Générateurs au gaz naturel ou au diesel pour la fabrication : coût, charge et fiabilité réels

Pour une usine de fabrication, la vraie question n’est pas de savoir quel carburant sonne le mieux dans une brochure de produit. La question est de savoir quel générateur assurera la production en cas de panne du réseau, lorsqu’un processus nécessite une alimentation continue ou lorsqu’une panne de service se transforme en un événement de plusieurs heures. Dans la plupart des cas, la réponse dépend de trois variables : la fréquence de fonctionnement du générateur, la rapidité avec laquelle la charge change et l'approvisionnement en carburant physiquement disponible sur le site. Un groupe électrogène diesel est généralement le choix le plus sûr pour le secours et le secours à charge variable. Un groupe électrogène au gaz naturel peut être le meilleur choix pour la production continue de charge de base lorsqu’une conduite de gaz public est disponible et que les émissions atmosphériques font partie du permis du site.

Cet article est destiné aux ingénieurs d'usine, aux gestionnaires d'installations et aux acheteurs de projets qui doivent comparer les deux options avec les conditions de fabrication réelles. Le but n’est pas de couronner un vainqueur universel. L'objectif est de vous offrir un cadre décisionnel qui réduit les risques d'approvisionnement, évite les inadéquations coûteuses en matière de carburant et vous aide à parler en toute confiance à un fournisseur de générateurs. De nombreuses usines de fabrication finissent par choisir le diesel car il est plus facile de justifier l’utilisation d’une alimentation de secours. Mais si votre chaîne de production fonctionne 24 heures sur 24 et que votre approvisionnement en gaz est fiable, le gaz naturel peut produire un coût par kilowattheure inférieur pendant la durée de vie de l'actif. Le choix ne concerne pas la préférence en matière de carburant ; il s'agit d'adapter le générateur à votre profil de production, aux contraintes de votre site et à votre budget de maintenance à long terme.

La décision commence par votre profil de charge, pas par l'étiquette du carburant

Les charges de fabrication ne sont pas uniformes. Un atelier d’emboutissage de métaux peut disposer de quelques grandes machines à presser qui démarrent et s’arrêtent par cycles. Une usine de transformation alimentaire peut faire fonctionner la réfrigération, les pompes et les convoyeurs de manière constante pendant des heures. Une usine chimique peut avoir des moteurs critiques qui ne doivent jamais perdre de puissance, même pendant quelques cycles. Les générateurs diesel et au gaz naturel fonctionnent différemment selon ces modèles de charge.

Les moteurs diesel sont utilisés dans des applications où des charges de bloc agressives se produisent. Lorsqu'un gros moteur démarre, le générateur doit maintenir la tension et la fréquence dans des limites acceptables. Les groupes électrogènes diesel sont généralement capables d’accepter un pourcentage élevé de charge nominale en une seule étape. Pour les applications industrielles, un générateur diesel peut gérer des changements de charge soudains avec moins de chute de tension et une récupération de fréquence plus rapide. La conception mécanique d'un moteur diesel et de son système d'air turbocompressé offre une réponse plus directe aux augmentations soudaines de la demande de couple.

Les générateurs au gaz naturel, en particulier les moteurs à gaz industriels à mélange pauvre, ont souvent une acceptation de charge en bloc moins agressive. Un moteur à gaz peut nécessiter une séquence de chargement par étapes pour permettre au rapport air-carburant de s'ajuster. Si votre processus de fabrication comporte de gros moteurs à induction qui démarrent simultanément, le générateur de gaz devra peut-être être surdimensionné ou associé à une étude de démarrage de moteur. Cela modifie le coût du capital et peut compromettre les économies de carburant.

C'est pourquoi le profil de charge doit passer avant l'économie de carburant. Si vous disposez d’une charge de base longue et constante, le gaz naturel peut offrir une excellente efficacité et des coûts d’exploitation inférieurs. Si vous disposez d’un générateur de secours qui fonctionnera 50 à 100 heures par an en cas d’urgence, le diesel reste le choix le plus pratique et le moins coûteux. Le générateur doit être adapté à la charge réelle à chaque fois, et le choix du carburant n'est qu'une partie de ce processus d'adaptation.

Ce que les générateurs diesel font bien dans un environnement de fabrication

Les générateurs diesel ont une longue histoire dans l’énergie industrielle. Le principe est simple : le gazole a une densité énergétique élevée, est facile à stocker sur site et permet une forte accélération du vide au plein chargement. Pour la fabrication, il ne s’agit pas uniquement de détails techniques ; ils affectent directement la capacité d'une usine à se remettre d'une panne de service public sans perdre de produit, endommager l'équipement ou retarder les expéditions.

L’un des avantages les plus importants du diesel est l’indépendance en matière de carburant. Un générateur diesel n’a besoin que d’un réservoir de carburant, d’une pompe de transfert et d’un contrat de fourniture. Le carburant peut être livré par camion et stocké dans une citerne. Il n’y a aucune dépendance à l’égard d’un pipeline qui peut ou non être présent à la limite du site. Cela rend le diesel attractif pour les usines isolées, les sites secondaires et les usines existantes où un gazoduc n’est pas disponible ou où l’approvisionnement en gaz n’est pas garanti.

Les groupes diesel sont également plus faciles à trouver dans une large gamme de puissances. D'une unité de secours de 100 kVA à un bloc de secours de plusieurs mégawatts, les fabricants proposent des packages diesel complets avec panneaux de commande, appareillage de commutation et systèmes de synchronisation. Pour une usine de fabrication qui souhaite une solution éprouvée dans un délai de livraison court, le diesel est souvent la voie la plus facile.

Le rendement énergétique d’un moteur diesel est également généralement supérieur à celui d’un moteur au gaz naturel à puissance équivalente. Un moteur diesel peut fonctionner avec une consommation de carburant spécifique aux freins inférieure sur une plage de charge plus large. Cela signifie que même si le carburant diesel coûte plus cher par MMBtu que le gaz naturel, le générateur diesel peut consommer moins de Btu par kilowattheure. Le coût net d’exploitation n’est donc pas déterminé uniquement par le prix du carburant ; il est déterminé par le produit du prix du carburant et de la consommation de carburant par kWh.

Pour les usines qui disposent déjà d'un stockage de diesel pour leur flotte de véhicules ou d'équipements mobiles, l'ajout d'un générateur diesel crée un système de carburant commun. Cela réduit la complexité de l’approvisionnement et garantit que le carburant est déjà géré pour d’autres actifs. Lorsqu'un générateur est soumis aux codes de prévention des incendies nationaux ou locaux, la conception, le confinement et la ventilation du réservoir de diesel sont familiers à la plupart des sociétés d'ingénierie et des inspecteurs.

Les équipements diesel sont également flexibles pour une expansion temporaire. Une usine peut initialement spécifier une unité diesel à châssis ouvert, puis ajouter ultérieurement un conteneur insonorisé si le bruit devient un problème. Le marché des produits diesel standard étant mature, des modifications personnalisées telles que la sortie haute tension, la mise en parallèle et la surveillance à distance sont facilement disponibles. Un fabricant peut proposer un portefeuille de groupes électrogènes diesel cela s'étend des petites unités de secours aux grands systèmes de secours, donnant à une usine un seul fournisseur pour de nombreux besoins en énergie.

Groupes électrogènes diesel de Jianghao avec une large plage de puissance Jianghao propose des groupes électrogènes diesel de 3 kW à 3 000 kW dans diverses configurations, y compris des types silencieux et conteneurs, utilisant des moteurs de confiance, adaptés aux besoins industriels de secours et d'alimentation mobile. Voir le produit →

Le compromis pratique est que la combustion du diesel produit des particules et des oxydes d’azote. Dans les zones non conformes, les générateurs diesel peuvent nécessiter un équipement de post-traitement ou être limités à une utilisation d'urgence. Ce n’est pas un mince problème pour les usines qui doivent renouveler leurs permis d’aération ou qui sont situées à proximité de limites résidentielles. Mais du point de vue de la fiabilité pure et de la réponse à la charge, le diesel reste le choix industriel par défaut.

Quand le gaz naturel devrait figurer sur votre liste restreinte

Les générateurs au gaz naturel ne sont plus une alternative exotique. Ils sont courants dans les industries où le gaz est déjà utilisé pour les chaudières, les fours, les séchoirs ou le chauffage des procédés. Si une usine dispose d'une conduite de gaz public et que le site permet à un générateur de consommer du gaz de manière continue, un appareil au gaz naturel peut réduire les coûts d'exploitation et améliorer le profil environnemental de l'installation.

Le plus grand avantage du gaz naturel est la disponibilité du carburant. Un raccordement par pipeline élimine le besoin de stockage de carburant sur site, ce qui réduit le risque de contamination du carburant, d'infiltration d'eau et de vol de diesel. La livraison du carburant est automatique une fois le compteur de gaz installé. Cela est important pour une usine qui souhaite éviter le fardeau opérationnel lié à la gestion des stocks de carburant. Cela est également important lorsqu'une usine fonctionne plusieurs heures par jour, car un petit réservoir de diesel peut s'épuiser rapidement lors d'une panne prolongée du réseau.

Le gaz naturel permet également une combustion plus propre en termes de particules. Il n’y a pas de suie, pas d’échappement diesel noir et aucun résidu de carburant sur l’équipement. Pour un campus de fabrication situé à proximité d’une zone résidentielle ou dans une région soumise à des limites strictes en matière de particules, les avantages visuels et réglementaires peuvent être significatifs. Les équipements au gaz naturel peuvent être installés dans un emballage fermé avec des exigences de permis d'air moins élevées, mais vous devez toujours tenir compte des émissions de NOx et du glissement de méthane en fonction de la conception du moteur et des règles locales.

Dans un environnement de production continue, un générateur de gaz naturel peut être utilisé comme source d’énergie principale plutôt que comme source d’alimentation de secours. Certains fabricants utilisent des appareils à gaz pour fonctionner en parallèle avec le réseau et profitent des prix plus bas du gaz. C’est ce qu’on appelle une application de tarification à la demande ou une production distribuée. Le générateur fournit une partie de la charge, réduit les importations de services publics et peut être expédié pendant les heures de pointe. Les aspects économiques peuvent être intéressants si le tarif du gaz est bas et si le service public local autorise un fonctionnement parallèle.

Un appareil au gaz naturel est également plus silencieux dans certains cas, car le processus de combustion est généralement plus fluide en régime permanent. Cependant, le bruit est plus souvent déterminé par l'enceinte que par le combustible. Une enceinte insonorisée bien conçue peut amener les unités diesel et à gaz à des niveaux de bruit similaires. Si votre site de fabrication nécessite une solution silencieuse pour les changements d'équipe ou les opérations de nuit, envisagez une groupe électrogène silencieux plutôt que de choisir un carburant uniquement pour des raisons de bruit.

Groupes électrogènes silencieux avec enceinte insonorisée Les groupes électrogènes silencieux de Jianghao sont dotés d'un boîtier en acier robuste de 2 mm avec une insonorisation multicouche, offrant des niveaux de bruit aussi faibles que 70 à 75 dB à 1 mètre, idéal pour les environnements sensibles au bruit. Voir le produit →

Le risque avec le gaz naturel est que la conduite de service public peut ne pas être dimensionnée pour un générateur, surtout si le service de gaz existant est uniquement destiné à un appareil de chauffage plus petit. Le générateur aura une forte demande en gaz et le service public devra confirmer que la pression et le débit sont adéquats. Si la pression de gaz disponible est trop faible, vous avez besoin d'un surpresseur de gaz ou d'une configuration de moteur à gaz différente. Cela ajoute de l'équipement et de la complexité au projet.

Lorsque la décision est prise d'utiliser le gaz naturel, la gamme de produits reste large. Un fabricant qui propose groupes électrogènes au gaz naturel peut fournir une unité adaptée aux exigences de tension et de contrôle du site. La clé est de sélectionner un moteur à essence qui correspond aux conditions de vitesse, de pas de charge et d’altitude de votre usine. Les moteurs à gaz ne sont pas tous pareils ; certains sont conçus pour une charge de base continue, tandis que d'autres tolèrent moins les températures ambiantes élevées et les variations rapides de charge.

Groupes électrogènes au gaz naturel de Jianghao pour une énergie plus propre Jianghao fabrique des groupes électrogènes au gaz naturel avec une large gamme de puissances et d'options de moteurs, offrant une alternative fiable au diesel pour les applications de charge de base continue et de secours d'urgence. Voir le produit →

Coût total : dépenses en capital, en carburant et en fonctionnement

Le coût est souvent la première question que se pose un directeur d’usine. La réponse honnête est qu’une simple déclaration « le diesel est bon marché » ou « l’essence est bon marché » n’est pas utile. Vous devez comparer le coût total de possession sur l’horizon prévu du projet. Cela comprend le groupe électrogène initial, l'infrastructure de carburant, les systèmes auxiliaires, la main d'œuvre d'installation, la maintenance annuelle et le carburant consommé sous des régimes de charge réels.

Les groupes électrogènes diesel ont généralement un prix d’achat inférieur à celui des groupes électrogènes au gaz naturel de même puissance. Un moteur diesel est construit autour d’un cycle de combustion plus standard et d’une chaîne d’approvisionnement mature. Le moteur à gaz, en particulier un moteur industriel à mélange pauvre, comporte davantage de composants tels qu'une carburation à gaz, des pots catalytiques, des systèmes d'allumage et une logique de contrôle plus développée. C’est pourquoi les appareils au gaz naturel comportent souvent une prime sur le devis initial de l’équipement.

C’est sur le prix du carburant que le gaz naturel peut gagner. Le gaz naturel est souvent moins cher par MMBtu que le diesel, mais le prix à la consommation dépend des tarifs locaux, des tarifs de pointe et du contenu énergétique du gaz fourni. Si une usine achète déjà du gaz dans le cadre d’un contrat industriel, le coût supplémentaire pour le générateur peut être inférieur à celui de l’achat de carburant diesel au prix de détail à la pompe. Cependant, le gaz n’est pas toujours bon marché ; en hiver ou lors de pics de demande, les prix du gaz industriel peuvent augmenter considérablement.

L’efficacité énergétique est le domaine où le diesel peut gagner. Un moteur diesel génère un kilowattheure avec un apport d’énergie thermique plus faible dans la plupart des cas. Les taux de chauffage approximatifs des grands groupes électrogènes diesel industriels sont souvent de 8 500 à 9 500 Btu par kWh. Les groupes électrogènes au gaz naturel à combustion pauvre peuvent avoir une puissance comprise entre 10 000 et 12 000 Btu par kWh. Cela signifie qu’une unité au gaz naturel a besoin de plus d’énergie combustible pour produire la même puissance électrique. Lorsque vous multipliez un taux de chauffage plus élevé par un prix du combustible potentiellement inférieur, le résultat est spécifique au site et parfois pas aussi unilatéral que prévu.

Pour comparer les coûts du carburant, vous devez utiliser vos propres prix locaux et non une moyenne nationale. Une méthode plus simple consiste à demander à chaque fournisseur de générateur une estimation de la consommation de carburant pendant les heures de fonctionnement que vous prévoyez de faire fonctionner. Multipliez ensuite par le coût réel du carburant livré. Pour une usine qui fait fonctionner un générateur de secours 100 heures par an, la différence de coût du carburant est généralement mineure. Pour une usine qui fait fonctionner un générateur de gaz pendant 6 000 heures par an, même une petite différence de coût par kWh peut avoir un impact financier important.

Stockage du carburant et contraintes du site : le coût caché

De nombreuses décisions d’approvisionnement échouent parce que les contraintes du site sont ignorées. Un générateur peut répondre à la norme kW, mais le site ne peut pas prendre en charge le système de carburant ou l'enceinte. Cela est particulièrement vrai dans les usines de fabrication plus anciennes où le raccordement aux services publics se trouve à l'arrière de la propriété et où le code de prévention des incendies local exige une distance entre le réservoir de carburant et le bâtiment.

Pour le diesel, il faut un réservoir de stockage, une zone de confinement, un point de remplissage, un système de surveillance de niveau et éventuellement une boucle de polissage du carburant. Le réservoir doit être dimensionné pour la durée d'autonomie attendue. Si une usine a une charge de processus critique de 1 000 kW et souhaite 24 heures de secours, la consommation de carburant à pleine charge pourrait atteindre des milliers de litres. Stocker autant de diesel nécessite de l’espace, des permis et un plan de prévention des déversements. La gestion du carburant est également une tâche de maintenance : le diesel peut se dégrader, absorber de l'eau et favoriser la croissance microbienne s'il reste inutilisé pendant de longues périodes. Un programme d’entretien régulier du carburant n’est pas facultatif pour les installations critiques.

Pour le gaz naturel, la principale contrainte du site est la canalisation d’alimentation en gaz. Le générateur a besoin d'un débit de gaz et d'une pression spécifiés au niveau du rail de distribution. Si le tuyau est sous-dimensionné, le générateur peut déclasser ou tomber en panne lorsque la charge augmente. Dans une usine de fabrication, l'équipement de traitement peut déjà consommer du gaz, le générateur doit donc être connecté à une conduite de gaz séparée ou à une branche dédiée avec une régulation de pression appropriée. Il s’agit d’une tâche d’ingénierie qui doit être définie lors de la phase de conception, et non après l’arrivée du générateur.

S’il n’existe aucune conduite de gaz public, le gaz naturel peut être fourni sous forme de gaz naturel comprimé ou de gaz naturel liquéfié. Le GNC nécessite un système de stockage à haute pression et un vaporisateur, et le GNL nécessite un stockage cryogénique. Ces options ajoutent des coûts d'investissement importants et nécessitent une formation des opérateurs. Pour la plupart des usines, le GNC ou le GNL ne sont compétitifs que lorsque les heures de fonctionnement annuelles sont très élevées et que les performances environnementales ou les économies sur le prix du carburant justifient la complexité.

Le diesel présente également des avantages dans des contextes extrêmes. Une usine située dans un endroit éloigné n’a peut-être pas accès à un gazoduc, mais elle peut organiser des livraisons de diesel auprès d’un fournisseur fiable. Si l'usine se trouve dans une zone où le temps est très froid, le carburant diesel peut être traité pour un fonctionnement à basse température. Le gaz naturel, en revanche, peut avoir des problèmes de pression du gaz, de condensat et de givrage du régulateur par temps froid, à moins que le système ne soit conçu pour cela.

Efficacité sous des charges de fabrication réelles

Les charges de fabrication fonctionnent souvent bien en dessous de la capacité nominale du générateur. Un générateur de 1 000 kW peut être dimensionné pour couvrir la charge de pointe, mais la charge moyenne en usine peut être seulement de 500 à 700 kW. Le générateur passera de nombreuses heures en charge partielle. Comprendre l’efficacité à charge partielle est plus important que l’efficacité à pleine charge dans de nombreuses applications.

Les moteurs diesel ont généralement une courbe de consommation de carburant plus plate. À 50 pour cent de charge, un générateur diesel peut consommer environ 60 à 70 pour cent du carburant qu'il consommerait à 100 pour cent de charge. Cela signifie que la consommation spécifique de carburant par kilowattheure livré, bien que légèrement supérieure à celle à pleine charge, n'augmente pas de manière spectaculaire. Les générateurs diesel sont donc pratiques pour les charges variables et pour les applications où le générateur fonctionne parfois à faible charge.

Les moteurs au gaz naturel, en particulier certains modèles à mélange pauvre, sont moins efficaces à charge partielle. Lorsque la charge diminue, le rapport air-carburant doit être ajusté et le système de contrôle peut brûler plus de carburant par kWh pour maintenir une combustion stable. Pour une centrale qui fait fonctionner un générateur de gaz à charge partielle pendant de longues périodes, le coût d’exploitation peut être plus élevé que ne le suggère un simple calcul à pleine charge.

C'est pourquoi les études de profil de charge sont précieuses. Une bonne étude enregistrera les kW, kVA, facteurs de puissance et démarrages de moteurs réels sur une semaine représentative. Il indiquera non seulement la charge de pointe, mais également la fréquence à laquelle le générateur fonctionne à 30, 60 ou 90 pour cent de charge. Ces données permettent de déterminer si le générateur doit être un groupe diesel, un groupe à gaz ou une paire d'unités plus petites en parallèle.

Si la centrale a une charge très variable, une stratégie courante consiste à dimensionner deux groupes électrogènes ou plus et à les faire fonctionner en parallèle. À faible charge, un seul ensemble fonctionne ; à charge élevée, les deux ensembles fonctionnent. Cela améliore l'efficacité à charge partielle car chaque générateur est plus proche de sa puissance nominale. Cette approche est particulièrement utile pour les générateurs de gaz naturel où l'efficacité de la charge partielle est un problème. Un système de mise en parallèle constitue un investissement rentable lorsque le générateur doit répondre à une charge de production fluctuante.

Émissions, permis et risques environnementaux

Les réglementations environnementales jouent un rôle de plus en plus important dans la sélection des générateurs dans le secteur manufacturier. Un générateur qui ne répond pas aux exigences du permis d'air peut retarder la mise en service, déclencher des amendes ou forcer une refonte après l'achat. Le profil d'émissions dépend du type de moteur, du profil de charge et des options de post-traitement des gaz d'échappement.

Les générateurs diesel présentent un ensemble de caractéristiques d’émissions bien connues. Ils produisent des oxydes d'azote et des particules. Dans de nombreuses régions, les générateurs diesel de secours sont exemptés de certaines exigences en matière de permis s'ils ne sont utilisés que lors de rares pannes. Mais ils sont toujours soumis à des limites d'exploitation raisonnables, et certaines installations doivent demander un permis si le générateur est utilisé pour des opérations non urgentes. Si vous envisagez d'utiliser le générateur pour réduire les pics ou répondre à la demande, vous devrez peut-être installer un post-traitement ou choisir un moteur produisant moins d'émissions.

Les moteurs au gaz naturel produisent beaucoup moins de particules. Le processus de combustion est plus propre et il n’y a aucune fumée visible. Cependant, les moteurs au gaz naturel produisent toujours des NOx et peuvent émettre du méthane non brûlé. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre, et certaines autorités environnementales commencent à prendre en compte les pertes de méthane. Dans un site qui suit les émissions de portée 1 ou de portée 2, les pertes de méthane pourraient constituer un handicap caché.

Pour les sites de fabrication situés dans des zones non conformes, le gaz naturel peut être un choix utile car il évite le recours à des filtres à particules diesel ou à une réduction catalytique sélective. Cependant, les moteurs à gaz à faible teneur en NOx peuvent avoir des besoins d'entretien différents et être plus sensibles à la qualité du carburant. Il s’agit d’un compromis qui doit être discuté avec le fabricant et avec un consultant local en qualité de l’air avant l’achat du générateur.

Un autre point à considérer est le permis de bruit. Un ensemble diesel à cadre ouvert peut produire 95 à 105 dB(A) à proximité de l'échappement, tandis qu'un silencieux et une enceinte de haute qualité peuvent réduire ce niveau à 65 à 75 dB(A) à distance. Les appareils au gaz naturel sont souvent perçus comme plus silencieux, mais la conception du boîtier est généralement le facteur dominant. Si l'usine est située à proximité d'une limite résidentielle, ce sont les spécifications sonores figurant dans le bon de commande, et non le type de combustible, qui détermineront si vous recevez une installation conforme.

Risque de maintenance, de durée de vie et de temps d’arrêt

C'est dans la maintenance qu'une décision concernant un générateur peut devenir coûteuse. Le coût d’un seul arrêt imprévu après une panne de générateur dépasse souvent les économies annuelles de carburant réalisées avec une option de carburant moins chère. La maintenance doit donc être traitée comme un facteur de risque et non comme une simple dépense d’exploitation.

La maintenance des générateurs diesel est familière à la plupart des installations industrielles. Les tâches comprennent les changements de filtre à carburant, les vidanges d'huile, les vérifications du liquide de refroidissement, l'entretien de la batterie, l'inspection des injecteurs et les tests de charge réguliers. Un générateur diesel bien entretenu peut être très fiable. Dans les applications de secours, les groupes diesel sont généralement testés en charge une fois par mois pour confirmer que le moteur est prêt à faire face à une urgence. Il s’agit d’une pratique standard pour les installations critiques.

La durée de vie d’un groupe électrogène diesel se mesure souvent en heures de fonctionnement. Un moteur diesel industriel robuste peut généralement fonctionner de 20 000 à 30 000 heures avant une révision majeure, en fonction de la charge, de la vitesse et de la qualité de l’entretien. On sait que certains moteurs dépassent les 40 000 heures dans des applications soigneusement gérées. Pour une usine qui ne fait fonctionner son générateur que quelques centaines d’heures par an, un groupe diesel peut durer des décennies.

L’entretien des générateurs de gaz naturel est différent. Un moteur à gaz à mélange pauvre utilise des bougies d'allumage, des bobines d'allumage et un carburateur à gaz ou un système d'injection. Ces composants nécessitent une inspection et un remplacement réguliers. Les bougies d'allumage peuvent devoir être changées toutes les 1 000 à 2 000 heures, selon le moteur. Le jeu des soupapes et l’état des soupapes d’échappement sont également critiques dans les moteurs à gaz. Les intervalles de vidange d'huile pour un moteur à gaz peuvent être plus courts que pour un moteur diesel en raison des caractéristiques de combustion et du potentiel de contamination de l'huile.

Pour les applications de base continues, le calendrier de maintenance d'un générateur de gaz naturel est gérable si l'usine dispose d'une équipe de maintenance qualifiée ou d'un contrat de service. Mais pour une usine qui ne dispose que d’un technicien formé au diesel, le passage au gaz peut créer un déficit de maintenance. Le réseau de service d'un fabricant doit être évalué avant l'achat. Si le fabricant peut soutenir le site avec des pièces de rechange, des diagnostics à distance et un service sur site, le risque est nettement inférieur.

Le risque d’indisponibilité est également lié à la disponibilité du carburant. Un générateur diesel peut fonctionner pendant des heures après une panne de réseau, mais si le réservoir de carburant est vide, l'unité s'arrête. Un générateur de gaz naturel dispose d’un approvisionnement illimité à partir du gazoduc, mais si le service public de gaz subit sa propre panne, le générateur est inutile. Certaines usines utilisent un générateur bi-carburant qui peut passer au diesel si la pression du gaz chute. Les systèmes bi-carburant augmentent le coût initial, mais ils peuvent être utiles pour les installations qui ne peuvent pas accepter l’interruption de leur charge de traitement.

Creux de tension, réponse transitoire et dimensionnement du générateur

Les moteurs industriels, les presses, les soudeuses et les compresseurs créent des charges transitoires. Lorsqu'un gros moteur démarre, le générateur subit une baisse de tension à court terme et un écart de fréquence. Si le générateur ne peut pas récupérer rapidement, la chaîne de production peut s'arrêter, les automates peuvent se réinitialiser et les moteurs peuvent perdre la synchronisation. Le générateur doit donc être dimensionné pour supporter la pire charge de démarrage, et pas seulement la charge en régime permanent.

Un groupe électrogène diesel a la réputation de fournir une réponse transitoire plus forte. Le moteur peut rapidement augmenter le débit de carburant et augmenter la pression pour répondre à la demande de charge. Cela donne au régulateur de tension plus de temps pour maintenir la sortie. Par exemple, un groupe électrogène diesel peut maintenir la tension à moins de 10 % lors d’une application de charge de bloc de 100 %. Les moteurs au gaz naturel peuvent présenter une chute de tension initiale plus importante et avoir besoin de plus de temps pour récupérer lorsque la charge est appliquée brusquement.

Ce n’est pas une règle universelle, mais c’est un modèle courant. La fiche technique du fabricant doit inclure les données de performances transitoires ISO 8528. Si votre installation dispose d'une séquence de démarrage des moteurs, demandez une étude de démarrage des moteurs au fournisseur. L'étude déterminera si un générateur de gaz naturel doit être surdimensionné pour gérer le courant d'appel. Le surdimensionnement d'un générateur de gaz peut éliminer l'avantage en termes de coûts d'exploitation en augmentant à la fois l'investissement en capital et en réduisant les pertes d'efficacité de charge.

Dans le secteur manufacturier, la qualité de la tension est également une préoccupation pour les machines CNC et autres équipements électroniques sensibles. Un générateur qui produit une chute de tension plus importante peut provoquer des déclenchements intempestifs. Certaines usines résolvent ce problème en utilisant un système UPS pour les contrôles critiques. D'autres utilisent un groupe électrogène avec un alternateur surdimensionné pour réduire la chute de tension. Les deux options doivent être prises en compte dans la conception globale du système.

Configurations personnalisées pour les usines de fabrication

Les installations de fabrication sont rarement simples. Une usine peut avoir besoin d'un générateur pouvant être mis en parallèle avec le service public, d'une sortie haute tension, d'un ensemble mobile pour un site auxiliaire ou d'une enceinte compacte insonorisée. Ces exigences ne sont pas toujours disponibles dans les produits du catalogue standard.

Si votre usine dispose d'un système de distribution d'énergie complexe, vous pourriez avoir intérêt à travailler avec un fabricant capable de fournir une conception de groupe électrogène personnalisée. Une conception personnalisée peut définir les caractéristiques électriques, le système de contrôle, les points d'alarme et la disposition physique avant la construction de l'unité. Cela permet de réduire les surprises lors de l'installation et garantit que le générateur peut être intégré à l'appareillage de commutation existant. Le fabricant peut également indiquer si le générateur doit être une seule grande unité ou un groupe en parallèle de petites unités.

Pour les installations qui doivent se connecter à un réseau de distribution moyenne tension, un ensemble de groupes électrogènes haute tension est souvent requis. Un ensemble haute tension comprend un transformateur élévateur, un disjoncteur haute tension, des relais de protection et des commandes qui permettent au générateur de fonctionner en parallèle avec le service public ou d'îloter l'usine. Il s'agit d'un domaine spécialisé dans lequel les capacités d'ingénierie du fabricant comptent plus que le type de carburant.

Une autre exigence courante dans le secteur manufacturier est la capacité de faire fonctionner plusieurs groupes électrogènes en parallèle. La mise en parallèle permet à la centrale d'adapter la production à la charge, d'augmenter la redondance et de réduire le sillage d'une seule grande unité. Si une usine dispose d'un processus continu qui ne peut pas tolérer un arrêt complet, un système en parallèle peut être mis en place de manière à ce que la maintenance sur un ensemble ait lieu pendant que l'autre ensemble continue d'alimenter la charge critique. Pour le diesel et le gaz naturel, un système parallèle ajoute de la complexité mais aussi de la flexibilité.

Les packages mobiles et auto-levants sont utiles lorsque le générateur doit être déplacé entre les halls de production ou déployé sur un site temporaire. Dans certaines usines, un générateur monté sur remorque est utilisé comme secours pendant qu'une unité permanente est en réparation. Le fabricant peut fournir un ensemble mobile avec une conception auto-élévatrice afin que l'usine puisse placer l'unité sans grue. Il ne s’agit pas d’un sujet de comparaison essentiel entre le diesel et l’essence, mais cela affecte la sélection finale car tous les types de carburant ne sont pas disponibles dans toutes les configurations.

Une liste de contrôle d'achat pratique pour votre usine

Avant d'émettre un bon de commande, utilisez la liste de contrôle suivante pour éviter les erreurs les plus courantes. La liste est intentionnellement pratique et peut être utilisée comme document de révision pendant le processus de passation des marchés.

1. Définir le mode de fonctionnement. Le générateur est-il destiné à une veille d'urgence, à une alimentation principale, à une charge de base continue, à un écrêtage des pointes ou à un fonctionnement parallèle au réseau ? Un générateur utilisé pour le secours d’urgence peut avoir des exigences en matière d’émissions et des protocoles de maintenance différents de ceux utilisés pour la production quotidienne.
2. Calculez les heures de fonctionnement annuelles prévues. Le coût annuel du carburant n’a de sens que lorsque vous multipliez le taux de consommation de carburant par le nombre d’heures réelles de fonctionnement du générateur. Une application en veille de 200 heures aura une sensibilité différente au coût du carburant qu'une application continue de 5 000 heures.
3. Demandez un profil de charge. Mesurez ou estimez la charge moyenne, la charge de pointe, le facteur de puissance et le kVA de démarrage du plus gros moteur. Déterminez également si une ligne de production peut être ré-séquencée pour réduire la charge de démarrage.
4. Confirmez la disponibilité du carburant. Demandez au service public de gaz si la pression et le débit du tuyau existant peuvent supporter le générateur. Si la conduite de gaz est trop petite, l’option gaz naturel peut nécessiter une conduite dédiée et un surpresseur. Pour le diesel, confirmez la taille du réservoir et le contrat annuel de livraison de carburant.
5. Vérifiez les permis locaux. Déterminez si le générateur peut être utilisé pour des événements non urgents limités, si un traitement ultérieur est requis et quelle limite de bruit s'applique à la limite de propriété. Incluez ces exigences dans le cahier des charges avant de demander un devis.
6. Évaluer l’accès à la maintenance. Confirmez que l'installation dispose de techniciens formés pour entretenir la plate-forme de moteur sélectionnée. Dans le cas contraire, renseignez-vous auprès du fournisseur sur la disponibilité d'un contrat de service local et sur le délai de livraison des pièces de rechange.
7. Comparez le coût total de possession. Demandez à chaque fournisseur une estimation du coût du cycle de vie comprenant le générateur, le système de carburant, l'installation, les commandes, la maintenance, la consommation de carburant et une valeur résiduelle projetée. Une légère différence dans la puissance nominale indiquée peut modifier considérablement le calcul des coûts.
8. Passez en revue le portefeuille de produits du fabricant. Un fournisseur capable de fournir plusieurs types de combustibles, plages de puissance et options de boîtiers vous offre plus de flexibilité si le projet change. Un fournisseur proposant une gamme de produits plus restreinte peut vous obliger à adopter une configuration sous-optimale.

Cette liste de contrôle doit être remplie par l'ingénieur de l'usine, le responsable des opérations et le responsable des achats. La décision n’est pas seulement technique ; cela affecte également les budgets annuels, le personnel et la conformité. En faisant participer les bonnes personnes à la conversation dès le début, vous réduisez le risque d’un ordre de modification tardif.

Recommandation finale : laquelle votre usine de fabrication devrait-elle choisir ?

Si votre usine recherche un générateur de secours classique qui peut rester inactif pendant la majeure partie de l'année et qui doit démarrer de manière fiable après une panne soudaine du réseau, choisissez le diesel. Le diesel offre un coût initial inférieur, une routine d'entretien familière, une forte acceptation des étapes de charge et la possibilité de stocker le carburant sur site. Il s’agit du choix le plus sûr pour les installations de fabrication qui ne sont pas déjà connectées à une conduite de gaz industriel.

Si votre usine dispose d’un approvisionnement stable en gaz naturel et que le générateur sera utilisé pendant des centaines d’heures chaque jour comme unité principale ou de pointe, le gaz naturel mérite une évaluation sérieuse. Un générateur de gaz naturel peut réduire les émissions de particules, simplifier le stockage du carburant et réduire les coûts de carburant par kWh lorsque les tarifs du gaz sont compétitifs. La clé est de vérifier la pression du gaz, d’inclure une étude de démarrage du moteur et de prévoir un budget pour les intervalles d’entretien plus courts d’un moteur à gaz.

Pour de nombreuses usines de fabrication, la décision n’est pas l’une ou l’autre. Un agencement courant est un générateur diesel pour la veille d'urgence et un générateur à gaz pour l'écrêtement des pointes du réseau ou une charge de base continue. Cela confère à l'usine la fiabilité du diesel pour les pannes de courte durée et la rentabilité d'exploitation du gaz naturel pour les applications de longue durée. Les deux systèmes peuvent partager la même philosophie de contrôle et être intégrés dans le même appareillage.

Quelques derniers avertissements pratiques : ne sélectionnez jamais un générateur sur la seule base d'une évaluation dans une brochure. Demandez toujours les données réelles sur les performances du site dans vos conditions d'altitude, de température et de charge. N’ignorez jamais le système de stockage de carburant ou d’approvisionnement en gaz, car c’est là que se produisent la plupart des dépassements de coûts des projets. Et ne laissez jamais un fournisseur modifier le type de carburant d'un devis sans lui demander de soumettre à nouveau les données de performances transitoires, les données de bruit et les données d'émissions.

Le générateur n’est pas la dernière chose que vous achetez ; c'est le point de départ d'un système électrique qui protège votre production et votre marge. Lorsque vous choisissez en tenant compte de votre profil de charge de fabrication réel et de la réalité du carburant de votre site, vous évitez l'erreur coûteuse de choisir le mauvais carburant sur papier et de le découvrir lors de la mise en service.