Bulletin de Veille Technologique

émise par La Société Algérienne de

Production de l’Electricité

Vol 2020 - N° 01 : Janvier 2020 www.spe.dz

Direction Stratégie Et Systèmes

Table des Matières Moteurs de l'industrie électrique : gaz, énergies renouvelables et stockage ...................................................................................... 3

La capacité éolienne des États-Unis atteint 100 GW, un potentiel offshore élevé .................................................................................. 3

Les coûts non subventionnés pour les énergies renouvelables sont compétitifs .................................................................................... 4

Croissance solaire tirée par la Chine et la demande des entreprises ....................................................................................................... 5

Le stockage suscite un grand intérêt .............................................................................................................................................................. 6

L'avenir tourne autour de la technologie ........................................................................................................................................................ 7

L’hydrogène : est-il la solution miracle de l’industrie électrique ? ........................................................................................................ 8

Projets de l'énergie hydrogène ........................................................................................................................................................................ 8

Changements fondamentaux et utilisations uniques de l'hydrogène ........................................................................................................ 9

Siemens en coopération bicombustible ......................................................................................................................................................10

L'EIA : moins d'un quart de l'électricité mondiale produite à partir du charbon d'ici 2050 ...........................................................10

Croissance élevée de la demande d'électricité ...........................................................................................................................................11

Politique de réduction agressive des émissions .........................................................................................................................................11

Faible croissance de la demande d'électricité / Aucune politique de réduction des émissions ...........................................................11

Changement transformative : L'évolution du Smart Grid en premier plan .........................................................................................12

Contrôle proactif ..............................................................................................................................................................................................12

La communication est la solution ..................................................................................................................................................................14

Amélioration de la transmission et de la distribution ..................................................................................................................................15

Compresseurs Haute Pression : Comment Choisir Les Bons Tests ..................................................................................................16

Test de sélection .............................................................................................................................................................................................17

Une solution à la défaillance d'une aube R0 de compresseur de classe F .........................................................................................18

L’énergie personnelle? Un long chemin reste à parcourir ......................................................................................................................18

Tests militaires .................................................................................................................................................................................................19

Nouvelles sources d'énergie humaine .........................................................................................................................................................19

Les origines de l’énergie portable .................................................................................................................................................................20

Mobile, non portable .......................................................................................................................................................................................21

Rapport : Turbines à Gaz Dans Le Monde..................................................................................................................................................22

Petites turbines à gaz de 15 MW ou moins .................................................................................................................................................22

Micro-turbines ..................................................................................................................................................................................................23

Turbines à gaz à grand châssis ....................................................................................................................................................................23

Le Future ..........................................................................................................................................................................................................23

Calendrier des événements.............................................................................................................................................................................25

Middle East Energy .........................................................................................................................................................................................25

10ème NAPEC ‘’North Africa Petroleum Exhibition and Conference’’ ....................................................................................................25

ELECTRIC POWER Conférence et Exhibition ...........................................................................................................................................25

Références ...........................................................................................................................................................................................................25

Moteurs de l'industrie électrique : gaz, énergies renouvelables et stockage

L'industrie de l'énergie connaît des changements importants. Le stockage de gaz naturel, éolien, solaire et batteries de stockage semblent être la vague du futur. Qu'est-ce qui oblige la transformation ? Certaines personnes soulignent des préoccupations environnementales, y compris les changements climatiques, mais la baisse des coûts est également un facteur principal. Cela a été une période difficile pour de nombreux producteurs de charbon et d’énergie nucléaire au cours des dernières années. Si vous êtes un lecteur régulier de POWER, vous avez vu les nouvelles, car d'innombrables centrales au charbon et plus de quelques centrales nucléaires ont fermé. La plupart des victimes ont connu des difficultés économiques à une époque où le gaz naturel était abondant et relativement bon marché, grâce aux progrès des techniques de fracturation hydraulique et de forage horizontal. La baisse des coûts des ressources éoliennes et solaires a également exercé une pression sur le résultat net, forçant de nombreuses entreprises à évaluer si le charbon et les installations nucléaires qui fournissent depuis longtemps une production de base fiable, valent la peine d'être conservés dans le mix. Ces tendances vont-elles se poursuivre ? Tous les signes indiquent oui, mais peut-être pas au même rythme rapide pour toutes les technologies. « Nous voyons moins de grands projets gaziers », a déclaré à POWER, Joey Mashek, directeur du développement commercial chez ‘Burns & McDonnell’, dans une interview exclusive en décembre. « Il y a cinq ans, nous voyions 20 ou 25 grands projets gaziers, en termes de grands cycles combinés. Maintenant, vous en verrez peut-être cinq l'année prochaine qui obtiennent une offre ». Britt Burt, vice-présidente de la recherche sur l'industrie de l'énergie à ‘Industrial Info Resources’ (IIR), a noté que la croissance de la capacité de production au gaz ralentit.

« Cette année, nous verrons la capacité de gaz naturel augmenter d'environ 6%, probablement encore de 2% en 2020 », a-t-il déclaré à POWER lors d'une interview en novembre.

1. Le Lordstown Energy Centre a commencé ses activités commerciales en octobre 2018. La centrale de 940 MW, composée de deux unités, était une

centrale POWER Top en 2019. Son emplacement en Ohio lui permet d'utiliser du gaz de schiste relativement bon marché de la région. Courtoisie: Siemens

La capacité éolienne des États-Unis atteint 100 GW, un potentiel offshore élevé À mesure que les ajouts d'électricité au gaz ralentiront, l'énergie éolienne pourrait augmenter au cours de la prochaine année. « Éolien - nous le voyons augmenter d'environ 6% cette année, et probablement de 14% l'année prochaine, en ce qui concerne la capacité installée », a déclaré Burt.

L'American Wind Energy Association (AWEA) a signalé dans son rapport sur le marché du troisième trimestre 2019 de l'industrie éolienne américaine que, près de 2 GW de nouvelle énergie éolienne ont été ajoutés au réseau américain entre le 1er juillet et le 30 septembre 2019, le troisième trimestre le plus solide de l'histoire. En outre, elle a déclaré que le fort déploiement de l'énergie éolienne devrait se poursuivre. La ligne des projets éoliens à court terme a atteint un record fin septembre, a indiqué l'AWEA, atteignant 46.5 GW, soit près de la moitié des éoliennes opérationnelles d'aujourd'hui. Le groupe a déclaré 22651 MW en construction et 23844 MW supplémentaires en développement avancé, dont 5792 MW d'éolien offshore.

« L'énergie éolienne connaît une croissance rapide, en particulier avec une nouvelle opportunité de marché à l'étranger », a déclaré le PDG d'AWEA, Tom Kiernan, dans un communiqué publié avec le rapport.

Le ‘Offshore Wind Handbook’ -un document de 86 pages publié conjointement par K&L Gates LLP et SNC-Lavalin Atkins business- fait écho à l'optimisme de Kiernan pour l'industrie éolienne offshore. « Nous voyons maintenant un paysage de développement de projets, des politiques et des réglementations favorables, des prix avantageux pour des technologies fiables et des services de construction éprouvés, et un bassin d'expertise

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spécialisée nécessaire pour un développement de projet réussi », a écrit David P. Hattery, partenaire avec K&L Gates et Úna Brosnan, responsable du développement des affaires et de la stratégie chez Atkins, dans son introduction au manuel. « Tous ces facteurs conduisent à une tarification agressive que nous constatons actuellement sur les marchés de l'électricité, avec une probabilité de compression des coûts supplémentaire à venir. Le temps est maintenant venu et l'opportunité est devant nous », a-t-il déclaré.

Parmi les avantages importants que les sites offshore offrent aux développeurs éoliens, il y a l'abondance d'espace ; des ressources éoliennes plus élevées et moins turbulentes que sur terre, entraînant des facteurs de capacité plus élevés ; et la disponibilité de turbines plus grandes. Au début du développement de l'éolien offshore, le coût était élevé (généralement 215 $ / MWh), indique le manuel, mais ces dernières années, les coûts de l'éolien offshore ont chuté. En 2019, le contrat de vente aux enchères au Royaume-Uni a vu des prix de grève aussi bas que 50.12 $ / MWh.

Dans les ‘’Perspectives de l'industrie des énergies renouvelables de 2020’’ de Deloitte, il indique que les partenariats américano-européens pourraient être cruciaux pour faire passer le développement de l'éolien offshore au niveau supérieur. « Les états-unis et les entités européennes forment des coentreprises (joint ventures JV) qui combinent des connaissances et des compétences complémentaires. Alors que les entreprises américaines apportent généralement des références nationales, telles que leur connaissance approfondie des marchés locaux et des systèmes de réglementation, leurs partenaires européens apportent souvent une riche expérience et un expertise dans la technologie éolienne offshore. Trois des quatre soumissionnaires sur le premier projet éolien offshore de l'État de New York étaient des coentreprises entre des entités américaines et européennes », selon les perspectives.

Et les possibilités sont incroyables. Selon les estimations du ‘National Renewable Energy Laboratory’, l'éolien offshore américain a un potentiel de ressources techniques de plus de 2000 GW de capacité, soit 7200 TWh de production annuelle. Pour le contexte, cela représente près du double de la consommation électrique actuelle du pays. Alors que l'enthousiasme pour l'éolien offshore devrait être tempéré par le fait que seulement 30 MW de capacité offshore sont actuellement en exploitation aux États-Unis, -c'est-à-dire

le parc éolien de Block Island (Figure 2), une centrale POWER 2017- il y a eu des développements positifs sur le front politique, et au moins un grand projet prenne de l'ampleur.

2. Le parc éolien de Block Island au large des côtes du Rhode Island a été la

première installation éolienne offshore aux États-Unis. Il comprend cinq éoliennes Haliade de 6 MW. L'installation a été reconnue comme une centrale

Top POWER en 2017. Source : Creative Commons / Ionna22

Le ministère de l'Énergie et de la Protection de l'environnement du Connecticut a annoncé le 5 décembre qu'une offre du développeur ‘Vineyard Wind’ avait été sélectionnée pour avancer dans les négociations avec les sociétés de distribution d'électricité de l'État afin de fournir 804 MW d'énergie éolienne offshore grâce au développement du projet éolien de Park City. Dans un communiqué de presse, DEEP a déclaré que le projet Park City avait été proposé à un prix inférieur à tout autre projet éolien offshore annoncé publiquement en Amérique du Nord.

Les coûts non subventionnés pour les énergies renouvelables sont compétitifs Selon le rapport Deloitte, le coût nivelé (actualisé) de l'éolien offshore a baissé de 24% au cours du premier semestre 2019, et l'éolien terrestre a chuté de 10% au cours de la même période. En novembre, ‘’Lazard's Levelized Cost of Energy Analysis’’ — Version 13.0 a été publiée. La société de conseil financier et de gestion d'actifs a déclaré : «Le coût des énergies renouvelables continue de baisser, certaines technologies (par exemple, l'énergie éolienne terrestre et l'énergie solaire à usage public) sont devenues compétitives par rapport à la production conventionnelle il y a plusieurs années sur une base de nouvelle construction, continuent à maintenir leur compétitivité avec le coût marginal des technologies existantes de production conventionnelle.

Plus précisément, l'analyse non subventionnée de Lazard montre les comparaisons de coût actualisé de l'énergie (LCOE) suivantes:

■ Eolien : De 28 $ / MWh à 54 $ / MWh.

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■ Solaire photovoltaique : -échelle utilitaire à couches minces- De 32 $ / MWh à 42 $ / MWh.

■ Cycle combiné à gaz : De 44 $ / MWh à 68 $ / MWh.

■ Charbon : De 66 $ / MWh à 152 $ / MWh.

■ Nucléaire : De 118 $ / MWh à 192 $ / MWh.

■ Pointe de gaz : De 150 $ / MWh à 199 $ / MWh.

L'analyse de Lazard a été essentiellement reprise par ‘Morgan Stanley Research’ dans un rapport qu'elle a publié le 5 décembre. « Du point de vue du LCOE, sur certains marchés, les coûts éoliens peuvent être aussi bas que 20 à 30 $ / MWh et les coûts solaires aussi bas que 30 à 40 $ / MWh (les deux incluant le stockage sur batterie), compétitif avec la plupart des centrales au charbon aux États-Unis. Bien que le manque d'options de stockage soit parfois considéré comme un inhibiteur de la croissance renouvelable, cela ne posera probablement pas de problème avant la fin des années 2020, et certaines entreprises prévoient de voir une courbe de coûts du stockage similaire à celle de l’éolien/solaire, avec des coûts en baisse d’environ 5 à 10% par an », dit-il.

Néanmoins, Deloitte a noté que la fin du crédit d'impôt pour la production éolienne (production tax credit PTC), qui a expiré fin 2019, pourrait ralentir le développement de nouveaux projets malgré la baisse des coûts. « Alors que le PTC fédéral pour l'éolien diminue en 2020, l'énergie solaire bénéficie toujours de l'ITC [investment tax credit, crédit d'impôt à l'investissement], cette dernière pourrait devenir de plus en plus compétitive avec l'éolien. En conséquence, en 2020 et au-delà, certains clients éoliens se diversifieront probablement et construiront un portefeuille mixte d'énergie éolienne, solaire et de stockage pour respecter leurs engagements », a déclaré M. Deloitte.

Croissance solaire tirée par la Chine et la demande des entreprises L'énergie solaire semble déjà avoir le dessus lorsqu'il s'agit de nouvelles acquisitons dans le monde. Fitch Solutions Macro Research (une unité du groupe Fitch) a publié un rapport le 3 décembre, qui montrait que la capacité solaire totale installée dépassera la capacité éolienne totale installée d'ici 2021. Son opinion était éclairée par des perspectives optimistes pour la Chine, que la société prévoit d'ajouter 300 GW de capacité

solaire sur la période, et était également optimiste quant aux perspectives du solaire aux États-Unis et en Inde.

« Les trois marchés [Chine, États-Unis et Inde] représenteront près de 70% de la croissance mondiale nette de la capacité solaire au cours de notre période de prévision de 10 ans. Nous notons également que l'énergie solaire convient à des tailles allant des petites installations solaires sur les toits des maisons jusqu’aux fermes solaires à grande échelle, et aux projets relativement faciles à mettre en œuvre en temps opportun, soutenant une large base de croissance pour la technologie », indique le rapport Fitch Solutions. .

Fitch s'attend à ce que les achats d'énergie renouvelable par les entreprises soutiennent la croissance solaire aux États-Unis, bien que de nombreuses entreprises aient favorisé l'énergie éolienne dans le passé, « nous nous attendons à ce que les projets d'énergie solaire deviennent le premier choix pour les achats renouvelables des entreprises au cours des prochaines années », indique le rapport.

La société a également considéré le calendrier d'élimination plus favorable de l’ITC solaire par rapport au PTC éolien comme base de sa prévision. En outre, Fitch a déclaré que les centrales solaires ont souvent des profils de production plus cohérents que les centrales éoliennes, car l'irradiation solaire est plus prévisible et atteint un pic pendant la journée lorsque de nombreuses entreprises ont leur plus forte demande d'électricité. « Combinés à la compétitivité des coûts, ces facteurs conduiront les entreprises à acheter des projets d'énergie solaire par le biais d'accords d'achat d'électricité ou de production sur site, soutenant ainsi nos prévisions de croissance plus élevée dans le secteur de l'énergie solaire que dans le secteur éolien », indique le rapport. Burns & McDonnell’s Mashek a déclaré que ce ne sont pas seulement les sociétés commerciales et industrielles qui voient la valeur dans les sociétés solaires mais aussi électriques. « Nous constatons une énorme augmentation des services publics intégrés verticalement qui réalisent de grands projets solaires », a-t-il déclaré.

Pourtant, la politique fiscale peut avoir un effet similaire sur le développement solaire comme sur l’éolien. Actuellement, l'ITC solaire devrait passer de 30% en 2019 à 26% en 2020, 22% en 2021 et 10% en 2022 et au-delà pour les projets commerciaux. Le crédit fait de même pour les projets résidentiels, à l'exception du fait

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qu'il expire complètement en 2022. L'industrie solaire, cependant, fait un lobbying vigoureux au Congrès pour accorder le crédit.

Le stockage suscite un grand intérêt Pourtant, même si l'énergie solaire et éolienne sont incroyablement prometteuses, le stockage d'énergie pourrait être le sous-secteur de l'énergie le plus prêt pour la croissance. Selon une enquête menée par Merrill Corp., un fournisseur de technologie de logiciel en tant que service pour les participants au cycle de vie de la fusion et de l'acquisition, 37,6% des répondants ont classé le stockage d'énergie comme leur investissement énergétique alternatif le plus probable en 2020, battant l'énergie solaire, -la deuxième alternative en importance- avec 23,6%, et le vent avec 10,1%, avec de larges marges.

Le Brattle Group -une entreprise qui analyse des problématiques économiques, financières et réglementaires complexes pour les sociétés, les cabinets d'avocats et les gouvernements du monde entier- a publié une étude en décembre qui suggère que les déploiements solaires+stockage (figure 3) augmenteront considérablement dans le deux prochaines années. Les chercheurs ont découvert que ‘’le solaire + le stockage représente déjà plus de 40% de toute la capacité de l'interconnexion ISO de Californie, et connaît également une croissance considérable dans l’interconnexion PJM (Pennsylvania-New Jersey-Maryland Interconnection)’’.

3. L’installation de stockage d’énergie solaire Lawa’i sur la rive sud de Kaua’i comprend un système solaire photovoltaïque (PV) de 28 MW et un système de stockage d’énergie de 100 MWh sur cinq heures. L'usine dite «PV Peaker» a

été reconnue comme une centrale POWER Top en 2019. Avec l'aimable autorisation d'AES Distributed Energy

Brattle a déclaré que les politiques favorables économiques favorisent la tendance à la co-localisation du stockage d'énergie avec le solaire PV. Il a souligné trois accords d'achat d'électricité récemment approuvés par la Commission des services publics du Nevada comme preuve des perspectives encourageantes. L'un des projets du Nevada, un système de 380 MW / 1416

MWh, serait la plus grande installation de batteries au monde lors de sa mise en service.

Burt de l'IIF a déclaré qu'une grande partie de la croissance de l'énergie solaire dépend de la capacité de stockage de la batterie. « Nous ne faisons qu'effleurer la surface en ce moment pour construire ce qui doit être construit pour le stockage de la batterie. Nous suivons actuellement pour environ 10 milliards de dollars d’activités de stockage sur batterie qui sont en cours ou qui sont proposées », a-t-il dit, « mais ce n’est qu’une fraction de ce qui doit être investi pour le stockage sur batterie ».

La société de recherche BloombergNEF (BNEF) a publié son enquête annuelle sur le prix des batteries le 3 décembre, montrant que les prix des batteries, qui étaient supérieurs à 1100 $ / kWh en 2010, ont chuté de 87% en termes réels pour atteindre 156 $ / kWh en 2019. La BNEF prévoit que la demande cumulée dépasse 2 TWh en 2024, les prix chuteront en dessous de 100 $ / kWh.

« Selon nos prévisions, d'ici 2030, le marché des batteries représentera 116 milliards de dollars par an, et cela n'inclut pas les investissements dans la chaîne d'approvisionnement », a déclaré James Frith, analyste principal du stockage d'énergie de la BNEF et auteur du rapport, dans un communiqué.

Cependant, il y a beaucoup moins de certitude sur la façon dont l'industrie réduira les prix de 100 $ / kWh à 61 $ / kWh d'ici 2030. La BNEF estime que la densité énergétique au niveau des cellules et des packs jouera un rôle croissant, car elle permet une utilisation plus efficace des matériaux et des capacités de fabrication. Il a déclaré que les nouvelles technologies comme les anodes au silicium ou au lithium, les cellules à semi-conducteurs et les nouveaux matériaux de cathode seront essentielles pour aider à réduire les coûts.

« La pièce la plus intéressante que je pense que nous verrons avec les batteries au lithium-ion au cours des deux prochaines années est leur utilisation », a déclaré Mashek. « L'utilitaire respecte-t-il -comme je les appelles- les ‘’règles’’ d'une garantie ou les utilise-t-il qu’au cas de besoin ? Et comment cela affecte-t-il vraiment le remplacement et la durée de vie des batteries ? ».

Mashek a noté que le PDG d'une grande entreprise public américaine a déclaré que la société installait des batteries mais n'était pas préoccupé par les garanties,

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suggérant que le service public utiliserait les batteries au besoin, que le fabricant de batteries approuve ou non la pratique. Mashek a déclaré que cela pourrait réduire la durée de vie de la batterie de 50% à 66%, ce qui augmenterait considérablement le véritable coût des installations.

L'avenir tourne autour de la technologie Une technologie nouvelle et évolutive (voir l'encadré) pourrait aider à assembler toutes les pièces de puissance ensemble. Dans un document publié par l'équipe des énergies renouvelables de Burns et McDonnell menant à un grand événement sur l'énergie en novembre, les écrivains ont déclaré : « Maintenant que les politiques publiques évoluent vers le développement des énergies renouvelables en tant que stratégie pour répondre aux préoccupations concernant le changement climatique, l'hydroélectricité est ciblé comme une excellente source pour assumer une plus grande part du portefeuille de production. La technologie de contrôle numérique est un élément clé de la mise à niveau et de l'expansion de la capacité hydroélectrique ».

‘L'avenir de l'énergie électrique’ une enquête se penche sur la cybersécurité

L'un des principaux problèmes auxquels est confrontée l'énergie électrique aux États-Unis est de savoir comment le système électrique peut faire face à des défis impliquant les implications en matière de cybersécurité de l'informatique, des communications et de la résilience du réseau. Ce sujet a été diffusé toute une journée dans un atelier des académies nationales des sciences, de l'ingénierie et de la médecine (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine NASEM) en novembre.

Le défi, a déclaré William H. Sanders, le nouveau doyen (en vigueur depuis le 1er janvier 2020) du ‘College of Engineering’ de l'Université Carnegie Mellon, est de « fournir un fonctionnement fiable du réseau dans des environnements hostiles ». L'objectif, a-t-il ajouté, est « un système qui fait ce qu'il est censé faire, et rien d'autre ».

L'environnement hostile décrit par Sanders implique ‘’des défaillances accidentelles, des défauts de conception et des attaques malveillantes’’. La tâche consiste à ‘’rendre l'ensemble du système digne de confiance, y compris les composants physiques et cybernétiques, et leurs interactions’’.

L'atelier au siège du NASEM à Washington, D.C., faisait partie d'une enquête de deux ans sur ‘’L'avenir de l'énergie électrique aux États-Unis’’, établie par le Congrès dans le cadre de l'appropriation du ‘Department of Energy’ en 2018. Le Congrès a appelé les académies à ‘’procéder à une évaluation de l'évolution attendue à moyen et long terme du réseau. Cette évaluation se concentrera sur les développements qui incluent l'émergence de nouvelles technologies, les techniques de planification et d'exploitation, l'architecture du réseau et les modèles commerciaux’’. Le NASEM attend les résultats de l'enquête cette année.

Le cyber-atelier était le premier que le comité de projet a organisé et un deuxième atelier est prévu pour aborder la modélisation énergétique. Le professeur à Carnegie Mellon, M. Granger Morgan, président du prestigieux comité, a noté qu'une caractéristique bien connue des modèles énergétiques est que ‘’chaque modèle se révèle faux’’. Le comité du futur entièrement électrique a tenu quatre réunions de travail à ce jour - toutes en 2019. Le premier était du 4 au 5 mars, le deuxième du 13 au 14 mai, le troisième du 14 au 15 août et le quatrième le 2 novembre.

Sanders a déclaré que la résilience du réseau est ‘’intimement liée à la cyber-infrastructure’’. Les événements indésirables, a-t-il dit, ne sont ‘’pas seulement des attaques, mais des dysfonctionnements matériels/logiciels, ou des erreurs de configuration ou de fonctionnement’’. Il a également noté l'interdépendance cruciale des connexions entre le réseau électrique et d'autres infrastructures essentielles, telles que les opérations pétrolières et gazières, les systèmes de distribution d'eau, la planification et l'acheminement des transports, etc.

En examinant la cybersécurité sous un angle différent, Mike Hyland de l' ’’American Public Power Association’’ (APPA) a souligné les difficultés rencontrées par la majorité des réseaux électriques municipaux. Alors que les grandes munis, telles que le ‘’Los Angeles Department of Water and Power’’, ressemblent étroitement aux services publics appartenant aux investisseurs en termes de ressources et d’échelle, la grande majorité des 2000 membres de l’APPA sont minuscules.

Pour ces petits réseaux municipaux, dont beaucoup comptent moins de 1200 clients, la cybersécurité n'est pas au sommet de leur programme opérationnel. Il a suggéré que « vous puissiez toujours aller dans les

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bureaux et trouver des mots de passe sur les notes Post-it ». Dans les années 1970, Hyland a noté : « Nous avons développé une culture de la sécurité ». Cela a été suivi d'une culture de la fiabilité, et maintenant d'une culture de la résilience. « Certains petits systèmes ont encore du mal à s'adapter à la culture de la sécurité ».

Les petits réseaux municipaux ont largement ignoré l'essor du relevé automatisé des compteurs et des compteurs intelligents. « Lorsque vous avez un lecteur de compteur qui lit le compteur électrique, le compteur de gaz et le compteur d'eau en même temps, les compteurs électriques intelligents n'ont pas beaucoup de sens », a déclaré Hyland.

La plupart des systèmes municipaux de moins de 5000 mètres ‘’n'ont tout simplement pas de SCADA (supervisory control and data acquisition systems : systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données)’’. Beaucoup n'ont pas de page Web et certains n'ont même pas de courrier électronique.

Les grands réseaux municipaux ont tous les équipements d'un service électrique moderne. Beaucoup des plus petits systèmes n'en ont pas. Il existe un groupe intermédiaire de quelque 400 systèmes municipaux de taille moyenne, que Hyland appelle des ‘’préadolescents’’. Ceux-ci sont « assez grands pour avoir du SCADA » mais pas assez pour avoir du personnel des technologies de l'information (IT). Beaucoup comptent sur le gouvernement de la ville pour fournir les IT.

— Kennedy Maize est un journaliste de longue date en énergie et un contributeur fréquent de POWER.

Bryan Friehauf, vice-président exécutif et directeur général -Enterprise Software chez ABB, semblait convenir que la technologie pouvait être essentielle au succès. « La technologie numérique -l'intégration de la technologie de l'information / technologie opérationnelle, de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique et de l'analyse des mégadonnées dans les processus et la stratégie opérationnels traditionnels- est en train de devenir une voie à suivre pour les entreprises à forte intensité d'actifs afin de générer des gains d'efficacité, de saisir plus rapidement le rapport qualité/prix et le temps de changement, de débloquer de nouvelles sources de valeur commerciale et de renforcer leur agilité opérationnelle en réponse aux défis séculaires croissants du paysage commercial mondial », a-t-il déclaré à POWER.. ■

— Aaron Larson est le rédacteur en chef de POWER.

L’hydrogène : est-il la solution miracle de l’industrie électrique ?

Certains initiés du secteur de l'énergie croient que l'hydrogène offre une solution aux problèmes de stockage d'énergie à grande échelle. Le concept tourne généralement autour de l'utilisation de l'électricité produite par les énergies renouvelables lorsque l'offre est élevée et la demande est faible. Cela pourrait se produire vers le milieu de la journée lorsque la production d'énergie solaire atteint un pic, mais que le besoin en électricité est relativement faible. Plutôt que de réduire la production, l'excès de puissance pourrait être utilisé pour produire de l'hydrogène par électrolyse, par exemple, l'hydrogène étant stocké pour une utilisation ultérieure. Ensuite, lorsque la demande augmente et que les approvisionnements renouvelables diminuent vers le coucher du soleil, l'hydrogène pourrait être utilisé pour alimenter une turbine à combustion, fournissant ainsi de l'énergie renouvelable.

Projets de l'énergie hydrogène Plusieurs fabricants d'équipement d'origine (OEMs) travaillent sur des technologies liées à l'hydrogène, notamment Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS). En mai 2019, la société a annoncé son partenariat avec ‘Magnum Development’, propriétaire d'un grand dôme souterrain de sel géographiquement rare dans l'Utah, sur un projet qui pourrait stocker jusqu'à 1 GW d'énergie renouvelable toute l'année et la fournir aux marchés de l'électricité dans l'ouest des États-Unis. Le projet de stockage avancé d'énergie propre d'un milliard de dollars à Millard, dans l'Utah, est considéré comme un changeur de jeu potentiel pour l'industrie.

‘’Nous avons fait beaucoup de progrès sur le projet’’, m'a expliqué Paul Browning, PDG de MHPS Americas lors d'une interview exclusive en novembre. « À mesure que vous atteignez une pénétration de plus en plus élevée des énergies renouvelables sur un réseau, comme la Californie, par exemple, vous avez besoin de stockage, car lorsque vous commencez à abandonner le gaz naturel, vous avez besoin de quelque chose qui va être là quand le vent ne souffle pas et le soleil ne brille pas, ce qui est le travail du gaz naturel en Californie en ce moment », a-t-il expliqué.

« Ce dont vous avez besoin, c'est de stockage. À l'heure actuelle, ce qui se fait, c'est beaucoup de stockage lithium-ion, et c'est parce que ce dont le réseau californien a besoin en ce moment, c'est d'un stockage de courte durée de quelques heures », a déclaré Browning. « Mais à mesure que vous continuez de

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décarboniser et que vous continuez à rejeter plus de gaz naturel de votre réseau, vous commencez à avoir besoin d'un stockage de plus longue durée. Vous savez, vous avez besoin du stockage qui va pouvoir stocker l'électricité pendant des jours, des semaines, des mois ou des années. Et lorsque vous entrez dans ce type de stockage de plus longue durée, le lithium-ion devient tout simplement prohibitif. Et donc, c'est là que l'hydrogène entre en jeu ».

Mais le stockage de grandes quantités d'hydrogène n'est pas le seul défi, vous devez également pouvoir le brûler dans une turbine à gaz tout en répondant à des exigences strictes en matière d'émissions. C’est pourquoi MHPS travaille également sur un projet d’électricité au gaz sans carbone aux Pays-Bas. Cet effort vise à convertir l'une des trois unités de la centrale Magnum à cycle combiné de 1,32 GW pour qu'elle fonctionne à 100% d'hydrogène d'ici 2025.

Browning a offert une brève explication des modifications nécessaires pour adapter l'hydrogène comme carburant. « Une turbine à gaz a trois sections principales : la section compresseur, la chambre de combustion et la section turbine », a-t-il déclaré. « La section compresseur et la section turbine sont inchangées. Ce qui change, c'est la partie combustion - où nous brûlons le carburant ». Browning a déclaré que l'hydrogène est une molécule très différente du méthane, donc la physique de la combustion est très différente.

« Nous avons besoin d'une technologie de combustion différente pour brûler l'hydrogène d'une manière sèche à faible NOx. C'est donc ce que nous sommes en train de développer en ce moment. Notre technologie existante peut brûler 30% d'hydrogène. La nouvelle substance va pouvoir brûler 100% d'hydrogène », a-t-il déclaré.

Changements fondamentaux et utilisations uniques de l'hydrogène Nakul Prasad, gestionnaire de portefeuille des turbines à gaz chez Siemens Energy, a déclaré que lorsqu'il avait rejoint la société pour la première fois et commencé à s'intéresser à l'hydrogène, la technologie avait été recherchée pendant des années. Naysayers lui a suggéré que l'exploration des options d'hydrogène ne serait qu'un autre mode, essentiellement une ‘’saveur du mois’’. Cependant, Prasad n'a pas été si rapide pour écarter les possibilités.

« Cette fois, c'est fondamentalement différent parce que vous avez des énergies renouvelables entraînées par la réduction du carbone », m'a dit Prasad lors de notre

visite d'un événement à la Nouvelle-Orléans. « L'hydrogène devient une pièce maîtresse maintenant, car il est une matière première pour de nombreuses industries différentes, et en tant que moyen de stockage -obtenir des énergies renouvelables excédentaires- aidant l'industrie à se décarboniser. Et donc, l'hydrogène joue maintenant un nouveau rôle. Je pense que c'est pourquoi l'élan s'accumule. Ce n’est pas comme par le passé, quelque chose de séparé, c’est vraiment quelque chose d’intégré maintenant ».

Non seulement Siemens travaille à augmenter le pourcentage d'hydrogène que ses turbines à gaz peuvent brûler, mais la société développe également une technologie à grande échelle pour la production d'hydrogène. En novembre, Siemens a annoncé qu'elle fournirait une usine d'électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM) de 2,2 MW à un fabricant d'acier allemand. L'hydrogène a longtemps joué un rôle dans la fabrication de l'acier en améliorant la qualité des processus de recuit. L'énergie électrique nécessaire à ce système proviendra d'une installation éolienne à sept turbines de 30 MW.

Basé à Gênes, en Italie, Ansaldo Energia est un autre équipementier spécialisé dans l'hydrogène. En octobre, la société a annoncé qu'elle avait établi un partenariat avec la société internationale d'énergie Equinor, basée à Stavanger, en Norvège, pour valider une chambre de combustion de turbine à gaz à 100% d'hydrogène. Ansaldo a déclaré que l'équipement de ses turbines à gaz GT26 et GT36 avec une technologie de combustion séquentielle unique a ‘’permis l'utilisation de la gamme complète d'hydrogène dans un système de prémélange à faible NOx’’.

En outre, Ansaldo a déclaré qu'il propose des solutions de modernisation des systèmes de combustion largement testées et éprouvées dans le commerce pour la base installée de turbines à gaz de classe F, y compris celles fabriquées par GE, Siemens-Westinghouse et MHPS. Bien que les mises à niveau ne permettent pas une combustion d'hydrogène illimitée, elles fourniraient une ‘’plage de charge impressionnante’’ et des ‘’pourcentages de volume d'hydrogène inégalés’’. Ansaldo a suggéré aux propriétaires d'avoir des actifs ‘’à l'épreuve du futur’’ en ayant une flexibilité de l'hydrogène.■

— Aaron Larson est le rédacteur en chef de POWER.

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Siemens en coopération bicombustible

Siemens teste l'une de ses turbines à gaz SGT-800 à l'aide des brûleurs

imprimés en 3D dans le cadre d'une coopération bicombustible en Suède.

Siemens a annoncé avoir signé un accord de coopération en Suède pour tester les carburants renouvelables dans l'usine de Rya située dans le port énergétique de Göteborg. La première phase de l'accord avec Göteborg Energi consiste à valider des brûleurs imprimés en 3D dans son usine de Rya.

L'objectif est que tout le chauffage urbain à Göteborg, en Suède, soit produit par des sources d'énergie renouvelables ou récupérées d'ici 2030. Goteborg Energi et Siemens testeront une technologie de turbine à gaz avancée qui permet l'exploitation de combustibles renouvelables dans la chaleur et l'électricité combinées de Rya (CHP), qui est aujourd'hui alimentée au gaz naturel.

Dans un premier temps, une turbine d'essai SGT-800 a été installée à l'usine de Rya pour la validation des brûleurs imprimés en 3D, ce qui permettrait ensuite de tester différents combustibles fossiles dans l'usine. La production de brûleurs à turbine à gaz utilisant la fabrication additive (Additive Manufacturing AM) contribue de manière décisive à accélérer le processus de recherche et développement de nouvelles technologies qui contribuent à un approvisionnement énergétique plus écologique, a déclaré Siemens.

Récemment, l'équipe AM de Siemens Gas & Power a lancé le développement d'un processus de validation accéléré pour les nouvelles technologies et composants et maintenant ce processus fonctionne dans l'usine de Rya CHP. Le moteur de test spécial est installé dans l'usine pour soutenir les nouveaux développements.

« L'usine de cogénération de Rya joue un rôle important dans l'approvisionnement en électricité de Göteborg », a

déclaré Alf Engqvist, PDG de Göteborg Energi. « En collaboration avec Siemens, nous voulons explorer les possibilités de conversion de l'énergie électrique et de la production de chaleur en tant que pièces du puzzle dans notre travail pour l'indépendance énergétique sans fossile ».

La centrale à cycle combiné de Rya a été livrée clé en main par Siemens 2006 et comprend trois turbines à gaz SGT-800.

L'EIA : moins d'un quart de l'électricité mondiale produite à partir du charbon d'ici 2050

Selon l'International Energy Outlook 2019 (IEO2019) de l'US Energy Information Administration (EIA), la production mondiale d'électricité à partir de sources renouvelables augmentera de plus de 20% tout au long de la période de projection (2018-2050), fournissant près de la moitié de la production mondiale d'électricité en 2050. Au cours de la même période, la production mondiale de charbon diminuera de 13%, ne représentant que 22% du mix de production en 2050. L'EIA prévoit que la production mondiale d'électricité augmentera de 1,8% par an jusqu'en 2050.

L'EIA prévoit que la production mondiale totale d'électricité atteindra près de 45 billions de kilowattheures (kWh) d'ici 2050, soit près de 20 billions de kWh de plus qu’en 2018. Bien que la croissance se produise dans les régions de l'OCDE et hors OCDE, la croissance de la demande d'électricité dans les régions hors OCDE dépasse de loin celle des régions de l'OCDE. Même si la croissance de la demande d’électricité contribue à la part de la production de carburant dans une région, l’ampleur et la portée des politiques de cette région offrent différentes incitations et jouent également un rôle important.

Tout au long de la période de projection, certaines régions affichent une forte croissance de la demande

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d'électricité, certaines ont des politiques agressives de réduction des émissions et d'autres ont relativement peu changé dans les deux. La croissance variable de la demande et les politiques d'une région à l'autre entraînent une répartition différente des parts de combustible pour la production d'électricité dans chaque région. Cependant, la part du secteur de l’énergie dans la production d’énergies renouvelables tend à augmenter et la part du charbon a tendance à diminuer.

Croissance élevée de la demande d'électricité

L'Inde affiche la croissance régionale de la demande d'électricité la plus rapide (4,6% par an) dans le scénario de référence IEO2019. Bien que l'Inde ait défini des niveaux cibles pour la capacité solaire et éolienne, elle n'a pas de politique agressive de réduction des émissions en place, de sorte que l'EIA prévoit une croissance de la production d'électricité au charbon en plus de la croissance de la production solaire et éolienne. Le combiné, le solaire, l'éolien et le charbon représenteront 90% du mix de production d'électricité de l'Inde en 2050. La production combinée de vent et de solaire passera de moins de 10% du mix de production de l'Inde en 2018 à plus de 50% du mix de production en 2050. Le niveau de production au charbon augmente au cours de la même période, mais la part du charbon dans le mix de production d'électricité de l'Inde passe d'environ 75% du mix en 2018 à moins de 40% en 2050.

Politique de réduction agressive des émissions

Les nouveaux ajouts de capacité pour les technologies renouvelables sont économiquement compétitifs par rapport aux technologies fossiles dans le monde entier. Mais sans incitations politiques, la croissance de la production à partir de sources renouvelables est limitée dans les régions à faible croissance de la demande. La demande d'électricité de l'OCDE en Europe devrait augmenter d'environ 1% par an jusqu'en 2050; cependant, l'EIA prévoit qu'un plafond régional de dioxyde de carbone contribuera à une réduction de la production d'énergie fossile et à une augmentation de la production d'énergies renouvelables pour répondre à la demande. Tout au long de la période de projection, l'EIA prévoit que la part de la production éolienne et solaire dans la zone OCDE Europe passera de 20% à près de 50% d'ici 2050. Au cours de cette même période, l'EIA prévoit que la production d'énergie fossile passera d'environ 37% à 18% du mix. En 2050, la production au charbon ne représente que 5% du mix de production de la région.

Faible croissance de la demande d'électricité / Aucune politique de réduction des émissions

Avec une croissance annuelle de la demande inférieure à 1% et aucune politique ferme visant à réduire les émissions de dioxyde de carbone, la composition des ressources de production dans la région Europe et Eurasie non-OCDE (qui exclut la Russie) ne changera que légèrement. Jusqu'en 2050, la production éolienne et solaire augmente légèrement et représente moins de 10% du mix de production en 2050, laissant l'énergie hydroélectrique comme principale source de production d'énergies renouvelables pour cette région. La croissance de la production de gaz naturel déplacera une partie de la production d'électricité au charbon, qui passera de 31% en 2018 à 15% en 2050, mais la part globale de la production fossile changera relativement peu tout au long de la période de projection.

— Contributeur principal : Kenneth Dubin

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Changement transformative : L'évolution du Smart Grid en premier plan

L'industrie de l'électricité est en cours de réorganisation, une révolution dans la façon dont l'électricité est produite et distribuée. La technologie de réseau intelligent modifie la façon dont les services publics et les clients interagissent et fournit un soutien pour l'intégration des ressources renouvelables et du stockage d'énergie au réseau.

L’industrie des services publics d’électricité est en train de se transformer, et c’est plus qu’un rôle réduit pour les combustibles fossiles et un accent accru sur les ressources renouvelables pour la production d’énergie. Les sociétés énergétiques cherchent des moyens de réduire le coût de l'électricité, et la décentralisation de la production entraîne de nouveaux modèles et processus commerciaux.

La modernisation du réseau électrique, et pas seulement l'infrastructure physique, est essentielle à ces objectifs. La technologie pour améliorer les communications entre les services publics et les clients, et le réseau et ses opérateurs, pour partager des informations sur la consommation d'électricité et équilibrer plus efficacement l'offre et la demande d'électricité, est au premier plan de l'évolution vers un réseau intelligent.

Aujourd'hui, les services publics peuvent surveiller le réseau d'une manière qui n'était pas possible auparavant. Ils peuvent repérer les problèmes avant qu'ils ne surviennent. L'automatisation et les commandes à distance permettent une prise de décision plus rapide. Les capteurs à travers le réseau contribuent à améliorer la qualité et la fiabilité de l'énergie. Les pannes sont identifiées plus rapidement et l'alimentation peut être redirigée plus efficacement.

« Le réseau intelligent représente une opportunité de faire entrer l’industrie énergétique dans une nouvelle ère de fiabilité, de disponibilité et d’efficacité », a déclaré Lindsay Gorrill, PDG de KORE Power, un développeur de systèmes de stockage d’énergie basé à Coeur d’Alene, en Idaho. Gorrill a déclaré à POWER : « L'introduction de la technologie de réseau intelligent permet une transmission d'électricité plus efficace, une restauration plus rapide de l'électricité après une panne de courant, des demandes de pointe réduites et une intégration accrue des systèmes d'énergie renouvelable à grande échelle. Un réseau plus intelligent continuera

d'améliorer la résilience et permettra au réseau d'être mieux préparé aux interventions d'urgence ».

Les réseaux intelligents sont une évolution naturelle du réseau électrique dans les pays développés et pourraient être essentiels pour rendre l'électricité plus accessible et améliorer les économies des pays en développement, car la technologie permet une qualité d'énergie plus stable pour les usines et autres sites commerciaux et industriels.

Contrôle proactif Les experts de l'industrie qui se sont entretenus avec POWER ont déclaré que l'évolution du réseau intelligent remodelait le secteur de l'électricité, changeait la façon dont les services publics interagissaient avec les clients et permettait aux clients de contrôler de manière proactive leur consommation d'énergie.

1. Le panneau solaire du campus de Delta Electronics Americas à Fremont, en

Californie, aide le bâtiment à être autosuffisant en ce qui concerne sa consommation d'énergie. Delta fabrique plusieurs produits qui font partie de la technologie des réseaux intelligents, soutenant l'efficacité énergétique, les

énergies renouvelables et les véhicules électriques. Courtoisie: Delta Electronics

Brian Van Heel, directeur des onduleurs photovoltaïques et du stockage d'énergie chez Delta Electronics Americas (figure 1), a déclaré à POWER que le réseau intelligent permet une production d'énergie plus efficace, tout en réduisant les coûts et les avantages environnementaux.

« Un véritable réseau intelligent devrait être en mesure d'exécuter certaines fonctions sans contrôle humain direct », a déclaré Van Heel. « Il peut reconnaître les irrégularités dans le réseau électrique et s’ajuster automatiquement pour augmenter l’efficacité énergétique et la résilience. Pour cette raison, les réseaux intelligents créent des avantages environnementaux et économiques en réduisant la quantité d'énergie gaspillée et en améliorant l'efficacité de la production, de la livraison et de la consommation.

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Des flux de données sont nécessaires pour éclairer les décisions au sein d'un réseau intelligent. Les progrès de l'IoT [Internet of Things] permettent au réseau intelligent de devenir plus interconnecté avec les technologies qui le composent ».

Comme l'a souligné Van Heel, les applications IoT énergétiques permettent aux services publics d'aller au-delà de la simple fourniture d'électricité. Les groupes électrogènes d'aujourd'hui peuvent être des fournisseurs de services énergétiques complets, capables de mieux interagir avec les clients. Ces applications contribuent également à l'intégration de l'énergie produite à partir de ressources renouvelables et soutiennent les efforts visant à équilibrer l'offre et la demande d'électricité sur un réseau de plus en plus complexe. (Pour en savoir plus sur l'IoT et les réseaux intelligents, et leur impact sur la production d'électricité, lors de la 4e conférence annuelle sur les usines connectées de POWER, qui se tiendra du 25 au 27 février 2020, au Westin Peachtree Plaza à Atlanta, en Géorgie.)

La technologie IoT peut être utilisée pour connecter des équipements d'infrastructure de réseau, et elle aide les services publics à collecter des données et à mieux gérer le réseau. Les pannes de service peuvent être détectées plus rapidement et le service rétabli plus rapidement, certains experts affirmant que cela apporte le concept d'une grille ‘’auto-réparatrice’’.

« La notion de ‘’technologie de réseau intelligent’’ est qu’elle utilise la numérisation à la complexité abstraite », a déclaré à POWER Shuli Goodman, directeur exécutif de LF Energy, supervisé par la ‘Linux Foundation’. « Donc, ‘’intelligence’’ est égal à la ‘’numérisation’’, ou la possibilité de faciliter le matériel pour ‘’faire’’ les choses que nous voulons ».

« Les avantages sont la possibilité de virtualiser le matériel et de minimiser les dépenses des solutions propriétaires », a déclaré Goodman. « En ce qui concerne le réseau du futur, les réseaux intelligents sont essentiels car ils nous font passer d'un système unidirectionnel principalement centralisé à un réseau de type maillage multidirectionnel avec des appareils qui peuvent être à la fois des charges et des ressources pour le réseau. En substance, la technologie de réseau intelligent nous permet de passer d'un paradigme centralisé à un paradigme distribué par lequel nous gérons la demande et la production d'énergie variables, y compris la mobilité électrique ou les batteries sur roues ».

Gorrill a déclaré: « Au-delà de la simple alimentation des VE [Véhicules Electriques], le réseau intelligent possède la capacité de permettre aux véhicules électriques de devenir des ressources électriques, ce qui soulage davantage les opérations du réseau intelligent. Lorsqu'elles sont branchées, les batteries des VE peuvent fournir de nombreux services de réseau que les systèmes de stockage d'énergie fixes peuvent fournir. Un réseau soutenu par un stockage d'énergie fournira les capacités de surveillance, de communication, de contrôle et de calcul pour permettre une recharge rapide des VE pendant les périodes de pointe de la demande ».

2. La technologie des batteries de qualité industrielle, comme le système de

stockage d'énergie Mark 1 de KORE Power, est un élément nécessaire de l'évolution du réseau intelligent. Ces systèmes permettent l'incorporation

d'énergie renouvelable et aident à prévenir les pannes de courant généralisées. Gracieuseté: KORE Power

Toutes les technologies de réseaux intelligents ne sont pas nouvelles. Des éléments tels que le contrôle de supervision et l'acquisition de données, connus sous le nom de SCADA, et l'infrastructure des compteurs avancés sont utilisés depuis des années, fournissant des informations en temps quasi réel sur

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l'approvisionnement, la consommation et la transmission d'énergie. L'avènement des ressources énergétiques distribuées (distributed energy resources DER), telles que le solaire, l'éolien et le stockage d'énergie (figure 2) sur les sites résidentiels et commerciaux, a apporté une nouvelle urgence aux updates du réseau. Ces DER nécessitent une technologie pour générer et stocker de l'énergie et font partie de la réponse à la demande, s'adaptant aux pics et aux creux de la demande d'énergie.

« Nous avons quelques leviers en ce qui concerne la ‘’technologie de réseau intelligent’’ », a déclaré Goodman. « Ils comprennent des éléments tels que la réponse à la demande, les services de flexibilité, la génération distribuée, la planification et la simulation en temps réel et temps approximatif, la gestion de la congestion au niveau de la transmission et de la distribution, l'automatisation, la virtualisation et la capacité à embarquer des milliards d'appareils, la plupart des qui n'appartiennent pas à un service public. Tout cela nécessite la capacité de communiquer numériquement ».

La communication est la solution « La technologie en général, l’internet et les technologies de communication, s'améliorent dans de nombreuses industries, ainsi que dans le secteur de l'énergie », a déclaré Raj Iyer, responsable des solutions d'intégration de réseau chez GE Grid Solutions, dans une interview accordée à POWER. Iyer fait partie de ceux qui considèrent que la communication est la clé du réseau intelligent. « Il prend en charge les systèmes intelligents de gestion de l'énergie, les systèmes de gestion de l'énergie des batteries, et ils sont tous très bien intégrés pour le réseau. L'évolution du réseau intelligent offre la possibilité de réduire la production d'énergie en fonction des profils de demande, bien mieux que ce que nous pouvons aujourd'hui ».

Stewart Kantor, président et directeur financier d'Ondas Networks, basé à Sunnyvale, en Californie, a confirmé, déclarant à POWER : « Une grande partie de l'attention initiale sur le réseau intelligent était l'infrastructure de comptage, pour l'automatisation de la lecture des compteurs intelligents. Notre objectif, et là où de nombreux gains potentiels futurs ‘existent’, est l'automatisation des postes, lorsque ‘les services publics’ se déplacent dans un quartier, et où il peut y avoir des gains substantiels en termes d'efficacité ».

Kantor a fait référence à son état d'origine, où les incendies de forêt et les tremblements de terre ont fait

des ravages dans la grille. « Il existe un risque d'incendie et de tremblement de terre, et bon nombre des nouvelles technologies avancées de réseaux intelligents peuvent aider à résoudre ces problèmes spécifiques », a-t-il déclaré. « C'est une grande opportunité pour les opérateurs de réseaux californiens d'automatiser et de protéger le réseau. Et il est également possible de travailler sur une réponse rapide aux crises, y compris la réponse aux incendies et aux tremblements de terre. La façon dont nous avons conçu nos équipements consiste à couvrir de nombreuses infrastructures à un coût très faible. Il permet l'alerte précoce et l'isolement des problèmes ».

Goodman a déclaré que la technologie de réseau intelligent soutient à la fois la durabilité et la fiabilité de la distribution d'énergie. « La numérisation fait abstraction de la complexité du matériel et de la communication entre les choses. C'est à la fois essentiel et critique pour le réseau de l'avenir », a-t-elle déclaré. « La gestion de la demande et de la charge sera de plus en plus importante que la simple production d'énergie. L'efficacité énergétique radicale sera ce qui nous propulsera de 50 à 60% de décarbonisation à 100% ».

Le réseau intelligent pourrait également aider les services publics et les clients avant et après les catastrophes naturelles. Dit Kantor : « Pensez à ce que nous vivons en Californie, avec de grandes zones d’énergie coupées », dans le cadre de mesures proactives pour réduire les impacts sur le réseau des incendies de forêt en particulier. « La possibilité d'isoler des sections du réseau, ce serait un exemple de technologie de réseau intelligent, de faire une isolation électrique, de se rapprocher de la zone touchée, sans impact sur les autres quartiers. Il permet une isolation plus profonde dans le réseau ».

Kantor a déclaré que cela est important pour les compagnies d'électricité. « Ce n'est pas seulement le réseau électrique qui a un impact ici », a-t-il déclaré, faisant référence aux pannes proactives. « Lors des récentes pannes dans le nord de la Californie, j'ai conservé mon alimentation, mais j'ai perdu ma connectivité Internet et ma couverture cellulaire. Mon fournisseur a coupé son alimentation. Donc, j'avais de l'électricité chez moi, mais je n'avais pas de connection Internet. Cela a entraîné une surcharge du système de téléphonie cellulaire. Les impacts de ces pannes vont au-delà du simple niveau de puissance résidentiel ou consommateur, impactant d'autres services critiques ».

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Amélioration de la transmission et de la distribution La numérisation est essentielle pour le réseau intelligent, mais l'amélioration de l'infrastructure du réseau physique (figure 3) est un point de départ pour toute mise à niveau. Les responsables chinois parlent de leur concept de ‘’Strong Grid’’, qui implique l'amélioration de l'infrastructure dans un premier temps, suivie de l'ajout d'une couche numérique, puis de la ‘’transformation des processus métier’’ - la capacité de capitaliser sur l'investissement dans ces mises à niveau.

3. Les entrepreneurs travaillent à la rénovation d'une sous-station à Beale Air Force Base en Californie. En 2017, la base a modernisé cinq sous-stations et construit une nouvelle sous-station pour répondre à la demande croissante

d'énergie de la région. Ces mises à niveau se produisent dans le monde entier, en partie pour installer la technologie de réseau intelligent et améliorer

l'efficacité du transport d'électricité. Source: U.S.Air Force / Navigant de première classe Tristan D. Viglianco

La possession par le gouvernement chinois du secteur de la transmission et de la distribution dans ce pays a permis une progression plus rapide des technologies des réseaux intelligents, importantes pour l’intégration des ressources énergétiques renouvelables en Chine. Fin 2018, la Chine disposait de 728 GW de capacité de production d'énergie renouvelable, selon l'Agence internationale de l'énergie, leader mondial et, dans une large mesure, dans l'éolien, le solaire et l'hydroélectricité.

Un rapport de Morgan Stanley publié en décembre indique que la croissance de l'économie chinoise, qui a ralenti au cours des derniers mois pour de nombreuses raisons, y compris une guerre commerciale avec les États-Unis, pourrait être améliorée avec l'application de technologies de réseau intelligent plus, qui soutiendraient également l’adoption de ressources énergétiques plus renouvelables.

« Une deuxième vague d'urbanisation tirée par les ‘’supercités’’ des technologies intelligentes - des grappes régionales de villes géantes concentrées entourées de grandes villes satellites, pourrait détenir la clé pour donner à la Chine un nouvel outil de croissance, avec

des implications importantes pour les investisseurs et l'économie mondiale », a déclaré la banque d'investissement dans son rapport.

Kantor a souligné l'importance de la technologie du smart grid pour les énergies renouvelables. « Nous nous concentrons sur l'infrastructure de communication, les fermetures automatiques, les régulateurs de tension, il y a toute une série d'éléments essentiels à l'automatisation de la distribution », a-t-il déclaré. « L'impact du solaire, l'énergie refluant dans le réseau, les services publics doivent être capables d'absorber cela en temps réel, avec des onduleurs intelligents pour l'énergie solaire afin de permettre l'entrée d'électricité dans le réseau lorsque cela est nécessaire. Il existe un certain nombre de technologies menant à ce que vous appelleriez le véritable réseau intelligent. Ces formes alternatives d'énergie ont un impact important sur le réseau, et sans le réseau intelligent, elles ne seront pas absorbées correctement ».

Le rapport Morgan Stanley a abordé ces aspects, y compris la connectivité 5G, affirmant que la vie future dans une supercité potentiellement intelligente pourrait voir non seulement des maisons automatisées utilisant l'IoT, mais également des trajets quotidiens via des trains à grande vitesse et des véhicules automatisés sur des réseaux intelligents. Cela pourrait engendrer davantage d'opportunités commerciales pour les entreprises de services publics et de télécommunications.

« À plus long terme, des fonctionnalités de ville intelligente plus avancées, telles que des voitures sans conducteur, des drones de livraison automatique et des appareils électroménagers entièrement interconnectés et automatisés devraient faire passer la productivité au niveau supérieur », a déclaré Shawn Kim, chef de l'équipe de recherche de Morgan Stanley en Asie sur les technologies, dans une déclaration sur le rapport.

« Les flux des données sont nécessaires pour éclairer les décisions au sein d'un réseau intelligent. Les progrès de l'IoT permettent au réseau intelligent de devenir plus interconnecté avec les technologies qui le composent », a déclaré Van Heel. « La faible latence de la 5G va constituer une avancée majeure pour l'industrie, d'autant plus que nous pourrions -théoriquement- avoir plus de 100 milliards d'appareils interconnectés qui constitueront le réseau intelligent au cours des 20 prochaines années. Lorsque les progrès de la 5G seront finalement combinés avec l'informatique de pointe, le réseau

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deviendra exponentiellement plus réactive et autonome ».

Dit Iyer de GE : « Ma vision, ce que je vois, est la révolution qui va se produire dans le secteur de l'énergie. Il faut voir le secteur de l'énergie évoluer de la même manière que le secteur des télécommunications. Le secteur des télécommunications a subi de nombreux changements au cours des quatre ou cinq dernières décennies, c'est sans précédent.

« Je vois le secteur de l'énergie évoluer dans cette direction, l'infrastructure étant en cours de construction aujourd'hui, reconnaissant que l'électricité est une partie essentielle de la vie », a déclaré Iyer. « Je pense que c'est ainsi qu'il faut le voir. La technologie permettant de réaliser le potentiel des énergies renouvelables, en termes de ressources en vrac, et avec le HVDC [high-voltage direct current (courant continu haute tension)] permettant des points de connexion à partir de sources de génération à distance vers où se trouvent les charges d'alimentation, même si elles sont éloignées.

« Si vous avez des technologies comme le HVDC, cela permet à toutes ces intégrations de se produire facilement. Si l'on a la volonté de retirer les sources d'énergie conventionnelles au cours des deux prochaines décennies, on peut prendre cette décision et y aller. C’est plus une volonté politique qu’une contrainte technologique. Le marché est là. L'infrastructure pour l'énergie est un énorme marché à venir, pour sortir des sources d'énergie traditionnelles, pour que l'électricité soit l'un des principaux moteurs des affaires. Les deux à trois prochaines décennies vont être révolutionnaires pour le secteur de l'énergie ».■

— Darrell Proctor est un éditeur associé POWER.

Compresseurs Haute Pression : Comment Choisir Les Bons Tests

Légende: Début du décrochage du diffuseur lors d'un essai de type 1

Un objectif évident est de confirmer que le compresseur fonctionnera comme prévu. Mais un objectif tout aussi important est de minimiser le risque de problèmes aéro-mécaniques inattendus lors de l'installation sur le terrain, en particulier dans les endroits éloignés tels que les plates-formes offshore. Il est préférable de découvrir les problèmes potentiels avant que l'équipement ne quitte les installations du fabricant d'équipement d'origine (original equipment manufacturer’s OEM).

Les compresseurs haute pression et haute densité de puissance subissent généralement des complications rotor-dynamiques (instabilité) et aérodynamiques (décrochage) plus souvent que les compresseurs destinés à la pétrochimie. Ainsi, la demande de tests internes plus rigoureux a augmenté. En réponse, les OEM et la communauté des turbomachines ont développé une variété de programmes et d'installations de test pour démontrer que l'équipement répond aux exigences des utilisateurs finaux. Ces options incluent: • Réduction du volume, tests de gaz inerte utilisant de petites boucles ouvertes ou fermées (généralement appelés tests de type 2 selon PTC 10, « Performance Test Code on Compressors and Exhausters », ASME International, 1997) • Essais à pleine charge, à pleine pression et à pleine puissance avec les pilotes, les engrenages, les auxiliaires, les systèmes de tuyauterie complexes, etc. (sous le nom d'essais de type 1 généralement étiquetés) • Chaque type d’essai offre un aperçu du comportement aérodynamique et mécanique d’un système de compression. Les tests de performance des gaz inertes à basse pression de type 2 sont configurés en fonction de la réduction du volume du compresseur (c'est-à-dire, le débit volumétrique de sortie divisé par le débit volumétrique d'entrée).

Un paramètre critique dans l'évaluation des performances du compresseur à plusieurs étages est la réduction combinée du volume des étages individuels pour déterminer la réduction globale du volume du compresseur. Ainsi, la réduction de volume de l'étape 1 détermine le débit volumétrique dans l'étape 2, ce qui définit le débit dans l'étape 3, et ainsi de suite. Les tests de réduction de volume utilisent des gaz facilement disponibles, tels que l'azote, les mélanges hélium-azote, le dioxyde de carbone et les réfrigérants R-134A. La sélection du ou des gaz d'essai, de la vitesse de fonctionnement, …etc, est faite pour correspondre aussi étroitement que possible à la réduction de volume que le compresseur connaîtra sur le terrain.

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Les tests de type 2 sont également exécutés à des pressions inférieures à celles que le compresseur connaîtra sur le terrain. Un essai de type 1, selon le code ASME, est exécuté avec un mélange de gaz proche du gaz comprimé dans ou près des conditions de fonctionnement attendues sur le site. S'il est possible d'effectuer le test en utilisant les conditions réelles du gaz naturel et d'entrée du site, il ne peut y avoir aucun écart entre le site et les conditions de test ; cependant, c'est rare.

Dans la plupart des cas, la température d'entrée dans les conditions spécifiées ne peut pas être atteinte en raison des limites de capacité de refroidissement du banc d'essai OEM, et il est souvent impossible de faire correspondre exactement le gaz naturel. Bien qu'un gaz différent puisse être utilisé, il doit avoir une valeur k (une mesure de la conductivité thermique) proche du gaz naturel pour garantir que les nombres de Mach de test et de site sont égaux et que la conversion thermodynamique de l'apport de travail au gaz produit le même rapport de pression.

En règle générale, les résultats des tests de type 1 reflètent avec précision les niveaux de performance sur le terrain, et les utilisateurs finaux devraient s'attendre à aucune ou à peu de différence entre les performances mesurées lors des tests de type 1 et celles du site réel. L'essai de type 1 expose les compresseurs et leurs auxiliaires à des conditions de site proche. Il offre une plus grande probabilité de découvrir des anomalies de performances (mécaniques ou aérodynamiques) par rapport aux tests de type 2. Par conséquent, les utilisateurs finaux doivent peser le coût le plus élevé des tests de type 1 (jusqu'à 10 fois) contre les pertes de production potentielles qui pourraient survenir.

Test de sélection De nombreux facteurs peuvent influer sur le comportement aérodynamique et mécanique des turbomachines et sur le processus de sélection pour les essais de type 1 ou de type 2. Celles-ci sont principalement liées directement ou indirectement à la pression plus élevée et à la charge aérodynamique rencontrées lors de l'essai de type 1. Parmi ceux-ci, les principaux sont les déflexions ou les mouvements relatifs des pièces. En conséquence, il peut y avoir des différences subtiles dans les géométries des voies d'écoulement primaire et secondaire dans les conditions d'essai de type 1 et de type 2.

Par exemple, l'une des modifications géométriques les plus courantes pouvant survenir lors d'un test de type 1

(mais pas dans des conditions de test de type 2) est la déflexion du faisceau en raison de l'empilement des tolérances de fabrication. Dans un compresseur à réinjection typique, la pression la plus élevée se produit dans les diffuseurs du dernier étage (pour les configurations directes et dos à dos). Ainsi, les forces exercées sur les parois latérales du diffuseur de dernier étage entraîneront l'écartement des parois du diffuseur. Comme le diffuseur de dernier étage est également le plus étroit d'un compresseur dans la plupart du temps, son comportement est plus sensible aux déviations axiales.

Le degré de déflexion dépend des tolérances d'usinage des composants du faisceau et des ajustements, ainsi que des déformations du matériau qui peuvent se produire à partir des forces de pression ou des effets thermiques. En règle générale, les déflexions maximales se situent dans les dizaines de millièmes de pouces (ou dixièmes de millimètres) et ont peu d'importance dans la plupart des compresseurs.

Cependant, si la largeur du diffuseur de conception est étroite (souvent le cas avec les compresseurs à réinjection haute pression), des dizaines de millièmes de pouces peuvent représenter un pourcentage important de la largeur du diffuseur. Il est possible que la largeur augmente suffisamment pour que le décrochage tournant du diffuseur se produise, entraînant des niveaux élevés de vibrations radiales sous-synchrones. Cela ne serait probablement pas évident lors d'un essai de type 2 à basse pression. Dans un cas, si un essai de type 1 n'avait pas été effectué dans l'usine OEM, ce problème exact n'aurait pas été découvert avant que le compresseur ne soit mis en service sur le terrain. Les implications de garantie importantes pour l'OEM et la perte de revenus pour l'utilisateur final en raison de perturbations de la production éclipseraient probablement le coût d'un test de type 1. Il est donc conseillé que les utilisateurs finaux, les ingénieurs de procédés et les OEM discutent des tests des compresseurs dans les installations des OEM pour résoudre les problèmes aéromécaniques avant d'expédier l'équipement sur le site. ■

—James Sorokes, est ingénieur principal chez Siemens Oil & Gas à Olean, NY. Un article sur ce sujet, «Une comparaison des tests de type 1 et de type 2 - Expériences récentes testant un compresseur centrifuge à haute pression et

à réinjection», (Sorokes, Kocur, et al) a été présenté au Symposium 2019 Texas A&M Turbomachines & Pump Symposium . Pour plus d'informations,

visitez Siemens.com

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Une solution à la défaillance d'une aube R0 de compresseur de classe F

La fissuration des aubes de compresseur R0 a réduit la durée de vie de nombreux rotors de turbine à gaz de classe F. La cause première de la rupture de l’aube R0 a été identifiée comme la fissuration et la libération de fatigue à cyclique élevée en raison de l'érosion due à la buée et au lavage du compresseur. La défaillance des aubes du compresseur R0 a été le facteur limitant la durée de vie des rotors dont la durée de vie est de 144000 heures et 5000 démarrages, selon les ingénieurs de Lambda Technologies Group Surface Enhancement Technologies. La tolérance aux dommages liés à l'érosion est limitée à 0,010 pouce sur le bord d'attaque, nécessitant des inspections fréquentes, des mélanges et des temps d'arrêt coûteux.

Kyle Brandenburg, N Jayaraman, Douglas Hornbach et Michael Prevéy de Lambda Technologies ont présenté un document sur la réduction des coûts opérationnels des turbines à gaz avec compression résiduelle technique lors du Power Gen International 2019.

Diverses actions correctives ont été tentées pour atténuer la défaillance de la l’aube R0. Parmi ceux-ci, on a modifié les méthodes et la fréquence de lavage des brumisateurs et des compresseurs, des inspections plus fréquentes pour détecter les dommages dus à l'érosion, le mélange du bord d'attaque requis pour des dommages dus à l'érosion de 0,008 pouce avec une limite de mélange totale de 0,040 pouce, des changements de conception de l’aube (coupe P, épaississement du LE, etc.), changement de matière (de GTD 450 à Inconel 718), ainsi qu’un grenaillage au laser.

Les auteurs ont plaidé pour l'utilisation du brunissage à faible plasticité afin d'introduire des contraintes résiduelles de compression conçues pour protéger la l’aube. Selon les auteurs, les contraintes résiduelles de compression à travers l'épaisseur des bords des pales de profil aérodynamique atténuent complètement la fissuration causée par les dommages préexistants.

Le LPB est un processus mécanique qui confère un champ de contraintes résiduelles conçu à la surface des composants pour produire une couche profonde et stable de compression résiduelle bénéfique. La profondeur, l'amplitude et la distribution de la compression sont conçues spécifiquement pour chaque composant et application, produisant un travail à froid minimal. LPB peut sculpter des niveaux de compression

conçus sur une surface de composant allant de quelques millièmes de pouce (comparable au grenaillage) à plus d'un centimètre. La compression à travers l'épaisseur sur des zones minces, comme les bords de l’aube, est également possible avec LPB.

Les auteurs concluent que la fissuration par fatigue induite par l'endommagement du bord d'attaque peut être complètement atténuée avec une contrainte résiduelle de compression de -100 ksi.

Les aubes R0 non traitées ont montré une contrainte résiduelle de compression à une profondeur de corde peu profonde de 0,01 pouce. Une compression profonde dépassant -100 ksi a été obtenue à des profondeurs >0,025 pouce dans les recherches de Lambda Technologies.

L’aube R0 traitée LPB - une compression de 100 ksi obtenue à l'emplacement de demi-épaisseur atténuerait complètement la fissuration par fatigue avec des dommages d'érosion de 0,025 pouce. Une compression supérieure à -70 ksi permettrait toujours d'améliorer considérablement la tolérance aux dommages et l'amélioration de la durée de vie avec des dommages par érosion de 0,050 pouce

La tolérance aux dommages améliorée obtenue via LPB introduit une compression à travers l'épaisseur LE de -100 ksi à une profondeur de 0,025 pouces était :

> 15 millions de cycles de vie pour les dommages < 0,025 pouce.

> 3 fois l’amélioration de la limite de référence actuelle de 0,008 pouce.

— Par le personnel et les contributeurs de TMI

L’énergie personnelle? Un long chemin reste à parcourir

La génération d'énergie portable et l'énergie mobile personnelle sont intrigantes. Mais menacent-ils de bouleverser les paradigmes actuels de production d'électricité ? La réponse semble être non.

‘’L’énergie au peuple’’ est depuis longtemps un slogan de divers groupes politiques, de gauche comme de droite. Mais l'énergie du peuple, exploitant l'énergie cinétique du mouvement humain ainsi que d'autres notions de production d'énergie biologique portable, a intrigué de nombreux acteurs du secteur de l'énergie

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pendant au moins une décennie. Comment ça se passe ?

Ce fut un travail dur. Il y a peu de preuves que doter les humains de technologies pour produire de l'électricité sera un facteur économique important dans l'immense monde de l'électricité dans un avenir proche. Selon des experts, certaines opportunités de niche sont possibles, mais même cela est problématique.

Tests militaires

Prenez ‘Bionic Power’, une entreprise canadienne qui travaille avec l'armée américaine depuis plusieurs années pour développer des dispositifs d'énergie cinétique à sangle qui exploitent le pouvoir des soldats lorsqu'ils parcourent leurs mouvements quotidiens (figure 1). Il y a deux ans, la société a fourni son ‘’PowerWalk Kinetic Energy Harvester’’ à l'armée et au Corps des Marines des États-Unis, ainsi qu'aux forces canadiennes, pour des essais sur le terrain. Les essais de la technologie canadienne de la société basée à Vancouver ont rapporté un contrat de 1,16 million $ CA.

1. La boîte de vitesses du PowerWalk convertit la vitesse de rotation du genou

en une vitesse plus élevée pour une production d’énergie efficace et un générateur convertit la puissance mécanique produite en énergie électrique.

Un circuit de conversion d'énergie à la pointe de la technologie convertit ensuite l'électricité pour recharger les batteries. Gracieuseté: Bionic Power

Il y a un an, le journal ‘Army Times’ écrivait: « Les scientifiques du groupe de communication et de recherche électronique de l'armée se tournent vers les propres traces du soldat et d'autres moyens, pour augmenter potentiellement la durée de vie de la batterie et alléger la charge de troupes de plus en plus chargées de technologies. Des chercheurs de l'armée prévoient que la charge de la batterie d'un soldat débarqué pourrait doubler d'ici 2025, étant donné la nécessité de systèmes électroniques plus sophistiqués et plus puissants utilisés par les soldats ».

C’était la cible de Bionic Power. Le PDG Yad Garcha, un ancien capital-risqueur qui a fondé l'entreprise, a déclaré

à POWER : « Nous produisons de 10 à 11 watts ». La documentation de l'entreprise dit : « En une heure, marchant à un rythme confortable, les utilisateurs portant chacun une moissonneuse sur la jambe peut générer suffisamment d'énergie pour charger jusqu'à quatre smart-phones ».

Malheureusement, l'armée américaine a récemment conclu qu'elle avait besoin de 10 à 11 wattheures pendant 24 heures, a déclaré Garcha. « Dans le meilleur des cas, nous ne pouvons leur fournir qu'un tiers de la puissance dont ils ont besoin ». D'autres technologies de production d'énergie portable, en particulier les sacs à dos solaires, ne pouvaient fournir que 3 à 4 wattheures. « Ainsi, l'armée américaine a choisi de ne pas déployer la technologie de l'énergie portable », a-t-il déclaré.

Garcha a déclaré: « L'armée américaine consomme plus d'énergie que toute autre armée », en partie à cause de la haute technologie que les soldats transportent sur leur corps. « Les soldats sont réapprovisionnés en batteries neuves toutes les 48 heures et les militaires ne semblent pas avoir une culture de gestion agressive de l’énergie ».

Nouvelles sources d'énergie humaine La marche n'est pas le seul moyen de récupérer l'énergie électrique du corps humain. Un article de 2014 publié par ‘Utility Dive’ a fait remarquer que le flux sanguin, fonctionnant comme une centrale hydroélectrique, pouvait également générer de petites quantités d'énergie avec une microturbine implantée dans les vaisseaux sanguins d'une personne. Le chercheur Alois Pfenninger a testé trois de ces appareils. Le plus performant a généré environ 800 microwatts, assez pour alimenter un stimulateur cardiaque.

La chaleur corporelle peut également produire de l'électricité. Des chercheurs de l'Université Duke ont créé ‘’Power Felt’’, une fibre de nanotubes de carbone qui peut générer de l'électricité à partir de la différence de température entre un corps et l'environnement ambiant, tout en assurant une isolation. Les chercheurs de Duke ont conclu qu'il était possible de fournir 1 à 2 watts de puissance, peut-être assez pour alimenter un téléphone portable.

Ensuite, il y a, osons-nous les mentionner, l'urine et les excréments. Caitlyn Butler de l'Université du Massachusetts et d'autres auteurs ont publié un article de 2016, ‘’Traitement décentralisé des eaux usées utilisant un système bioélectrochimique pour produire du méthane et de l'électricité’’, décrivant une ‘’latrine à fosse à piles à combustible microbienne’’, avec le potentiel de

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produire à la fois de faibles quantités d'électricité et du méthane. Cependant, ce ne sont pas un ou deux des points sur la liste des technologies prometteuses de l'énergie humaine.

Les dispositifs potentiels portatifs ou humains les plus performants sont à petite échelle et encore à un stade précoce de recherche et développement. Beaucoup ont des usages médicaux. Beaucoup ne verront peut-être jamais la lumière du jour. L'année dernière, le site Web de Wearable Technologies en a souligné plusieurs. Parmi eux :

■ Des chercheurs de l’Université d’État de Washington ont développé une pile à combustible qui peut utiliser le glucose (sucre) d’un corps pour produire suffisamment d’énergie ‘’pour alimenter un biocapteur qui lui est attaché’’.

■ Les chercheurs de Hong Kong ont créé ‘’une batterie rechargeable au zinc-ion en forme de fil qui produit de l'énergie lorsqu'elle est étirée, pliée, coupée ou lavée à l'eau’’. Elle ‘’pourrait être tissée dans des vêtements intelligents remplis de capteurs et intégrée dans des textiles fabriqués commercialement pour l’électronique de puissance, écrans portables et implants médicaux’’.

■ Les scientifiques de Carnegie Mellon ‘’ont développé une nouvelle méthode pour créer des circuits hautement flexibles, semblables à des tatouages, qui pourraient un jour alimenter des appareils portables’’.

■ Des chercheurs allemands ont créé ‘’des batteries métal-air de nouvelle génération, qui peuvent être facilement transformées en cellules flexibles et en forme de bracelet’’.

■ Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology ‘’ont développé un nouveau système pour alimenter et communiquer avec des dispositifs implantés profondément dans le corps humain’’.

■ Les enquêteurs de la Penn State University ont mis au point une ‘’récolteuse d'énergie piézoélectrique portable’’ qui peut générer de l'énergie à partir de mouvements tels que la marche et le jogging qui pourraient produire de l'énergie pour un système de surveillance de la santé personnel. La piézoélectricité est le phénomène selon lequel certains matériaux peuvent générer une charge électrique à la suite d'une contrainte mécanique appliquée. Le meilleur exemple est les

allumeurs des brûleurs de nombreux poêles de cuisine au gaz naturel.

■ Une grande entreprise d'impression japonaise a mis au point un ‘’affichage électrique sur papier’’ qui, selon eux, ‘’peut être utilisé pour générer un affichage sur des appareils Internet des objets sans batterie conformes à la norme EnOcean’’. EnOcean, selon Wikipedia, ‘’est une technologie sans fil de récupération d'énergie utilisée principalement dans les systèmes d'automatisation des bâtiments, et est également appliquée à d'autres applications dans l'industrie, le transport, la logistique et les maisons intelligentes’’.

Wearable Technologies a exposé au salon MEDICA de novembre à Düsseldorf, en Allemagne, dans un pavillon commun où les exposants ‘’présentaient les dernières innovations et développements disponibles aujourd'hui sur le marché et lesquels feront partie de notre vie quotidienne dans un avenir proche’’.

Où les technologies d'énergie portable s'intégreront-elles dans la vie quotidienne à l'avenir ? Une analyse Frost & Sullivan de 2016, ‘’Les technologies portables dans la santé clinique et des consommateurs’’, suggère que l'avenir à court terme est en médecine. Le rapport prévoit un marché mondial de 18,9 milliards de dollars en 2020. Cette prédiction ne se concentre pas entièrement sur la puissance portable en médecine, mais inclut ‘’des appareils qui peuvent détecter, stocker et transmettre des paramètres vitaux (tels que la fréquence cardiaque, la saturation en oxygène, la fréquence respiratoire) mesurés en temps réel pour signaler le franchissement de certains seuils critiques’’. De nombreux appareils de ce type sont déjà utilisés, le plus souvent alimentés par des batteries externes, et non par des forces cinétiques ou biologiques.

Les origines de l’énergie portable L’énergie portable a une longue histoire, remontant aux années 1970 et à l'avènement des montres-bracelets à énergie solaire photovoltaïque. La société horlogère japonaise Seiko a été un pionnier en lançant une montre à énergie solaire en 1978 : le LCD Solar Alarm Chronograph A156-5000. Depuis, d'autres horlogers proposent des modèles à énergie solaire, utilisant un petit panneau solaire pour charger une batterie embarquée. Aujourd'hui, les montres à énergie solaire sont largement disponibles, souvent au prix d'environ 100 $.

Au début de 2008, le New York Times a publié un article intitulé ‘’Prendre l’énergie des gens à un nouveau

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niveau’’. Un peu essoufflé, s'appuyant sur un article de la revue en science de l' ‘’American Association for the Advancement of Science’’, l'article proclamait : ‘’Certaines personnes font de l'exercice en marche rapide. Mais si la marche pouvait réellement fournir de l'électricité ? Les chercheurs ont développé un générateur électrique monté sur le genou qui transforme les promenades en watts’’.

Mobile, non portable Une autre approche du pouvoir des gens est produite dans nos technologies de déplacement. Pas de gros générateurs d'énergie mobile fournis par un certain nombre de fabricants, mais de l'énergie transportable personnelle.

L'exemple le plus courant est le freinage régénératif, utilisé dans des millions de véhicules électriques, qui gagne en popularité dans le monde entier. Cette technologie convertit l'énergie cinétique lorsque vous appliquez sur les freins pour ralentir votre véhicule en énergie électrique utilisable qui peut être stockée à bord ou acheminée vers le moteur électrique. Sinon, comme c'est le cas depuis plus d'un siècle, l'énergie du freinage est perdue sous forme de chaleur.

En ce qui concerne la production d'électricité mobile, l'énergie solaire semble être le meilleur choix actuel, en particulier sur les camions semi-remorques. L'année dernière, le Conseil nord-américain pour l'efficacité du fret a publié un rapport, ‘’Le solaire pour les camions et les remorques’’, qui conclut : « les panneaux solaires ont des applications à la fois sur le tracteur et la remorque. Le carénage de toit du tracteur est historiquement resté inutilisé et offre un accès idéal à la lumière du soleil. Les principales utilisations de l'énergie solaire sur les tracteurs sont de compléter les systèmes de batteries [chauffage, ventilation et climatisation] et les charges de la loge sans ajouter de batteries supplémentaires ».

Le groupe de l'industrie des camions a noté: « Les coûts de carburant auxquels l'industrie du camionnage doit faire face représentent une part importante des dépenses d'exploitation d'un tracteur semi-remorque en Amérique du Nord. Au cours de la dernière décennie, le carburant a atteint 0,65 dollar par mile parcouru, puis est tombé à 0,34 dollar en 2016. À ces deux niveaux, les coûts de carburant représentaient respectivement 39% et 21% du coût total de fonctionnement d'un véhicule utilitaire ».

Le rapport du groupe ajoute: « L'intérêt pour les panneaux solaires augmente chez les gestionnaires de

flotte, car les batteries de camions ne sont souvent plus en mesure de répondre aux besoins en énergie des camions d'aujourd'hui en raison de l'augmentation des exigences de confort du conducteur, des réglementations de réduction du repos et des exigences accrues de suivi. Cependant, comme les panneaux solaires photovoltaïques (PV) sont si nouveaux dans l'industrie du camionnage, beaucoup ne savent pas comment calculer le retour sur investissement lorsqu'ils envisagent d'investir ».

2. Le montage de panneaux solaires photovoltaïques sur des camions semi-

remorques et des véhicules récréatifs RV est un moyen innovant de compléter les besoins en énergie. Les systèmes ne sont généralement pas

capables d'alimenter toutes les charges, mais peuvent contribuer à étendre la disponibilité des systèmes de batteries. Source: Flickr / RVwithTito

D'autres technologies solaires mobiles sont facilement disponibles, bien que moins prometteuses à l'échelle des applications de camionnage. Les plus courants sont les panneaux solaires portables à plus petite échelle pour les véhicules récréatifs (RV, figure 2). Le site Web solarpowerrocks.com dit : « Si vous voyagez souvent et dans des endroits éloignés, un panneau solaire de RV fera des merveilles en termes de commodité et d'économies ». Le site suggère deux panneaux standard de 100 W pour garder les ‘’batteries à décharge profonde d'un VR chargées sans se brancher sur une source d'alimentation externe’’.

Dans l'intervalle, Bionic Power propose sa technologie de génération portable en tant que dispositif médical pour aider les enfants à mobilité réduite par le biais d'une entreprise dérivée distincte. Le PDG Garcha a déclaré : « Imaginez un état où un enfant ne peut pas redresser complètement les genoux ». Sa technologie pourrait aider cet enfant en augmentant lentement la portance, « en allongeant les tendons pour aider l'enfant à marcher ». La technologie nécessitera L'approbation de la ‘’Food and Drug Administration’’ des États-Unis, mais selon Garcha, cela va faire l'objet d'essais cliniques.■

— Kennedy Maize est un journaliste de longue date de l'énergie et un contributeur fréquent à POWER.

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Rapport : Turbines à Gaz Dans Le Monde La Tendance Des Ventes À La Baisse Se Poursuit Mais Une Hausse Des Commandes Est Attendus Au Cours De La Prochaine Décennie

Forecast International prévoit que le marché de la production d'électricité pour les turbines à gaz continuera de se contracter comme il l'a fait au cours des cinq dernières années. Les ventes au cours de la période de dix ans de 2019 à 2028 totaliseront 96,045 milliards de dollars, soit 10,6% de moins que les prévisions de ventes de l'an dernier pour la période de 2018 à 2027.

La baisse du marché devrait se poursuivre jusqu'en 2021. Cependant, une reprise devrait alors avoir lieu et se poursuivre chaque année jusqu'à la fin de la période de projection en 2028. Cette contraction résulte directement de la crise de propagation provoquée par la surcapacité dans le secteur des équipements de production d'électricité et la faiblesse des prix qui en résulte. Les entreprises vendent moins de turbines à gaz pour la production d'électricité qu'elles ne l'avaient prévu et reçoivent un prix unitaire inférieur pour chaque vente. En conséquence directe, GE, Siemens et Mitsubishi Hitachi Power Systems (MHPS) ont entrepris une restructuration majeure pour réduire les coûts et rationaliser la production. Ces mesures ne se révèlent cependant que d'un effet limité et une réorganisation plus fondamentale semble nécessaire.

À l'heure actuelle, GE contrôle 47,4% du marché projeté en valeur, Siemens 21,9% et MHPS 19,3%. (*) Ces trois équipementiers contrôlent 88,6% du marché total. Les 11,4% restants sont composés d'une douzaine de sociétés ou plus, dirigées par Ansaldo Energia à 6,3%, suivies par Mitsubishi Heavy Industries (MHI) à 3,3% et Solar Turbines à 3,3%. Le groupe restant de fabricants représente collectivement moins de 1%.

À court terme, il semble que la crise actuelle du marché soulage peu. La situation de baisse de la demande, de surcapacité manufacturière et de prix bas se poursuivra jusqu'au moins au début des années 2020. Ce n'est qu'après que ces facteurs se sont résolus que la reprise devrait avoir lieu. Une fois les périodes à moyen et à long terme atteintes, il est prévu que l'industrie sera dominée par de grandes installations à cycle combiné dans les pays industrialisés.

Petites turbines à gaz de 15 MW ou moins General Electric et Siemens produisent tous deux des turbines dans cette plage de puissance, mais d'autres fabriquent exclusivement de petites machines. Avec des turbines de cette taille, Solar reste le leader du marché avec environ 2,9% de la valeur du marché des turbines à gaz. Le modèle Solar de Mercury est particulièrement populaire auprès des clients. MAN et Kawasaki occupent une portion plus petite avec un 0,5% combiné en termes de valeur.

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En termes de production unitaire, le solaire occupe environ 20,5% du marché total. Les turbines ukrainiennes et russes sont un peu moins médiatisées. La société ukrainienne, Zorya-Mashproekt, a autrefois fourni une grande partie des turbines à gaz industrielles et marines destinées à la Russie.

La Russie produit désormais des turbines via United Engine Corporation (UEC), composé de NPO-Saturn et d'Aviadvigatel, qui produisent toutes deux des turbines, cette dernière produisant principalement des moteurs d'aviation. Bien que les détails techniques de ces machines soient difficiles à déterminer, des installations sont généralement disponibles. Pour 2018, UEC Saturn a installé 194 unités avec 1535,7 MW de puissance. UEC Saturn détient moins de 1% du marché en valeur et détient près de 3% de la production unitaire totale.

Micro-turbines Capstone reste le leader du marché des microturbines. FlexEnergy est le second, occupant environ la moitié de l'empreinte de Capstone. Les deux sociétés se combinent pour représenter près de 95% du marché en termes de valeur actuelle. Ansaldo Energia propose une machine de 100 kW, mais les performances de vente sont peu connues.

De nouvelles microturbines européennes arrivent également sur le marché. EnerTwin de MTT, la turbine de 12 kW de Bladon et la turbine de 400 kW d'Aurelia doivent encore se vendre en grand nombre, donc les prévisions sont spéculatives. Le calendrier 2019-2028 devrait voir doubler la part de marché de ces nouvelles machines en termes de valeur.

Turbines à gaz à grand châssis À l'autre extrémité de l'échelle, la production électrique des grandes turbines à gaz continue d'augmenter. Alors que 200 MW étaient considérés comme importants il y a quelques années, des productions à cinq fois supérieurs à ce chiffre ne sont pas rares. Des turbines à gaz d'un ordre de grandeur plus puissant font leur entrée sur le marché. Un nombre croissant de ces grandes turbines sont déployées avec des unités de récupération de chaleur dans des centrales électriques à cycle combiné revendiquant des rendements supérieurs à 60%.

Il convient également de noter qu'une turbine à gaz de 400 MW coûte nettement moins que deux turbines de 200 MW. La différence augmente régulièrement à mesure que la puissance des turbines plus grandes augmente. Lors de la construction de grandes installations de production d'électricité centralisées, il est plus économique d'utiliser les plus grands modèles. Cela

rend la situation du marché plus complexe. Une grande centrale électrique a besoin d'un réseau électrique de pointe pour distribuer l'énergie générée. Ce n'est pas disponible dans certaines parties du monde. Dans de tels cas, le coût d'établissement d'un tel réseau doit être inclus dans l'analyse économique du projet. Le coût en capital supplémentaire de l'établissement d'une capacité de production distribuée à l'aide de nombreuses petites turbines, peut être moins contraignant que les coûts de fourniture d'un réseau de distribution.

Il en va de même pour l'approvisionnement en carburant. Si le charbon est abondant et que l'infrastructure pour le transporter jusqu'au point d'utilisation existe déjà, ces facteurs peuvent l'emporter sur les avantages du gaz. Cela peut être un facteur dans l'approvisionnement continu des turbines à vapeur alimentées au charbon dans certaines régions.

Le Future À long terme, l'intensification de la demande d'énergie électrique continuera d'augmenter la demande mondiale des centrales électriques à turbine à gaz utilisant les dernières technologies. Ainsi, il est probable que le marché se redresse et les investissements devraient se concentrer sur les turbines à gaz industrielles avec les rendements les plus élevés. Cela peut être prévu dans des domaines tels que la Chine, la Corée du Nord, le Vietnam, l'Indonésie, la Thaïlande, le Brésil et le Moyen-Orient.

L'analyse du secteur est devenue plus complexe à mesure que les principaux turbines sont passés de techniques et économiques à politiques et environnementaux. Les objectifs déclarés comprennent la réduction des émissions et la réduction de l'utilisation des ressources en combustibles fossiles. Les subventions favorisant l'utilisation de ressources renouvelables et de carburants à faibles émissions faussent le marché, ce qui complique la relation entre la demande d'énergie et la capacité de production. Ces dernières années également, une part importante de l'augmentation de la demande d'électricité a été satisfaite non pas en augmentant la capacité de production, mais en améliorant l'efficacité du réseau.

Le développement des systèmes de contrôle modernes a également réduit la quantité de réserve de rotation en proportion de la capacité de charge de base. On pourrait avancer que le passage d'une simple relation bilatérale entre l'offre et la demande à la relation multilatérale actuelle, très complexe, est à l'origine des problèmes actuels. Avec autant de facteurs qui influencent le

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marché, il est important de reconnaître que le gaz l'approvisionnement en turbines n'est plus directement lié à la demande croissante d'électricité.

L'option d'obtenir des turbines à gaz supplémentaires est l'une des nombreuses qui existent. Le même effet peut être obtenu en convertissant une installation existante à cycle simple en cycle combiné grâce à l'installation d'un générateur de vapeur à récupération de chaleur (heat recovery steam generator HRSG) et d'une turbine à vapeur. Une approche indirecte peut consister à investir dans des subventions pour améliorer l'efficacité énergétique plutôt que dans de nouvelles installations de production d'électricité.

(*)Les chiffres incluent les filiales et les licenciés.

Stuart Slade est analyste principal des turbines à gaz industrielles et marines chez Fore-cast International. Cet article fournit des données compilées à partir du service d'informations et d'analyse Platinum 4.0 de Forecast International.

Carter Palmer est analyste de turbines à gaz industrielles et marines chez Fore-cast International, spécialisé dans les turbines à gaz et les micro-turbines.

— PAR STUART SLADE ET CARTER PALMER, FORECAST INTERNATIONAL

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Calendrier des événements

Middle East Energy Date/heure de l’événement

Du 03 au 05 Mars 2020

Description Middle East Energy, anciennement connue sous le nom de Middle East Electricity, offre à ses exposants l'accès à des milliers de clients potentiels à travers le Moyen-Orient, l'Afrique et le reste du monde. En tant que principal rassemblement des professionnels de l’industrie énergétique de la région, les entreprises peuvent s’attendre à trouver de nouveaux clients, à renforcer leurs relations avec les clients existants et à développer leur activité dans le MEA.

Emplacement Dubai World Trade Centre, Dubai, United Arab Emirates

Plus d’informations

https://www.middleeast-energy.com/en/home.html

10ème NAPEC ‘’North Africa Petroleum Exhibition and Conference’’

Date/heure de l’événement

Du 15 au 18 Mars 2020

Description NAPEC est le plus grand salon international des hydrocarbures et de l'énergie en Afrique et en Méditerranée, dédié au marché nord-africain, et aux activités de l'amont, du midstream et de l'aval (onshore & offshore) et de tous les fournisseurs de produits, services et technologies qui tournent autour de l'activité pétrolière et gazière. Un mélange unique de 650 opérateurs, sociétés de technologie et de services de 45 pays. Plus de 29 000 visiteurs professionnels du monde entier sont attendus.

Emplacement Centre international des congrès d'Oran Mohammed Ben Ahmed, Algérie

Plus d’informations

Lotissement Said Hamdine Cite 122/98 LOGTS AADL Bt A1 Et 1 Aprt 05 Bir Mourad Rais 16013 Alger Algérie +213 (0) 550 46 88 98 / +213 (0) 550 49 60 61 / +213 (0) 770 61 08

61 / +213 (0) 770 70 94 85 / +213 (0) 770 70 94 88 / +213 (0) 770 70 94 89 +213 21 54 15 46 contact@napec-dz.com www.napec-dz.com

ELECTRIC POWER Conférence et Exhibition Date/heure de l’événement

Du 14 au 17 Avril 2020

Description Créée en 1998, ELECTRIC POWER est la première conférence et exposition qui soutient la production d'électricité en Amérique du Nord et à travers le monde. Elle propose du contenu concret et des études de cas pour mieux vous préparer, préparer votre installation et votre infrastructure pour ce qui vous attend. Nous croyons en l'éducation, la formation et le développement des professionnels de l'énergie, des employés des centrales électriques, des étudiants et des fournisseurs de solutions qui font progresser l'industrie aujourd'hui.

Emplacement Centre de Convention de Colorado | Denver, Colorado

Plus d’informations

https://www.electricpowerexpo.com/

Références www.powermag.com https://dieselgasturbine.com https://www.eia.gov https://www.turbomachinerymag.com

La structure stratégie et veille assure la veille stratégique

(technologique, normative, concurrentielle,

réglementaire ...) au sein de la société algérienne de

production d'électricité, pour plus de détails, veuillez

contacter la structure stratégie et veille.

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SPE - Janvier 2020 -