Tendances émergentes en matière de conception de systèmes électriques pour les infrastructures énergétiques en évolution
Selon l’étude de la National Electrical Manufacturers Association sur la résilience du réseau, la demande en électricité pour alimenter les foyers, les entreprises, les transports et autres aux États-Unis devrait augmenter de 50 % d’ici 2050. À l’échelle mondiale, la demande d’électricité a connu une croissance deux fois plus rapide que la demande énergétique globale au cours de la dernière décennie. Ce changement s’accélère à mesure que la demande mondiale pour les véhicules électriques augmente et que les consommateurs, les entreprises et les gouvernements cherchent des moyens plus durables de générer de l’électricité.
La conception de systèmes d’infrastructures énergétiques efficaces implique un juste équilibre entre les facteurs techniques, environnementaux et humains. Une conception réfléchie améliore non seulement la fiabilité du système, mais augmente également sa contribution à un avenir durable. Il y a cinq tendances que les opérateurs de réseaux et les ingénieurs en électricité doivent surveiller.
Des ressources énergétiques distribuées (RED) pour une meilleure résilience énergétique
Les RED sont des sources d’énergie localisées à petite échelle capables de produire, de stocker et de distribuer de l’énergie aux utilisateurs. Ils comprennent généralement la production d’énergie renouvelable comme l’énergie solaire ou éolienne, les systèmes de stockage d’énergie par batterie et un réseau de distribution. Les projets à grande échelle comme les bornes de recharge de véhicules de parc et les applications essentielles comme les centres de données et les services publics peuvent tirer profit de la technologie des RED pour améliorer la résilience et augmenter la fiabilité. Ces systèmes peuvent également réduire les coûts d’énergie en utilisant l’énergie stockée pendant des périodes où l’alimentation réseau est particulièrement coûteuse.
Le stockage d’énergie est essentiel dans les systèmes d’énergie distribuée pour séparer le temps de la production de l’énergie et de la consommation de l’énergie. Par conséquent, les systèmes de stockage d’énergie peuvent également jouer un rôle essentiel dans la préparation des systèmes d’énergie pour gérer les menaces environnementales et soutenir les gens dans les moments où l’alimentation réseau n’est pas disponible.
Les miniréseaux émergent comme des composants critiques de l’infrastructure
De nos jours, tout le monde doit penser aux miniréseaux. Que votre objectif principal soit l’électrification des véhicules de parc, le stockage de l’énergie sur batterie ou la technologie de refroidissement, chaque ingénieur doit réfléchir à la façon dont son expertise technologique s’intègre à un miniréseau. Pour les fournisseurs d’infrastructure de VE, comment allez-vous assurer une disponibilité de l’alimentation suffisante avec les centres de données et d’autres applications prenant plus de bande passante? Pour les fabricants d’origine d’appareils de stockage d’énergie sur batterie, vous assurez-vous que vos solutions peuvent être utilisées dans différentes applications de production d’énergie? Pour les ingénieurs du refroidissement, avez-vous l’expertise nécessaire dans les applications extérieures pour fournir des solutions de refroidissement liquide pour le stockage de l’énergie sur batterie?
La principale responsabilité du réseau électrique est d’assurer la disponibilité de l’énergie pour les communautés, mais l’augmentation des pressions sur le réseau en raison de la demande en électricité, du vieillissement de l’infrastructure, de l’intégration des sources d’énergie renouvelable, des événements météorologiques extrêmes et des menaces à la cybersécurité rend ce travail de plus en plus difficile. Les miniréseaux ont le potentiel d’atténuer ou de résoudre bon nombre des problèmes auxquels font face les infrastructures électriques modernes, mais ils exigent que les ingénieurs de diverses spécialités collaborent étroitement pour concevoir des systèmes efficaces, minimiser les risques et les retards et améliorer la sécurité. Les ingénieurs doivent comprendre ce qu’ils ne savent pas et établir de solides partenariats axés sur la conception de systèmes complets.
Augmentation des besoins en protection de l’environnement et du personnel
À mesure que les ouragans, les incendies et autres incidents météorologiques extrêmes deviennent plus courants, le monde doit prendre des mesures pour améliorer la résilience énergétique. Les pannes de courant causées par des conditions météorologiques extrêmes peuvent avoir une incidence sur les services essentiels comme les interventions d’urgence, les hôpitaux et les réseaux de communication.
Les systèmes d’énergie renouvelable sont encore plus vulnérables, car ils fonctionnent souvent dans des environnements difficiles et parfois rudes. Concevoir dans un esprit de durabilité environnementale est essentiel pour maintenir l’efficacité opérationnelle et la longévité. Les composants doivent être résistants aux intempéries pour supporter la pluie, la neige, l’humidité, les températures extrêmes et l’exposition aux UV. Pour les systèmes installés dans des zones côtières ou industrielles, les matériaux doivent être résistants à la corrosion saline ou à l’exposition aux produits chimiques.
La sécurité est également primordiale dans la conception et le fonctionnement des systèmes d’énergies renouvelables pour protéger le personnel lors de l’installation, de l’exploitation et de l’entretien. Les mécanismes de sécurité incluent la mise à la terre, la détection des défauts et les fonctions d’arrêt automatique en cas d’urgence.
Changement des besoins de service et d’entretien du réseau
Au fur et à mesure que le réseau change pour inclure davantage d’énergies renouvelables et de stockage d’énergie sur batterie, les besoins en matière de service et d’entretien changent également. Un système d’énergies renouvelables bien conçu doit pouvoir être entretenu et maintenu efficacement pendant toute sa durée de vie. Les composants modulaires simplifient les remplacements et les mises à niveau, réduisant ainsi les temps d’arrêt. Pour éviter les défaillances, il est important de définir des plans d’entretien et de mettre en œuvre des protocoles d’entretien prédictif basés sur les données opérationnelles. En outre, il est important de concevoir une disposition des composants électriques qui facilite l’accès aux composants clés pour les inspections et les réparations de routine.
Il est également important de concevoir les systèmes avec un étiquetage clair, des composants accessibles et des procédures de sécurité normalisées pour soutenir le personnel formé.De plus, les programmes de formation doivent être constamment remis à jour pour s’assurer qu’ils sont pertinents aux conditions actuelles auxquelles le personnel sera confronté sur le terrain.
Exigences en matière d’équilibre électrique pour les systèmes d’énergies renouvelables
Le maintien d’un bon équilibre électrique des systèmes d’énergie est une étape de base, mais qui ne peut pas être ignorée, car les systèmes d’énergie évoluent rapidement. Ce travail comprend le choix de composants qui relient au réseau l’équipement de production d’énergie renouvelable comme les panneaux solaires et les éoliennes. La norme UL1741 est une norme de sécurité clé qui régit les onduleurs, les convertisseurs et les contrôleurs utilisés dans les systèmes d’énergies renouvelables. La conformité à la norme UL1741 est essentielle pour les installations liées au réseau, car elle certifie que les composants répondent aux exigences de sécurité et de performances. La mise en œuvre d’une conception appropriée pour l’équilibre électrique des systèmes permet une conversion d’énergie transparente, limite les pertes et assure la compatibilité avec le réseau.
La conception de systèmes d’infrastructures énergétiques implique un juste équilibre entre les facteurs techniques, environnementaux et humains. En tenant compte des considérations présentées dans cet article, les ingénieurs peuvent collaborer avec leurs partenaires pour atteindre un rendement optimal du système tout en réduisant les risques et les coûts et en préparant l’infrastructure énergétique mondiale à un avenir plus durable.
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