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Énergie éolienne : les problèmes les plus courants des systèmes de mise à la terre

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Énergie éolienne : les problèmes les plus courants des systèmes de mise à la terre

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L'industrie éolienne est l'une des énergies renouvelables les plus compétitives en termes de coûts à l'échelle mondiale. Dans un monde de plus en plus interconnecté, le secteur doit continuer à innover, par exemple par le biais de la transformation numérique. Les technologies intelligentes collaborent à la résolution des problèmes auxquels, en raison de leurs caractéristiques et de leur emplacement, les parcs éoliens sont confrontés en ce qui concerne les systèmes de mise à la terre. C'est pourquoi Aplicaciones Tecnológicas S.A. propose des services professionnels pour les études géoélectriques et les projets de mise à la terre 4.0. De plus, le système Smart Earthing Monitoring System permet une surveillance centralisée et sans surveillance des systèmes de mise à la terre des éoliennes et de la sous-station du parc éolien.

Le Global Wind Energy Council (GWEC), dans son Global Wind Report 2023, souligne que nous sommes confrontés à une crise énergétique due aux prix élevés de l'énergie que le monde a connus depuis la pandémie de COVID-19 et après l'invasion de l'Ukraine par la Russie. Selon l'organisation, la crise est une conséquence du report de la transition énergétique, qui se fait d'ailleurs de manière aléatoire. En conséquence, les marchés restent dépendants de la volatilité des combustibles fossiles, soumis aux pressions géopolitiques et aux pratiques anticoncurrentielles.

Les énergies renouvelables sont le moyen le plus efficace d'atteindre l'autonomie et la sécurité énergétiques, de réduire les coûts de l'électricité et de décarboniser les systèmes énergétiques. La demande d'énergie renouvelable continue de croître et la majeure partie de cette croissance provient des secteurs de l'éolien et du solaire photovoltaïque.

En juin 2023, l'industrie éolienne atteindra une capacité installée mondiale de 1 térawatt (TW) en plus de 40 ans de développement. Au cours de ces quatre décennies, il a démontré qu'il s'agissait d'une technologie dotée d'un niveau élevé de résilience et de maturité, et qu'elle était l'une des sources d'énergie les plus compétitives en termes de coûts. En tant que telle, les prévisions du marché lui font jouer un rôle unique dans la transition énergétique.

D'autre part, les prévisions actuelles tablent sur une croissance exponentielle, de sorte que, dans sept ans seulement, la capacité déployée sera la même que celle installée au cours des 40 dernières années.

Le rapport mondial sur l'énergie éolienne 2023 souligne que le secteur éolien doit démontrer qu'il peut continuer à innover dans un monde de plus en plus interconnecté.

Dans le rapport mondial sur l'énergie éolienne 2022 de l'année précédente, l'accent a été mis sur l'innovation technologique comme l'un des principaux moteurs de la réduction des coûts à l'origine de son leadership, avec l'énergie solaire photovoltaïque, dans le secteur des énergies renouvelables. Dans le présent rapport, une attention particulière est accordée à la numérisation, car elle converge avec la décarbonisation dans le cadre de la transformation numérique rapide du système énergétique.

Le secteur expérimente le Big Data pour gérer la demande, améliorer la prévisibilité des conditions météorologiques et la réponse des énergies renouvelables, et permettre aux consommateurs de devenir des prosommateurs.

La numérisation et l'IA améliorent la performance des actifs renouvelables, réduisant les coûts d'exploitation et le coût nivelé de l'électricité (LCOE). L'IA peut optimiser la production et utiliser des algorithmes pour détecter les défaillances potentielles des équipements et effectuer une maintenance prédictive avant qu'elles ne deviennent des problèmes majeurs.

Chez Aplicaciones Tecnológicas, nous sommes conscients que les technologies intelligentes et la numérisation sont l'avenir et, pour cette raison, nous les avons intégrées dans nos domaines d'expertise, comme dans le cas des systèmes de mise à la terre. Dans cet article, nous expliquons comment les solutions de produits et de services de notre portefeuille résolvent les problèmes des systèmes de mise à la terre, en optimisant la sécurité et l'efficacité financière opérationnelle des actifs dans le secteur de l'énergie éolienne.

Service d'études géoélectriques pour optimiser la conception d'un système de mise à la terre

La résistivité électrique locale est un paramètre essentiel pour la résistance de la mise à la terre des éoliennes. La mesure de la résistivité du sol est donc nécessaire pour concevoir un système de mise à la terre sûr, car les éoliennes sont réparties sur de vastes zones présentant différents types et caractéristiques de sol.

Cependant, en raison de l'espacement entre les éoliennes, les caractéristiques du sol peuvent varier d'un endroit à l'autre. Par conséquent, la solution retenue dans un cas peut ne pas répondre aux exigences dans un autre cas.

Dans ces zones, une conception appropriée et individualisée du système de mise à la terre est essentielle pour garantir les niveaux de sécurité requis (tension de pas et de contact) ainsi que la valeur de la résistance de mise à la terre.

De préférence, la résistivité devrait être mesurée aux points où est installée une éolienne qui peut, en cas de défaut, générer un flux de courant dangereux vers le système de mise à la terre.

Toutefois, la conception d'un système de mise à la terre sans valeurs de résistivité réelles peut présenter un risque pour la sécurité en raison de l'utilisation de valeurs tabulées, qui peuvent être optimistes dans certains cas.

À Aplicaciones Tecnológicas S.A., nous avons développé une méthode qui optimise la prise de mesures pour l'étude géoélectrique du projet de parc éolien. Notre service professionnel utilise une technologie intelligente et des communications IoT. Les informations fournies par l'étude permettent de déterminer la disposition, la profondeur, le nombre et le type d'éléments du système de mise à la terre. Ainsi, les exigences initiales du projet, à la fois réglementaires, sécuritaires et fonctionnelles, peuvent être satisfaites.

Les problèmes les plus courants des projets de mise à la terre dans les parcs éoliens

Les prises de terre des parcs éoliens, comme celles de tout système électrique, doivent assurer le bon fonctionnement des dispositifs de protection et éviter les gradients de tension en cas de défaut qui pourraient endommager les équipements ou menacer la vie des personnes.

L'installation de systèmes de mise à la terre dans les parcs éoliens est souvent limitée par des facteurs topographiques. Ces facteurs font qu'il est difficile de dimensionner correctement le système de mise à la terre pour obtenir la faible résistance au sol de chaque éolienne et la résistance globale du parc éolien. Le principal défi auquel sont confrontés les bureaux d'ingénieurs et d'architectes est de trouver le meilleur compromis entre les propriétés techniques et les coûts, en fonction de l'application spécifique du système dans un terrain donné.

Par conséquent, la réalisation du projet de mise à la terre requiert des connaissances spécialisées afin de garantir l'efficacité, la sécurité et la fiabilité des systèmes de mise à la terre. Une conception et une exécution correctes permettent d'éviter les conséquences graves susmentionnées. En outre, toute adaptation ultérieure est compliquée lorsque l'installation est enterrée.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. offre un service professionnel de conception de mise à la terre 4.0. Notre service se différencie par la valeur ajoutée de la technologie intelligente dans la surveillance de la mise à la terre. La technologie SEMS (Smart Earthing Monitoring System), que nous expliquons dans la section suivante, permet la transformation numérique des systèmes de mise à la terre pour la sécurité et la continuité du service.

Le service professionnel de projets de mise à la terre 4.0 s'appuie sur une équipe technique d'experts et sur des outils informatiques de pointe.

Système de surveillance de la mise à la terre intelligent pour la mise à la terre 4.0

La surveillance du système de mise à la terre permet d'optimiser la sécurité et les coûts de vérification de la mise à la terre de la structure. Cela comprend la vérification réglementaire périodique, l'identification des connexions incorrectes, la continuité des écrans des câbles d'alimentation et la vérification de la continuité du câble de terre (évaluation de la rupture, du vandalisme, etc.). D'autre part, la vérification de la mise à la terre des équipements électriques facilite la vérification des conducteurs de terre des tableaux et des structures électriques.

Smart Earthing Monitoring System, développé par Aplicaciones Tecnológicas S.A., est un système de traitement distribué et de surveillance centralisée des points de mise à la terre. Il fonctionne en employant la collecte de données avec une sensorisation distribuée. Ces informations sont transmises via la connectivité IoT au centre de données sécurisé. L'algorithme d'intelligence artificielle avancé les traite pour fournir des diagnostics précis que l'utilisateur reçoit sous forme d'alertes multicanaux objectives.

En bref, le Smart Earthing Monitoring System transforme le système de mise à la terre en un énorme capteur permettant d'alerter à distance sur le fonctionnement de l'installation. En outre, notre technologie SEMS s'applique aussi bien aux parcs éoliens planifiés qu'aux parcs éoliens opérationnels.

Le SEMS peut déterminer la distribution du courant dans les différents nœuds du réseau, déterminer avec précision la résistance de mise à la terre de l'actif surveillé et évaluer l'état des écrans des câbles électriques.

L'industrie éolienne connaît une croissance rapide. Celle-ci s'accélérera à mesure qu'elle cherchera à se conformer à l'Accord de Paris, ainsi qu'à atteindre l'autonomie énergétique sans dépendre de la géopolitique des combustibles fossiles. Dans son processus d'innovation continue, les technologies intelligentes sont alliées pour résoudre les problèmes spécifiques de cette industrie.

Les solutions d'Aplicaciones Tecnológicas S.A. collaborent à la résolution des difficultés liées aux systèmes de mise à la terre des parcs éoliens afin d'atteindre une sécurité maximale et une efficacité opérationnelle et financière permettant de garantir le respect du retour sur investissement (ROI).

Si vous souhaitez en savoir plus sur les problèmes de mise à la terre auxquels l'industrie est confrontée et sur la manière dont les technologies intelligentes peuvent les résoudre, vous pouvez contacter nos experts en cliquant sur le lien suivant.

Références

Deshagoni, R. G. Design and Analysis of Earthing System for Wind Turbine Generators from Lightning Discharge Currents. (Victoria University of Wellington, 2020). doi:10.26686/WGTN.17143826.V1

Esmaeilian, Shayegani Akmal, y Salay Naderi, "Wind Farm Grounding Systems Design Regarding the Maximum Permissible Touch & Step Voltage". 2012 11th International Conference on Environment and Electrical Engineering (2012), p. 74-79

Hansen, Østergaard, y Christiansen, "System Grounding of Wind Farm Medium Voltage Cable Grids". In Nordic Wind Power Conference (NWPC) 2007

Kontargyri, Gonos, y Stathopulos, "Study on Wind Farm Grounding System". IEEE Transactions on Industry Applications (2015), 51 (6), p. 4969-4977

Lorentzou, Hatziargyriou, y Papadias, "Analyse des systèmes de mise à la terre des éoliennes". Conférence électrotechnique. MELECON 2000. 10th Mediterranean (2000), 3, p. 936-939