation électrique de l'installation interprète mal les retours d'énergie renouvelable comme des conditions de défaut, cela peut entraîner des déclenchements intempestifs, des temps d'arrêt et des pannes non planifiées. Cela signifie que tous ces médicaments vitaux deviennent rapidement des stocks perdus, causant des dommages irréparables à l'entreprise et à ses clients.

Prenons l'exemple d'une installation de production. Les équipements à onduleur d'un système éolien peuvent introduire des harmoniques. Ces systèmes perturbent les moteurs, les convoyeurs et la robotique, réduisant ainsi la durée de vie des composants essentiels. Le problème est que le risque ne s'arrête pas là.

• Systèmes de stockage de batteries : Les “banques” de batteries de grande capacité (pièces ou espaces avec plusieurs batteries) concentrent une grande quantité d'énergie dans un petit espace. Cela augmente le potentiel de défaillance et le risque d'emballement thermique en raison d'une mauvaise ventilation, d'un espacement insuffisant ou de mauvaises conditions environnementales.
• Arc-Flash et mise à la terre : Les contributions de courant de défaut provenant de l'énergie solaire ou des batteries amplifient l'énergie incidente. Cela modifie les délais d'élimination des mesures de protection, ce qui nécessite des mises à jour des relais, des fusibles et des stratégies de coordination. En réponse, les anciennes études sur l'arc électrique doivent être mises à jour, tout comme les exigences en matière de mise à la terre en raison de l'équilibrage supplémentaire de la charge.
• Sécurité humaine : Le risque d'exposition humaine est réel. Les équipes de maintenance sont susceptibles de rencontrer des problèmes lors de la synchronisation des onduleurs ou de la manipulation des boîtes de jonction liées aux circuits renouvelables. Le retour d'alimentation peut rester sous tension, c'est pourquoi des procédures de verrouillage/étiquetage doivent être mises en place pour éviter les chocs, les brûlures ou le risque d'incendie.
• Réglementation et assurance : Vous devrez assumer de nouvelles responsabilités en matière de conformité pour les systèmes d'alimentation à sources multiples, notamment en ce qui concerne la documentation, les essais et la vérification. Les assureurs peuvent exiger des évaluations d'ingénierie légale et des tests de mise à la terre avant de passer à l'énergie éolienne, solaire et hydraulique.

Cela va du travail en hauteur sur une éolienne à l'exposition à des produits chimiques dans une salle de stockage. L'introduction de ressources énergétiques renouvelables fait peser une charge plus lourde sur l'équipe de gestion des risques. Elles offrent une multitude d'avantages, mais à condition de suivre les étapes nécessaires à la maintenance à long terme et à l'atténuation des risques.

Comment les installations peuvent-elles vérifier la bonne intégration des énergies renouvelables et minimiser les risques ?

Les sites commerciaux et industriels doivent évaluer comment tout nouveau système ou actif renouvelable peut interagir avec l'infrastructure électrique actuelle. Vous devez mesurer le déplacement de la charge dans de nouvelles conditions et déterminer si l'installation correspond au comportement du système sous contrainte.

Pour commencer, documentez tout. N'ajoutez des énergies renouvelables qu'à l'aide de plans et de schémas électriques avancés, et veillez à les mettre à jour au cours de ces installations. Un plan complet du système avec des diagrammes précis permet aux équipes de maintenance et aux techniciens d'assurer le bon fonctionnement des systèmes en toute sécurité et de manière cohérente.

Ensuite, vous devrez examiner de près les paramètres de l'onduleur et les rapports de mise en service. Les onduleurs sont essentiels pour gérer la synchronisation, l'anti-îlotage, la protection, les taux de rampe et la production d'harmoniques. Sans une programmation adéquate basée sur le profil de charge de votre installation, vous pouvez vous attendre à une puissance instable ou à des hausses de tension dans les zones critiques.

Les ingénieurs électriciens qualifiés doivent refaire les calculs de courant de défaut. Les sources d'énergie éolienne, solaire et hydraulique augmentent l'énergie de défaut disponible. Cela aura un impact sur la sélection des disjoncteurs, la coordination des fusibles et les limites de l'arc électrique.

Enfin, il convient de procéder à des essais périodiques à la terre et d'établir des rapports d'équilibrage des charges électriques. Cela permettra de s'assurer que tous les courants de défaut restent sûrs par rapport à la source, sans augmenter les risques pour votre personnel. Un peu de travail préventif permet de maintenir les primes d'assurance à des niveaux acceptables tout en profitant des avantages financiers et de réputation liés au passage aux sources d'énergie renouvelables.

Renforcer la stratégie de sécurité renouvelable de votre établissement

La raison pour laquelle nous recommandons notre équipe d'ingénieurs électriciens et légistes professionnels et expérimentés est que les énergies renouvelables nécessitent des stratégies adaptées à chaque installation et à chaque opération. Cela peut inclure plusieurs tactiques telles que :

• Remodelage de la charge pour réduire les actifs trop sollicités
• Coordination sélective qui s'actualise au fur et à mesure que les courants de défaut se déplacent
• Filtres d'harmoniques et conditionneurs de puissance pour stabiliser l'alimentation par onduleur
• Séparation des circuits renouvelables pour éviter les retours d'information
• Remaniement de la mise à la terre pour les réseaux
• Réduire les risques de choc, de défaillance et d'incendie
• Assurer des voies de ventilation adéquates et un zonage des risques
• Disposer en permanence d'un système de suppression adapté aux ressources en place

Le fait de confier l'évaluation de ces systèmes à une équipe tierce permet à vos dirigeants, à vos clients et à vos assureurs d'avoir l'esprit tranquille et de savoir que les risques sont atténués. Ainsi, vous pouvez vous réjouir de la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles ou de la diminution des dépenses qui peuvent être répercutées sur les consommateurs, ce qui ne peut que renforcer votre réputation.

Chez Dreiym Engineering, nous voulons vous aider à obtenir cette reconnaissance. Nos équipes ont plus de 30 ans d'expérience et sont souvent appelées à témoigner en tant qu'experts après un incendie ou une explosion. Nous savons précisément ce qu'il faut rechercher, en utilisant des méthodes scientifiques éprouvées et des procédures industrielles appropriées, du balayage infrarouge par drone à l'ingénierie médico-légale. Nous pouvons vous aider à tirer le meilleur parti de votre nouvelle source d'énergie tout en réduisant les risques de danger.

Appelez-nous aujourd'hui à Dreiym Engineering pour organiser une consultation et discuter de l'orientation que vous souhaitez donner à vos besoins énergétiques.