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Aperçu
Les groupes électrogènes sont disponibles dans une large gamme de puissances. On trouve notamment des petits modèles portables pouvant fournir plusieurs centaines de watts, des groupes électrogènes montés sur chariot pouvant fournir plusieurs milliers de watts et des groupes électrogènes fixes ou sur remorque pouvant fournir plus d'un million de watts. Quelle que soit leur taille, les groupes électrogènes peuvent fonctionner à l' essence , au diesel , au gaz naturel , au propane , au biodiesel , à l'eau , au gaz d'égout ou à l'hydrogène . La plupart des petits modèles sont conçus pour fonctionner à l'essence, tandis que les plus grands peuvent utiliser différents types de carburant, notamment le diesel, le gaz naturel et le propane (liquide ou gazeux). Certains moteurs peuvent également fonctionner simultanément au diesel et au gaz ( fonctionnement bicarburant ).
Force motrice
Moteurs
De nombreux groupes électrogènes utilisent un moteur à pistons , alimenté par les combustibles mentionnés précédemment. Il peut s'agir d'une machine à vapeur , comme celles utilisées dans la plupart des centrales thermiques au charbon . Certains groupes électrogènes utilisent une turbine, à l'instar des turbines à gaz industrielles employées dans les centrales de pointe et des microturbines utilisées dans certains bus hybrides électriques .
La tension (volts), la fréquence (Hz) et la puissance (watts) du générateur sont choisies en fonction de la charge à connecter. Les groupes électrogènes portables peuvent nécessiter un conditionneur de puissance externe pour le fonctionnement en toute sécurité de certains équipements électroniques.
Les générateurs entraînés par un moteur et alimentés au gaz naturel constituent souvent le cœur des petites installations de cogénération (moins de 1 000 kW) .
pile à combustible
Type de sortie
triphasé
Aux États-Unis , seuls quelques modèles de générateurs triphasés portables sont disponibles. La plupart des générateurs portables proposés sont monophasés , et la majorité des générateurs triphasés fabriqués sont de gros groupes électrogènes industriels. Dans les pays où le courant triphasé est plus répandu dans les foyers, on trouve des générateurs portables d'une puissance allant de quelques kilowatts à plus de 100 kW.
Générateur onduleur
Les petits groupes électrogènes portables peuvent utiliser un onduleur . Les modèles à onduleur fonctionnent à un régime moteur plus bas pour produire la puissance nécessaire, réduisant ainsi le bruit du moteur et améliorant le rendement énergétique. Les groupes électrogènes à onduleur sont particulièrement adaptés à l'alimentation d'appareils électroniques sensibles, tels que les ordinateurs et les lampes à ballast, grâce à leur faible taux de distorsion harmonique .
La charge imposée au générateur électrique entraîne une diminution du régime moteur, ce qui a un impact négatif sur la fréquence et la tension du courant alternatif. L'utilisation d'un onduleur électronique pour produire le courant alternatif requis permet de stabiliser sa tension et sa fréquence sur toute la plage de puissance du générateur.
Un autre avantage réside dans le fait que l'électricité produite par le générateur entraîné par le moteur peut être un courant polyphasé à fréquence plus élevée et avec une forme d'onde mieux adaptée au redressement pour produire le courant continu alimentant l'onduleur. Ceci permet de réduire le poids et l'encombrement de l'appareil.
Un générateur-onduleur moderne typique produit 3 kVA et pèse environ 26 kg, ce qui le rend facile à manipuler par une seule personne.
Taille
Groupe électrogène stationnaire de taille moyenne
Le groupe électrogène stationnaire de taille moyenne présenté ici est un modèle de 100 kVA produisant 415 V à environ 110 A. Il est alimenté par un moteur Perkins turbocompressé de 6,7 litres et consomme environ 27 litres de carburant par heure, avec un réservoir de 400 litres. Au Royaume-Uni, les moteurs diesel fonctionnent au gazole non routier (GNR) et tournent à 1 500 ou 3 000 tr/min. L'électricité est alors produite à 50 Hz, la fréquence utilisée en Europe . Dans les régions où la fréquence est de 60 Hz, comme en Amérique du Nord, les groupes électrogènes tournent à 1 800 tr/min ou à un autre diviseur de 3 600. Un groupe électrogène diesel fonctionnant à son rendement maximal peut produire entre 3 et 4 kilowattheures d'énergie électrique par litre de gazole consommé, le rendement étant moindre à charge partielle.
Groupes électrogènes de grande envergure
De nombreux générateurs produisent suffisamment de kilowatts pour alimenter aussi bien une entreprise qu'un hôpital. Ces groupes électrogènes sont particulièrement utiles pour fournir une alimentation de secours aux entreprises qui subissent des pertes économiques importantes en cas d'arrêt dû à une coupure de courant imprévue. Par exemple, un hôpital a un besoin constant d'électricité, car plusieurs appareils médicaux vitaux fonctionnent à l'électricité, comme les respirateurs.
Une utilisation très courante est une locomotive diesel-électrique ferroviaire , certaines unités ayant plus de kW) .
De gros générateurs sont également utilisés à bord des navires à propulsion diesel-électrique . La tension et la fréquence peuvent varier d'une installation à l'autre.
Applications
Les groupes électrogènes sont utilisés pour fournir de l'électricité dans les zones non desservies par le réseau électrique (centrale électrique) ou lorsque l'électricité n'est nécessaire que temporairement. De petits groupes électrogènes servent parfois à alimenter les outils sur les chantiers. Les groupes électrogènes sur remorque alimentent des installations temporaires d'éclairage, de sonorisation, de manèges, etc. Un tableau de puissance permet de calculer la consommation électrique estimée de différents équipements afin de déterminer la puissance nécessaire pour un groupe électrogène portable.
Les groupes électrogènes sur remorque ou mobiles, notamment les groupes électrogènes diesel, sont également utilisés en cas d'urgence ou comme système de secours lorsqu'un système redondant est nécessaire ou qu'aucun groupe électrogène n'est disponible sur site. Pour un raccordement plus rapide et plus sûr, un tableau de raccordement est souvent installé près du tableau électrique du bâtiment. Ce tableau comprend des connecteurs, tels que des connecteurs à came. Il peut également comporter un indicateur de rotation de phase (pour les systèmes triphasés) et un disjoncteur. Les connecteurs à came sont conçus pour des systèmes de 400 ampères à 480 volts et sont utilisés avec un câble de type W 4/0 pour le raccordement au groupe électrogène. Les tableaux de raccordement sont couramment utilisés pour des applications de 200 à 3 000 ampères.
Les groupes électrogènes de secours sont installés en permanence et servent à alimenter immédiatement les charges critiques en cas de coupure de courant. Les hôpitaux, les installations de télécommunications, les centres de traitement de données, les stations de pompage des eaux usées et de nombreuses autres infrastructures importantes sont équipés de groupes électrogènes de secours. Certains de ces groupes électrogènes peuvent détecter automatiquement la coupure de courant, démarrer le moteur, fonctionner au gaz naturel, détecter le rétablissement du courant, puis s'arrêter automatiquement, sans intervention humaine.
Les groupes électrogènes privés sont particulièrement répandus dans les régions où l'alimentation électrique est instable ou inexistante. Les groupes électrogènes sur remorque peuvent être acheminés vers les zones sinistrées où l'alimentation électrique est temporairement interrompue.
Sécurité
Chaque année, l'utilisation incorrecte de générateurs portables entraîne des décès par intoxication au monoxyde de carbone . C'est pourquoi les autorités et les experts mettent en garde contre l'utilisation de générateurs à l'intérieur, dans les garages ou tout espace partiellement clos (y compris les sous-sols, les vides sanitaires, les remises, les enclos, les compartiments, ou à proximité de fenêtres, de portes, de bouches d'aération ou d'autres ouvertures), même si des mesures de ventilation sont prises (par exemple, en ouvrant les fenêtres, les portes ou les aérations). Un générateur portable de 5,5 kW produit autant de monoxyde de carbone que six voitures, et la concentration peut rapidement atteindre des niveaux mortels si le générateur est placé à l'intérieur. L'utilisation de générateurs portables dans les garages, ou à proximité de fenêtres ouvertes ou de bouches d'aération, peut également entraîner une intoxication au monoxyde de carbone.
De plus, le retour de courant est un autre danger fréquent lors de l'utilisation d'un groupe électrogène portable. Ce phénomène peut blesser les employés des services publics ou les personnes se trouvant dans d'autres bâtiments, et est par ailleurs illégal. C'est pourquoi les experts déconseillent de brancher les groupes électrogènes directement sur une prise murale. Avant de mettre en marche un groupe électrogène diesel ou essence, il est recommandé de s'assurer que le disjoncteur principal est en position « arrêt » afin d'éviter toute inversion du courant électrique.
L’évacuation des gaz de combustion extrêmement chauds des groupes électrogènes peut se faire par des cheminées à pression positive préfabriquées (conformes à la norme d’essai UL 103) ou par des tuyaux en fonte noire standard (norme Schedule 40). Il est recommandé d’utiliser une isolation pour réduire la température de surface des tuyaux et limiter l’apport de chaleur excessif dans le local technique. Des soupapes de surpression sont également disponibles pour soulager la pression due aux éventuels retours de flamme et préserver l’intégrité du tuyau d’échappement .