Solutions énergétiques intelligentes : Répondre aux besoins en électricité de 7,6 milliards de personnes

Le chiffre ci-dessus était la population mondiale de fin d'année 2018 et d'ici la fin de cette année, ce nombre augmentera de 82 millions ! Pour satisfaire les demandes en électricité de cette population en forte croissance, les entreprises de production d'énergie et les services publics optimisent régulièrement leurs méthodologies existantes.

L'amélioration des méthodologies de travail et des machines augmente l'efficacité globale des centrales, ce qui permet aux services publics de fournir de l'électricité à plus de personnes. Les systèmes SCADA et les contrôleurs logiques programmables (PLC) ont longtemps permis à ces entreprises de surveiller les performances et l'état des équipements et outils de leurs centrales électriques. Cependant, les systèmes SCADA sont moins interopérables et n'offrent pas de surveillance des schémas de consommation de l'électricité utilisée par les utilisateurs finaux.

L'avènement de l'Internet des objets dans le secteur de l'énergie a entraîné l'émergence de solutions énergétiques intelligentes. Ces solutions, alimentées par des capteurs IoT révolutionnaires et des capacités de télémétrie, offrent de grandes fonctionnalités à l'industrie de l'énergie en termes de surveillance des schémas de consommation, d'optimisation opérationnelle et de gestion de la performance des actifs.

Solutions énergétiques intelligentes :

Les solutions énergétiques intelligentes comprennent des dispositifs tels que les compteurs intelligents et les réseaux intelligents utilisés pour collecter des données pertinentes. Ces données comprennent des paramètres liés au flux d'électricité et peuvent varier de la performance des équipements à l'énergie utilisée par les consommateurs finaux. En analysant ces informations, un fournisseur d'énergie peut prendre des décisions éclairées pour gérer efficacement le flux d'énergie dans les trois verticales de la production, du transport et de la distribution d'énergie.

L'Internet des objets joue un rôle crucial dans le maintien du flux d'électricité à toutes ces trois étapes. Il permet aux entreprises d'énergie de gérer l'approvisionnement en électricité même aux heures de pointe et de réduire le gaspillage. Examinons en profondeur les avantages que l'IoT offre à toutes ces étapes.

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A. Production d'énergie :

Les équipements des centrales électriques doivent être efficaces pour réduire le gaspillage d'électricité. Cependant, les centrales souffrent de niveaux élevés de fiabilité et d'inefficacité dus à :

• L'utilisation d'actifs vieillissants et défectueux.

• Des procédures d'exploitation et de maintenance (O&M) inappropriées.

• L'utilisation incorrecte des données historiques associées aux actifs.

Ces aspects affectent drastiquement l'efficacité des équipements et machines. L'Internet des objets offre des solutions rentables aux entreprises de production d'énergie en améliorant leurs tâches d'O&M, améliorant ainsi la durée de vie de leurs actifs. En surveillant constamment le fonctionnement et la performance des équipements, le point de défaillance et le moment requis pour la maintenance peuvent être estimés avec précision.

1) Surveillance du temps de fonctionnement :

La surveillance du temps de fonctionnement fait référence à la période pendant laquelle l'équipement ou la machine fonctionne. Pendant que la machine fonctionne, différents paramètres sont mesurés pour définir sa performance et son état. Ces paramètres peuvent être utilisés pour estimer le moment de la panne de la machine et même planifier des tâches de maintenance conditionnelle, prédictive ou basée sur les risques.

2) Surveillance du temps d'arrêt :

La période pendant laquelle une machine est en maintenance ou simplement pas en marche est appelée son temps d'arrêt. En utilisant les données historiques de la machine recueillies par différents capteurs intégrés, une maintenance et des réparations appropriées peuvent être effectuées pour la remettre en état de fonctionnement.

En surveillant simultanément le temps d'arrêt et le temps de fonctionnement de divers équipements dans une centrale électrique, la disponibilité des équipements peut être déterminée. Les machines de secours peuvent ainsi être utilisées pendant les heures de pointe pour satisfaire la demande supplémentaire. Parmi les autres avantages de la surveillance de la disponibilité des équipements :

• Coûts de maintenance réduits.

• Fiabilité et efficacité améliorées des actifs.

• Inspection rapide et identification des sources de défaillance.

• Élimination des réparations d'urgence et des temps d'arrêt non planifiés.

B. Transport d'énergie :

Les systèmes de transport d'énergie s'affaiblissent et leur efficacité diminue après une utilisation prolongée. De plus, ces réseaux fonctionnent souvent avec des centrales électriques inefficaces ayant un faible rendement énergétique et des taux d'émission élevés qui réduisent davantage l'efficacité des systèmes de transport d'énergie.

Aujourd'hui, ces réseaux de transport traditionnels ont été remplacés par des versions améliorées intégrant l'IoT appelées réseaux intelligents (smart grids). Ces réseaux offrent un contrôle rapide à distance sur divers facteurs de transfert d'électricité comme la fréquence, la tension, le taux de rampe, etc. Ces réseaux offrent un système de dialogue bidirectionnel qui permet aux services publics et aux clients d'échanger des informations et de l'électricité presque instantanément.

Voici certains avantages que les réseaux intelligents offrent à un système de transport avancé :

1) Gestion des énergies renouvelables :

L'énergie générée à partir de ressources renouvelables est appelée énergie variable car elle varie avec les changements des conditions environnementales. Un système de transport intelligent peut détecter ces variabilités et équilibrer l'approvisionnement en énergie en extrayant l'électricité des centrales électriques traditionnelles.

2) Réduction des coûts opérationnels :

Les réseaux intelligents, avec l'aide des systèmes de distribution, peuvent mesurer la consommation d'électricité dans différentes localités et trouver la durée de pointe de consommation d'énergie. Sur la base de ces informations, les services publics peuvent décider du meilleur moment pour faire fonctionner les « centrales de pointe » (centrales utilisées pendant les heures de pointe) pour gérer l'approvisionnement en énergie pendant les heures de pointe. Comme cela réduit l'utilisation de centrales de pointe moins efficaces, les coûts opérationnels sont également réduits.

3) Gestion des actifs :

Un système de transport se compose de divers postes de transformation, transformateurs et lignes de transport. Ces équipements et actifs se dégradent et développent des défauts dus à la surcharge et au fonctionnement continu. Différents capteurs IoT peuvent être utilisés pour surveiller divers facteurs associés au fonctionnement des actifs afin d'identifier les risques de sécurité et les composants vulnérables. Cela améliore les tâches de maintenance et prolonge la durée de vie des actifs de transport.

C. Distribution d'énergie :

L'Internet des objets améliore encore les services de distribution et l'expérience client grâce aux réseaux intelligents et aux compteurs intelligents. Les compteurs intelligents sont une application de l'Internet des objets qui transmettent les données de consommation d'électricité d'un foyer au fournisseur de services publics. Les données peuvent également être consultées par le client via une application web ou même depuis la télévision.

Les compteurs intelligents ont permis le développement de systèmes de distribution intelligents offrant différents avantages dans le domaine de :

1) Reroutage et restauration de l'alimentation :

En raison de conditions environnementales soudaines et indésirables ou de surcharge, les systèmes de transport et les équipements peuvent être endommagés, limitant le flux d'électricité dans certaines zones. Il peut falloir un temps considérable pour réparer la panne et rétablir l'alimentation en électricité dans la zone. L'utilisation combinée des réseaux intelligents et des compteurs intelligents peut identifier un chemin distinct pour fournir de l'électricité et aider les services publics à réacheminer l'alimentation vers la localité souffrant de panne.

2) Solutions de gestion de l'énergie pour la maison :

Les appareils intelligents à domicile peuvent partager des informations avec les compteurs intelligents pour stocker et analyser les informations associées à la consommation d'énergie. Les compteurs intelligents transmettent ces données à une plateforme centralisée accessible même depuis une simple télévision. Ces données peuvent être utilisées par les consommateurs pour gérer la consommation d'électricité à la maison et ainsi réduire les factures d'électricité.

La prochaine étape pour répondre aux demandes en électricité :

Les solutions énergétiques intelligentes renforcent les processus de production, de transport et de distribution d'énergie. L'avènement de la technologie IoT dans le secteur de l'énergie a permis le développement de systèmes plus efficaces et fiables qui réduisent les pertes dans le flux d'énergie des centrales électriques aux consommateurs finaux. Cela permet aux services publics d'étendre la portée de leur réseau électrique vers des zones plus reculées et de se préparer à répondre aux besoins de la population mondiale en constante augmentation.