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Référence
Gestion fiable d'un parc de centrales électriques

L'équilibrage de la puissance est indispensable lorsqu'il s'agit de compenser des déséquilibres aigus dans le réseau électrique – mais la commercialisation réussie de l'équilibrage de la puissance est un défi. L'alimentation électrique est soumise à des exigences élevées : elle doit être disponible de manière fiable et dans un délai très court. La coopérative d'électricité Trianel fait confiance aux solutions d'automatisation de WAGO pour l'exploitation de sa centrale électrique virtuelle : l'ensemble du système de communication fonctionne sur l'API de télécontrôle PFC200.

La transition énergétique s'accélère. Après la sortie du nucléaire, le gouvernement fédéral s'apprête à sortir de la production d'électricité à partir du charbon. Les premières centrales au lignite devraient être fermées d'ici 2022. Le vide ainsi créé est rapidement comblé par les fournisseurs d'énergie renouvelable, tels que les fermes solaires et les éoliennes, dont la part dans l'approvisionnement électrique devrait passer de 30 % actuellement à 80 % d'ici à 2050. Pour le système énergétique, cependant, cette transition vers l'éco-énergie est loin d'être facile. Comme l'énergie solaire et éolienne fluctue en fonction des conditions météorologiques, le réseau électrique doit être équilibré par une gestion intelligente de la charge afin de le maintenir en permanence à une fréquence stable de 50 hertz. Pour ce faire, les grands gestionnaires de réseaux de transport utilisent une « puissance d'équilibrage » ou une « réserve de puissance », qu'ils se procurent auprès de fournisseurs agréés. S'il n'y a pas assez de courant dans le réseau, ces fournisseurs injectent de l'énergie de réserve; en cas d'excès de puissance, ils prélèvent du courant. Cette gestion de la charge est possible grâce à l'utilisation de centrales électriques virtuelles, qui peuvent augmenter ou réduire leur production en l'espace de quelques secondes.

Avantages de la technologie de télécontrôle WAGO :

  • L'API de télécontrôle flexible PFC200 de WAGO offre la plus grande puissance de calcul dans l'espace le plus réduit
  • Accès sûr et économique à des installations éloignées, par exemple pour la surveillance des réseaux de distribution d'énergie
  • L'interface de commande à distance facile à utiliser offre un haut degré de cybersécurité

Une centrale électrique virtuelle composée de plusieurs centaines de systèmes

Afin de disposer à tout moment d'une énergie d'équilibrage suffisante, les opérateurs de réseaux procèdent à des enchères pour obtenir leur puissance d'équilibrage aux niveaux de réserve primaire, secondaire et tertiaire. Les offres les plus avantageuses sont retenues. La coopérative municipale de services publics Trianel GmbH d'Aix-la-Chapelle participe à ces ventes aux enchères quotidiennes et hebdomadaires en tant que l'un des principaux fournisseurs d'électricité en Allemagne. La société exploite un pool d'énergie d'équilibrage depuis 2013 et regroupe actuellement plusieurs centaines de systèmes d'une puissance totale de plus de 700 mégawatts. Le système comprend une grande variété de technologies de production et de stockage, ainsi que des consommateurs industriels. « Notre centrale électrique virtuelle est naturellement ouverte aux services publics municipaux ainsi qu'à tous les opérateurs de systèmes de production et de consommation appropriés. Ils sont connectés à notre système de contrôle et peuvent donc être utilisés automatiquement en cas de besoin », explique Nico Bürker de Trianel.

Des prix sous pression

Dans la pratique, les systèmes de biogaz, les installations de stockage et les autres systèmes liés à l'énergie fonctionnent comme d'habitude. Si l'opérateur du réseau demande une puissance d'équilibrage, un algorithme dans le système de contrôle sélectionne les systèmes appropriés et les contrôle depuis le centre de contrôle. Les centrales électriques virtuelles sont particulièrement aptes à amortir les fluctuations à court terme du réseau électrique, car elles bénéficient d'un haut degré de flexibilité grâce à la mise en commun de nombreux petits systèmes. Cependant, il devient de plus en plus difficile pour les opérateurs de fonctionner de manière économique. Alors que les prix de gros de l'électricité continuent de baisser, un nombre croissant de fournisseurs d'électricité tentent de rivaliser sur le marché de l'énergie d'équilibrage. Il en résulte une augmentation de l'offre et une baisse des prix. « Compte tenu des pressions croissantes sur les prix, l'efficacité est obligatoire pour nous », déclare Bürker.

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La polyvalence du télécontrôleur de WAGO, associée au service d'un fabricant réputé, a été décisive pour notre décision.

Nico Bürker, Trianel

L'accent mis sur le contrôle des systèmes

Trianel réagit en optimisant constamment les processus et la technologie dans sa centrale électrique virtuelle et dans ses stratégies de marketing. Une attention particulière est accordée aux contrôleurs de système, qui doivent fonctionner rapidement et en toute sécurité afin de garantir un contrôle et une surveillance sans faille des systèmes. Trianel relie les systèmes individuels à son propre système de commande en utilisant le contrôleur compact PFC200 de WAGO. L'avantage décisif : le contrôleur de WAGO combine une haute performance avec d'importantes fonctions de sécurité dans un boîtier compact. Il est ainsi devenu un acteur clé discret de la centrale électrique virtuelle; il transmet les données de sortie de courant étroitement synchronisées des membres du pool au centre de contrôle et reçoit en retour les besoins d'approvisionnement. « La polyvalence du télécontrôleur de WAGO, associée au service d'un fabricant réputé, a été décisive pour notre décision. Le fait que WAGO fournisse également une solution complète sous la forme d'une armoire de commande nous donne la possibilité d'accélérer la mise en service », déclare Bürker pour expliquer la décision d'utiliser la technologie WAGO.

Une multitude de fonctions dans un espace réduit

Dans les boîtes de dérivation pré-assemblées de WAGO, la configuration normale comprend l'API de télécontrôle 750-8202/025-001, ainsi qu'un routeur externe pour la transmission des données, des modules d'entrées/sorties numériques, des modules d'entrées/sorties analogiques, une alimentation électrique EPISTRON® COMPACT et un ensemble de borniers d'interface. Le PFC200 offre la plus grande puissance de calcul dans le plus petit espace grâce à son processeur Cortex A8. Deux ports ETHERNET et des interfaces supplémentaires, telles que CAN, PROFIBUS et RS-232/RS-485, sont disponibles pour la communication avec le système de contrôle. L'API de télécontrôle de WAGO est programmable selon IEC 61131. Il supporte aussi bien le protocole de télécontrôle IEC 60870-5-104 que le protocole sériel IEC 60870-5-101; la communication est conforme à l'IEC 61850. Outre la programmation du PFC200, l'environnement de développement CODESYS peut également être utilisé pour visualiser les processus.

Fiable – et sûr

Le contrôleur dispose de deux interfaces ETHERNET pour le protocole IEC 60870-5-104 basé sur TCP/IP et d'une interface série pour le protocole IEC 60870-5-101. Un outil logiciel est intégré pour faciliter l'établissement de la communication IEC. Le logiciel réduit également la tâche à un simple paramétrage des réglages individuels. Outre la diversité des fonctions, le PFC200 offre un niveau élevé de sécurité informatique – un aspect qui devient de plus en plus important pour l'approvisionnement en énergie. Le gouvernement fédéral vient de classer les réseaux et les systèmes de production d'électricité dans la catégorie des infrastructures critiques à la suite des nombreuses défaillances de sécurité informatique survenues l'année dernière. Grâce à l'API de télécontrôle de WAGO, un tunnel VPN peut être établi directement via OpenVPN ou IPsec afin de transmettre des données chiffrées au centre de contrôle. Un routeur VPN en amont n'est donc plus nécessaire.

Des partenaires pour les défis à venir

Cette solution a convaincu Trianel. La technique d'automatisation de WAGO joue également un rôle important dans les projets d'avenir de Trianel. L'entreprise est en train d'étendre son système aux fonctions de la réserve primaire. Cette forme d'énergie d'équilibrage doit être disponible pour le réseau dans un délai de trente secondes, contrairement aux réserves secondaires et tertiaires qui ont des exigences d'approvisionnement de cinq et quinze minutes respectivement. L'entreprise ne fournit actuellement que des réserves secondaires et tertiaires. « L'alimentation de la réserve primaire impose des exigences supplémentaires à l'API de télécontrôle en ce qui concerne les fonctions de mesure et de contrôle », explique Bürker. Il est convaincu que WAGO dispose de la bonne solution d'automatisation pour ces exigences plus complexes.

Auteur : Daniel Wiese

Photo : WAGO

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