Groupes électrogènes et norme antipollution V : les changements pertinents à mettre en place

Conformément au règlement UE 2016/1628, les fabricants ne sont plus autorisés à produire des groupes électrogènes de niveau 3A depuis le 30 juin 2021. Néanmoins, la vente des machines déjà produites est encore autorisée jusqu’à la fin de l’année. La norme antipollution V est donc déjà en phase de démarrage. Selon la classe de puissance de la machine, il existe différents systèmes de posttraitement des gaz d’échappement. Il s’agit principalement d’éliminer les particules fines grâce à des systèmes de filtration mécaniques et de réduire les oxydes d’azote à l’aide d’un nettoyage catalytique sélectif par adjonction d’urée. Ce processus de nettoyage est connu sous le nom de sa marque, « AdBlue ».

Le traitement des gaz d’échappement utilisé dépend de la classe de puissance des générateurs. Alors qu’il suffit d'ajuster les réglages du moteur dans la plage de puissance inférieure, sur les machines d’une puissance d’environ 19 kW, il est nécessaire de travailler avec un régulateur de vitesse électronique, un catalyseur à oxydation et un filtre à particules. Quant à la catégorie de puissance de 56 à 560 kW, c'est le posttraitement complet des gaz d’échappement avec urée et filtre à particules qui est utilisé. Pour les machines plus puissantes encore, le filtre à particules peut être supprimé car la masse de particules produite est beaucoup plus faible en raison de la température de combustion plus élevée.

Le défi technique du filtre à particules consiste avant tout à recueillir la suie dans le filtre. Il est donc judicieux de réduire autant que possible la masse de particules produite lors du fonctionnement du groupe électrogène, sinon le filtre devra être nettoyé rapidement. Ce nettoyage nécessite l’interruption des travaux sur le chantier, voire l'arrêt dans le pire des cas. Le fonctionnement du générateur en sous-charge et la combustion du carburant inefficiente qui en découle entraînent un encrassement très rapide du filtre à particules.

L’une des solutions consiste à associer le groupe électrogène à un accumulateur. Celui-ci peut être chargé au cours de la journée, ce qui permet d’améliorer l’utilisation du groupe électrogène dans les phases où les besoins en électricité sont moins importants. Pendant la nuit, l’accumulateur peut alors prendre entièrement en charge l’alimentation électrique, par exemple pour l’éclairage du chantier. Du point de vue pratique, le profil de charge du groupe électrogène est de la forme d'une boîte. Cela signifie que son utilisation est uniforme et que la quantité d’énergie nécessaire est produite de manière plus efficiente et à un meilleur point de fonctionnement. Cela est également rentable sur le plan financier, comme le montre l’exemple suivant :

• Pour un générateur 80 kVA fonctionnant 24 h/24 dont environ 12 heures en sous-charge, les coûts de carburant sont d’environ 210 euros par jour. La combinaison avec un accumulateur  permet d’éliminer complètement la plage de sous-charge. La durée de fonctionnement du générateur n’est plus que de 11 heures. Les économies de carburant s'élèvent à près de 30 euros par jour. Mais le gain nettement plus important réside dans le fait que le groupe électrogène fonctionne de manière plus efficiente et prolonge ainsi considérablement sa durée de vie.

Pour un dimensionnement correct de l’alimentation électrique et l’utilisation d’un système hybride

générateur/accumulateur, il faut cependant connaître les besoins en électricité du chantier. C’est un problème, car de nombreux utilisateurs ne connaissent pas la manière dont se déroulent leurs profils de charge au cours de la journée. Cela s'explique souvent par le fait que les chantiers ont tous une configuration différente et qu’il n’est donc pas possible d’établir des profils globaux de consommation. Il est certain que tous les chantiers ne sont pas identiques, mais il existe toujours des applications similaires, ce qui permet d’identifier des groupes de méthodes de travail et de définir des types de chantiers. Selon le type, il est ensuite possible de dimensionner et d'utiliser l’alimentation électrique appropriée.

Un powermètre peut être un outil utile pour obtenir les données de consommation, par exemple. Le petit boîtier se connecte facilement et rapidement au groupe électrogène existant via sept lignes. Une carte mémoire enregistre alors la quantité d’énergie consommée à tout moment de la journée sur le chantier. Un fichier exploitable dans Excel est ensuite mis à disposition et représente de manière transparente la consommation sous la forme d’une courbe. La comparaison des graphiques permet d’identifier différents types de chantier auxquels on peut ensuite attribuer une alimentation électrique adaptée. Un powermètre permet également de vérifier ultérieurement si la configuration était correcte.

Bien entendu, la méthode de travail traditionnelle avec un seul groupe électrogène sera encore appliquée à l'avenir sur les chantiers. Mais l'alternative des systèmes hybrides composés de groupes électrogènes et d'accumulateurs est de plus en plus pertinente. Parallèlement, il existe d’autres solutions pour que l'approvisionnement énergétique soit efficient et adapté aux besoins.  Par exemple, deux petits générateurs, voire plus, peuvent fonctionner en parallèle et être contrôlés via un système de gestion de l'énergie. Les deux systèmes présentent des avantages et des inconvénients.

Toute l’intelligence du système hybride se trouve dans l’accumulateur qui décide du moment de la mise en marche du générateur. Le raccordement du groupe électrogène sert uniquement à assurer l'alimentation. Grâce à la connexion en série, la batterie est le facteur limitant du groupe électrogène, car seule une puissance limitée peut être diffusée. De même, la pleine puissance du système ne peut être obtenue que lorsque le groupe électrogène est en marche. De l’autre côté, la batterie chargée fonctionne même lorsque le générateur est éteint, ce qui permet de définir des temps de maintenance et de repos. En outre, d’autres sources d’alimentation peuvent être raccordées à l’accumulateur, par exemple un système photovoltaïque. La programmation peut déjà être effectuée en atelier, de sorte que le système peut être mis en service sur le chantier en moins de cinq minutes. Les modifications peuvent être effectuées via un système de maintenance à distance (GSM).

Dans le système de gestion de l'énergie, l’intelligence se trouve dans le système de bus qui connecte et commande les groupes électrogènes branchés en parallèle. Cela signifie que les générateurs peuvent être activés ou désactivés de manière dynamique. Cela nécessite toutefois une certaine préparation, car les machines doivent être paramétrées au préalable. Qui plus est, d’autres composants supplémentaires peuvent être nécessaires. Ainsi, les groupes électrogènes doivent être synchronisés au préalable, par exemple en cas d’exigences de charge soudaines et élevées, comme dans la construction de tunnels. Pour cela, un interrupteur principal supplémentaire peut être nécessaire. Dans l’ensemble, la gestion de l'énergie est plus complexe, mais plus flexible d’utilisation, également parce que le système peut être mis à l’échelle à volonté vers le haut et vers le bas.

En fin de compte, la gestion de l'énergie est surtout adaptée aux chantiers de grande envergure tels que la construction de tunnels, ou aux chantiers avec des exigences de redondance. En raison de la préparation plus complexe, les systèmes sont souvent utilisés pour des applications à long terme, le cas échéant en fonctionnant parallèlement au réseau. Le système hybride est prédestiné aux petites applications telles que les petits chantiers, l’exploitation d’une grue ou pour l'organisation d’événements, ainsi qu’aux zones où des temps de repos doivent être respectés.