Groupe électrogène

Qu’est-ce qu’un groupe électrogène ?

Le groupe électrogène est un dispositif capable de produire de l'électricité grâce à un moteur thermique, généralement alimenté par du diesel ou de l'essence. En simplifiant, il convertit l'énergie mécanique du moteur en énergie électrique utilisable. Ces machines sont essentielles dans les situations où l'alimentation en électricité est cruciale ou lorsqu'il n'y a pas de source d'électricité disponible, comme sur des chantiers de construction, lors d’événements en plein air ou pendant les pannes de courant. Les principaux utilisateurs englobent les professionnels dans les secteurs industriels et événementiels, ainsi que les particuliers désireux d’assurer une source de courant de secours pour leur domicile. Les usages varient, offrant de l'énergie pour alimenter des outils, éclairer des espaces, ou maintenir en fonction des équipements essentiels.

 

Le fonctionnement d’un groupe électrogène

Le groupe électrogène opère sur la base d’un principe relativement simple mais techniquement riche : la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique. En matière de fonctionnement technique, le processus débute avec le moteur thermique, alimenté par du diesel, de l'essence ou parfois du gaz naturel. Lorsqu’il est en marche, ce moteur entraîne un alternateur qui va générer l'électricité.

Dès que le moteur du groupe électrogène est démarré, il entraîne l'alternateur pour produire de l'électricité, qui est ensuite disponible pour alimenter divers équipements tels que des perceuses, des scies, des lumières, etc. La puissance produite, mesurée en kVA ou kW, doit être adaptée aux besoins du site pour éviter toute surcharge ou insuffisance de puissance.

La tension générée doit impérativement être régulée. Cela est accompli par un régulateur de tension automatique (AVR), qui assure que la tension de sortie reste stable et dans les limites acceptables, protégeant ainsi les appareils connectés des fluctuations dangereuses.

 

Les applications des groupes électrogènes

Secours en Cas de Panne de Courant

Les hôpitaux utilisent des groupes électrogènes de secours, parfois de 200 kVA ou plus, qui assurent une alimentation constante aux équipements vitaux, tels que les appareils de réanimation ou les systèmes de conditionnement d’air dans les salles d’opération.

Chantiers de Construction

Les grands chantiers emploient souvent des groupes électrogènes de type diesel pour leur robustesse. Ils sont cruciaux dans leur domaine pour alimenter divers outils et machineries, garantissant la continuité des opérations.

Événements Extérieurs

Les concerts en plein air utilisent des groupes électrogènes de 50 à 100 kVA, pour alimenter le système de son, les éclairages, et d'autres équipements essentiels, assurant le spectacle sans encombre.

Agriculture

Les exploitations agricoles utilisent souvent des groupes électrogènes biodiesel, qui peuvent soutenir les systèmes d'irrigation ou les installations de stockage de produits, préservant ainsi les récoltes.

Industrie

Les usines, en cas de panne, ont besoin d’un groupe électrogène de forte capacité, souvent supérieur à 500 kVA, pour maintenir en fonction les lignes de production, évitant des arrêts coûteux et préservant l’intégrité des processus.

Exploration et Exploitation Minière

Les sites éloignés nécessitent des groupes électrogènes, souvent dotés de systèmes de refroidissement robustes, pour fournir l'énergie suffisante pour les machines et les installations de vie dans des régions reculées.

Soutien au Réseau Électrique

Lors de pics de demande, les centrales électriques activent des groupes électrogènes, parfois de plusieurs mégawatts, pour prévenir les surcharges du réseau et garantir une alimentation stable à tous les utilisateurs.

Navigation Maritime

Les bateaux disposent de groupes électrogènes marinisés résistant à la corrosion pour alimenter les systèmes de navigation, de communication, et les installations de vie à bord.

Centres de Données

Des groupes électrogènes de secours avec démarrage automatique, protègent les données des Data Centers contre les pertes en maintenant les serveurs et les systèmes de refroidissement en fonction.

 

Les différents types de groupes électrogènes

Selon le Type de Carburant :

Diesel : Les groupes électrogènes diesel sont réputés pour leur robustesse et leur efficacité énergétique. Par exemple, un groupe électrogène diesel de 20kVA peut être employé pour alimenter un petit chantier de construction, garantissant la continuité de l'utilisation des outils électriques et de l'éclairage.

Essence : Les modèles à essence, souvent plus légers et portables, sont typiquement utilisés dans des contextes domestiques ou pour des activités de loisirs, comme le camping, fournissant par exemple l’énergie nécessaire pour faire fonctionner des lampes ou des petits appareils électroménagers.

Gaz : Les unités fonctionnant au gaz naturel ou au propane sont appréciées pour leur fonctionnement plus silencieux et sont souvent utilisées dans des environnements résidentiels, limitant les nuisances sonores pour les voisins.

Selon la Mobilité :

Portables : Les groupes électrogènes portables sont conçus pour être facilement transportables et sont idéaux pour des utilisations temporaires, par exemple pour alimenter un stand lors d'un événement en plein air.

Fixes/Stationnaires : Les modèles fixes, comme un groupe électrogène de 100 kVA, peuvent alimenter de plus grandes structures ou des bâtiments entiers en cas de panne de courant, assurant par exemple le maintien des opérations dans une usine ou une entreprise.

Selon la Fonctionnalité :

Monophasé : Ces générateurs sont souvent destinés à une utilisation domestique ou pour de petits commerces, garantissant par exemple que les appareils ménagers essentiels continuent de fonctionner pendant une coupure d'électricité.

Triphasé : Les groupes électrogènes triphasés sont utilisés pour des applications plus intensives, par exemple, dans l’industrie, alimentant de lourdes machines et équipements.

Selon la Mise en Marche :

Manuels : Ils nécessitent une action manuelle pour être démarrés, comme tirer sur une corde ou tourner une clé.

Automatiques : Ces modèles peuvent se mettre en marche automatiquement lorsqu'une coupure de courant est détectée, garantissant une interruption minimale de l'alimentation électrique.

 

Les avantages des groupes électrogènes

Alimentation Électrique Ininterrompue

Les groupes électrogènes fournissent une source d'énergie constante lorsqu'il y a des coupures de courant, avec des temps de démarrage souvent inférieurs à quelques secondes. Cela permet aux supermarchés, par exemple, de protéger les produits réfrigérés et congelés de la détérioration lors des pannes de courant.

Portabilité et Flexibilité

Certains modèles, notamment les versions insonorisées et mobiles, sont conçus pour être hautement portables et flexibles en termes d’installation. Par exemple, les organisateurs d'événements itinérants exploitent cette portabilité pour alimenter des stands dans divers lieux sans accès direct au réseau électrique.

Variété de Carburants

Ils peuvent fonctionner avec divers types de carburants tels que l’essence, le diesel, ou le gaz naturel. Par exemple, les installations industrielles optent souvent pour des groupes électrogènes diesel en raison de la durabilité et de l'efficacité énergétique du diesel.

Stabilité et Fiabilité de la Tension

Ils sont capables de produire une puissance stable et fiable, avec des fluctuations de tension minimales. Par exemple, dans les laboratoires de recherche où les appareils sensibles exigent une alimentation stable, cette fiabilité prévient toute variation qui pourrait compromettre les résultats des expériences.

Adaptabilité aux Besoins Énergétiques

Les groupes électrogènes existent dans une gamme étendue de puissances, allant de quelques kW à plusieurs MW. Les petits commerces, par exemple, peuvent opter pour un modèle de moindre puissance pour les éclairages et caisses, tandis qu’une usine nécessitera un groupe de plus grande capacité

Sécurité Augmentée

Ils offrent une alimentation de secours, sécurisant les fonctionnalités essentielles, comme l'éclairage de sécurité et les systèmes d'alarme. Dans les hôtels, par exemple, ils garantissent que les systèmes de sécurité et d'évacuation restent opérationnels, assurant ainsi la sécurité des résidents en cas de panne.

 

La capacité de carburant des groupes électrogènes

Petits Groupes Électrogènes Portatifs

Exemple : Certains modèles de 2 kW destinés à un usage domestique ou de camping ont un réservoir de 3 à 5 litres, qui offre plusieurs heures d’autonomie, dépendant de la charge appliquée.

Groupes Électrogènes de Taille Moyenne

Exemple : Les groupes électrogènes utilisés sur des chantiers de construction, souvent dans la gamme de 20 à 50 kW, présentent des réservoirs de carburant allant de 50 à 120 litres, qui assurent un fonctionnement continu durant une journée de travail.

Générateurs Industriels

Exemple : Les puissantes unités déployées dans des usines ou des data centers, telles que celles produisant 500 kW ou plus, nécessitent des réservoirs de 1 000 litres et au-delà, afin de garantir une alimentation électrique fiable pendant des périodes prolongées.

Groupes Électrogènes de Secours dans les Hôpitaux

Exemple : Les systèmes de sauvegarde dans les hôpitaux, par exemple de 300 kW, intègrent des réservoirs de 600 à 800 litres, qui assurent une autonomie de plusieurs heures à pleine charge, voire plusieurs jours en fonctionnement partiel.

Solutions de Génération d'Énergie à Grande Échelle

Exemple : Les installations de groupes électrogènes destinées à soutenir des réseaux électriques, parfois produisant plusieurs mégawatts, nécessitent des réservoirs de plusieurs milliers de litres afin de garantir une stabilité énergétique lors des pics de demande.

 

Calculer la puissance requise pour un groupe électrogène

Calcul de Base de la Puissance Requise

Le calcul de la puissance (exprimée en kilowatts, kW) commence par l'addition des puissances des appareils et machines que le groupe électrogène devra alimenter.

La formule simplifiée est :

Puissance totale requise (kW) = ∑ (Puissance de chaque appareil × Nombre d’appareils)

Considérations Importantes

Le démarrage des moteurs : Certains équipements, comme les pompes ou réfrigérateurs, nécessitent une puissance de démarrage plus élevée que leur puissance nominale.

Le facteur de simultanéité : Rarement tous les appareils sont utilisés simultanément. Un facteur compris entre 0,7 et 1, peut être appliqué pour affiner le calcul.

La puissance apparente et le facteur de puissance : Les unités sont cotées en kVa (kilovoltampères). La relation avec les kW est donnée par le facteur de puissance (FP).          FP : kW = kV A × FP

Exemple Pratique

Prenons l'exemple d'une petite entreprise qui utilise :

• 3 ordinateurs (200W chacun),
• 4 lampes LED (20W chacune),
• 1 réfrigérateur (150W, mais 300W au démarrage).

Le calcul de base serait : Puissance Totale = (3 × 200W) + (4 × 20W) + 300W = 990W

Pour une estimation plus précise, considérez :

Facteur de simultanéité : Si seulement 80% des appareils sont utilisés en même temps : 990W × 0,8 = 792 W.

Convertissez en kW : 792W = 0,792kW.

Résultat : Si ce groupe électrogène opère avec un facteur de puissance de 0,8, vous devez sélectionner un modèle avec au moins : Puissance Requise (kV A) = 0,792/0,8 = 0,99 kV A.

 

Les critères de choix pour un groupe électrogène

Évaluer vos Besoins en Puissance

Identifiez la somme des puissances (en watts ou kilowatts) des appareils à alimenter. Par exemple, pour une petite entreprise souhaitant alimenter des lumières, ordinateurs et une climatisation, additionnez les puissances nominales de tous ces appareils pour déterminer le minimum requis du groupe électrogène.

Type de Carburant Utilisé

Considérez les avantages et inconvénients de l’essence, du diesel, et du gaz. Par exemple, pour une utilisation intermittente et de courte durée, un groupe électrogène à essence peut être privilégié pour sa légèreté et facilité de transport.

Niveau de Bruit Acceptable

Les groupes électrogènes varient en termes de décibels produits. Par exemple, pour des événements en plein air, un groupe électrogène insonorisé est crucial pour ne pas perturber les festivités avec un bruit de fond constant.

Portabilité vs. Installation Fixe

Déterminez si le groupe électrogène doit être mobile ou installé en permanence. Par exemple, un camping-cariste privilégie un modèle compact et portable pour alimenter divers équipements lors de ses voyages.

Autonomie Souhaitée

L’autonomie varie selon la taille du réservoir de carburant et la consommation du moteur. Par exemple, un site de construction peut nécessiter un groupe électrogène avec une grande autonomie pour éviter des remplissages fréquents en milieu de travail.

Fonctionnalités supplémentaires

Examinez les caractéristiques additionnelles comme les démarrages électriques, les sorties multiples, ou les protections contre les surcharges. Par exemple, dans un contexte résidentiel, un groupe électrogène avec un système de démarrage automatique peut être privilégié pour une mise en route instantanée lors de pannes.

Maintenance et Support

Prenez en compte la facilité de maintenance et la disponibilité du support et des pièces de rechange. Par exemple, une grande entreprise peut favoriser un fournisseur offrant un contrat de maintenance et un support technique rapide pour minimiser les temps d'arrêt.

 

Le budget à prévoir pour un groupe électrogène

Taille et Puissance

Plus la capacité (exprimée en kilowatts ou kW) est importante, plus le prix est élevé. Un groupe électrogène de 10 kW, par exemple, coûte aux alentours de 3 000€ alors qu’un modèle de 50 kW peut s'élever à plus de 15 000€.

Type de Carburant

Les groupes électrogènes diesel tendent à être plus coûteux que leurs homologues à essence. Un groupe électrogène diesel de 20 kW, par exemple, coûte entre 7 000€ et 12 000€, alors qu’un modèle à essence équivalent sera légèrement moins cher.

Fonctionnalités Additionnelles

Les fonctionnalités comme l'insonorisation ou le démarrage automatique augmentent également le prix. Par exemple, un modèle de 30 kW standard coûte environ 10 000€, tandis qu’un modèle avec options supplémentaires peut atteindre 15 000€ ou plus.

Marque et Qualité de Construction

Les marques réputées ou les modèles conçus pour des applications industrielles ont un coût supérieur. Un groupe électrogène de marque premium et de 50 kW, par exemple, peut coûter jusqu'à 25 000€, voire plus.

Coûts d’Installation

L'installation, surtout pour les modèles fixes, inclut des coûts additionnels significatifs. Par exemple, l'installation d'un groupe électrogène résidentiel fixe peut ajouter de 1 000€ à 5 000€ au coût total, en fonction des spécificités du site.

Maintenance et Accessoires

Les coûts d'entretien et les accessoires comme les commutateurs de transfert ou les réservoirs de carburant additionnels influencent également le budget global. Par exemple, un commutateur de transfert automatique coûte entre 500€ et 2 000€.

Considérations Écologiques

Les groupes électrogènes conçus pour être plus écologiques ou répondre à certaines normes d'émissions peuvent être plus onéreux. Un modèle conforme aux normes d'émissions les plus strictes peut ajouter un supplément de 10-20% au prix.

 

Les accessoires pour groupes électrogènes

Les réservoirs de carburant supplémentaires pour permettre d’augmenter la capacité en carburant et donc l'autonomie du groupe. Un réservoir auxiliaire de 50 litres, par exemple, prolonge le fonctionnement du groupe de plusieurs heures.

Les kits de roues pour faciliter la mobilité des groupes électrogènes portables.

Des armoires de commandes qui fournissent un panneau de contrôle centralisé pour surveiller, gérer le fonctionnement du groupe électrogène, et suivre ses statistiques de performance, telles que la tension de sortie et la consommation de carburant.

Des commutateurs de transfert qui automatisent le basculement entre le courant du groupe électrogène et celui du réseau électrique.

Des capots de protection qui atténuent le bruit et protègent le groupe électrogène des intempéries et d'autres éléments. Par exemple, un capot en acier inoxydable avec doublure acoustique réduit le niveau sonore jusqu’à 15 dB(A).

Des filtres à air pour protéger le moteur du groupe électrogène contre les particules et impuretés. Les filtres HEPA peuvent capturer des particules aussi petites que 0.3 microns, préservant ainsi la santé du moteur.

Des câbles de raccordement pour connecter le groupe électrogène à divers équipements ou à un tableau électrique.

 

L’installation optimale d’un groupe électrogène

Éloignement des Zones Habitées

Considérer cette distance pour réduire le bruit et les vibrations dans les zones de vie.

Ventilation Optimale

Assurez un flux d'air suffisant pour éviter la surchauffe et évacuer les gaz d’échappement.

Accès Facilité

Mettez en place un accès aisé pour les techniciens lors des opérations de maintenance et de ravitaillement.

Protection Contre les Éléments

Prémunissez le groupe électrogène contre les intempéries et les éléments extérieurs. Un abri spécifique, isolé et imperméable, lui assure longévité et performance constante.

Sécurité

Assurez la protection avec un enclos verrouillable, par exemple, pour lutter contre les intrusions, prévenir les vols ou sabotages, ainsi que les accidents et respecter les normes de sécurité.

Conformité Légale

Respecter les régulations locales et nationales concernant l’installation des générateurs.

Connectivité aux Réseaux

Assurer une connexion stable et sécurisée au réseau électrique principal. Un système ATS (Automatic Transfer Switch), par exemple, assure une bascule sans heurt entre sources d'alimentation.

 

Les protocoles de sécurité pour groupes électrogènes

Installation Correcte

Le groupe électrogène doit être fixé de manière stable et être isolé pour prévenir les vibrations et les chocs électriques.

Ventilation Adéquate

Pour éviter l'accumulation de gaz d'échappement et les risques d'intoxication au monoxyde de carbone, le groupe électrogène doit être placé dans un espace bien ventilé.

Distance de Sécurité

L’unité doit être positionnée à une distance minimale de 20 mètres des zones résidentielles pour minimiser les nuisances sonores.

Utilisation d’Équipement de Protection

Pour se protéger lors de l’interaction, porter des protecteurs auditifs pour protéger l’ouïe des niveaux sonores élevés.

Gestion du Carburant

Manier avec prudence le carburant en remplissant le réservoir du groupe électrogène lorsqu’il est éteint et refroidi pour éviter tout risque d’incendie.

Stockage des Consommables

Entreposer le carburant dans un récipient homologué et dans un lieu sûr.

 

L’utilisation en intérieur des groupes électrogènes

La réponse prudente à cette question est non pour des raisons cruciales de sécurité.

Le groupe électrogène émet du monoxyde de carbone (CO) lors de la combustion du carburant.

Exemple : Un modèle standard de 8 kW produisant 3,6 kg de CO2 par kWh génère un niveau de CO qui dépasse rapidement les limites de sécurité dans un espace non ventilé.

Même un petit groupe électrogène de 2 kW doit être placé dans un endroit où l'air circule librement pour évacuer les émanations de gaz dangereux.

Son fonctionnement continu sans ventilation adéquate peut entraîner une surchauffe. Le groupe électrogène peut atteindre des températures qui dépassent les niveaux sécuritaires et causent des pannes

Mesures Alternatives

Si l’utilisation d’un groupe électrogène en intérieur devient impérative, comme dans certains environnements industriels ou en cas de situations d’urgence, des mesures strictes doivent être mises en œuvre :

Installer des systèmes d’évacuation des gaz vers l'extérieur.

Utiliser des ventilateurs puissants pour assurer une circulation d'air constante.

Mettre en place des détecteurs de monoxyde de carbone pour alerter en cas de niveaux dangereux.

Groupes Électrogènes d'Intérieur

Quelques technologies, comme les petits groupes électrogènes à piles, conçus spécifiquement pour un usage intérieur, existent. Par exemple, certains modèles utilisent une batterie lithium-ion, éliminant ainsi les dangers liés aux gaz d'échappement.

 

Les normes à respecter pour les groupes électrogènes

Normes Anti-pollution : Émissions et Bruit

Les groupes électrogènes en France doivent se conformer à la norme Euro V concernant les émissions polluantes.

Les normes NF EN ISO 8528-10 établissent les niveaux sonores acceptables pour les groupes électrogènes afin de limiter la pollution sonore.

Sécurité Électrique et Mécanique

L'observance de la norme NF C15-100 garantit la sécurité des installations électriques mobiles, y compris les groupes électrogènes.

Les utilisateurs doivent respecter les recommandations du fabricant et s'assurer que le groupe électrogène est placé dans un endroit adéquat, stipulé par la norme NF EN 12601.

Normes sur les Carburants

La réglementation française stipule des directives strictes concernant le stockage du carburant pour les groupes électrogènes, afin de prévenir les fuites et d'autres risques environnementaux.

Certifications Obligatoires

Les groupes électrogènes doivent porter le marquage CE, prouvant qu'ils respectent les exigences essentielles de la législation de l'UE en matière de sécurité, de santé, et de protection de l'environnement.

Équipements de Secours et Installations Fixes

Les groupes électrogènes utilisés comme sources de secours doivent adhérer aux critères spécifiés dans la norme NF EN 50171.

Maintenance et Contrôle

Un suivi régulier du groupe électrogène est impératif, notamment en respectant les instructions mentionnées dans le manuel d'utilisation et les recommandations des normes NF EN 50601 et NF EN 62040-3.

 

Le guide de dépannage pour groupes électrogènes

Démarrage Impossible du Groupe Électrogène

Si votre groupe électrogène refuse de démarrer, la batterie doit être le premier élément à vérifier. Assurez-vous qu’elle est bien chargée et que les câbles sont solidement connectés et sans corrosion.

Fluctuation de la Puissance

Une charge inégale ou une maintenance insuffisante peuvent entraîner des fluctuations de tension. Équilibrez-la pour éviter la surcharge d'un côté du générateur et faites effectuer un entretien professionnel pour assurer une distribution de puissance stable.

Surchauffe du Groupe Électrogène

Un niveau insuffisant de liquide de refroidissement ou un système de refroidissement défaillant peuvent entraîner une surchauffe. Vérifiez et ajustez le niveau du liquide de refroidissement et assurez-vous que le radiateur n'est pas obstrué.

Production Insuffisante d'Électricité

Un filtre à air sale ou un problème avec le régulateur de tension peuvent être en cause. Remplacez le filtre et faites vérifier le régulateur de tension par un professionnel.

Émissions de Fumée Excessives

La fumée peut indiquer une combustion incomplète du carburant. Réglez le mélange air-carburant et assurez-vous que le filtre à carburant et les injecteurs sont propres et fonctionnels.

Bruits Anormaux

Ils peuvent provenir de pièces desserrées ou usées. Inspectez et serrez les boulons desserrés et remplacez les pièces usées selon les indications du manuel.

 

Les conseils d’entretien pour un groupe électrogène

Plan d’Entretien

• Chaque jour d'utilisation, contrôlez les niveaux d’huile, le niveau de liquide de refroidissement et l'état général de l'appareil.
• Mensuellement, inspectez les niveaux de carburant et le système d'échappement.
• Trimestriellement remplacez les filtres à air, à huile et à carburant et assurez-vous que les connexions électriques soient sûres et solides.
• Annuellement faites une vérification complète, y compris du moteur, du système de refroidissement, du système de carburant, et des batteries.

Durée de Vie du Groupe Électrogène

Sa durée de vie varie grandement en fonction de son usage et de son entretien. Un modèle domestique dure entre 10 000 et 30 000 heures avec un entretien approprié, alors qu’un modèle industriel, soumis à une utilisation intensive, aura une espérance de vie de 10 000 à 15 000 heures.

Exemple Pratique : Considérez un groupe électrogène industriel. S'il fonctionne 400 heures par an et reçoit un entretien approprié, il peut durer entre 25 et 70 ans. Prenez également en compte des facteurs tels que les conditions climatiques, les surcharges régulières et le stockage inapproprié peuvent réduire cette durée.

Conseils pour Prolonger la Durée de Vie

Évitez de faire fonctionner régulièrement le groupe électrogène à sa capacité maximale.

Prévoir un stockage adéquat dans un endroit sec et à l'abri pour le protéger de l’environnement.

Utiliser un carburant propre et de haute qualité pour prévenir les dépôts dans le système de carburant.