Rôle et fonctionnement d'un groupe électrogène

Qu’est-ce qu’un groupe électrogène ?

Il s’agit là d’un appareil de secours pour les activités qui requièrent de l'électricité quand l'alimentation principale est défaillante ou tout simplement absente. Il est donc beaucoup utilisé dans les zones qui subissent régulièrement des coupures de courant ou qui ne sont pas rattachées à un réseau électrique.

Par exemple sur les chantiers, cet appareil permet d'utiliser les appareillages électriques lorsque qu'il n'y a pas de source 220V à proximité.

En vacances, il est également très utile pour compléter la puissance électrique fournie par un camping car.

Comment celui-ci fonctionne-t-il ?

Cet appareil a pour énergie de substitution le carburant car il a besoin de produire sa propre électricité en autonomie, celle-ci provenant d’un alternateur ou d’une génératrice.

Dans les lieux importants comme les hôpitaux, les bases militaires, les aéroports… qui ne peuvent pas se permettre d’être en panne de courant, des modèles fixes de groupe électrogène sont présents.

Quant aux milieux industriels, il est courant de trouver des groupes électrogène dit d’appoint c’est à dire mobiles et déplaçables.

Le besoin en énergie augmente

Pour EDF il est de plus en plus difficile de produire assez d’électricité. Certains médias disent que des délestages seront peut-être une option à l'avenir.

Un groupe électrogène est donc la bonne solution pour parer à ce problème que vous soyez particulier ou professionnel.

Choisir son groupe électrogène, quels critères ?

Définir ses besoins

En admettant que l’appareil soit utilisé comme générateur de secours pour votre maison, il faudra vous dirigez vers un groupe muni du système de régulation Inverter qui vous offrira une tension stable. Ce système peut être utilisé pour alimenter de petits appareils comme un ordinateur ou une télé.

Si vous voulez vous servir de votre groupe électrogène avec beaucoup plus d'intensité, il faudra opter pour un modèle diesel, bien plus efficace.

Prix d’un groupe électrogène

Le prix dépend évidemment du modèle choisi. Un appareil fait pour servir à l'intérieur d’une maison (ou si il est insonorisé) coûtera entre 4000 et 8000 euros tandis que le prix d’un modèle de chantier (mobile) variera entre 400 et 4000 euros et enfin les modèles les plus chers dit triphasés ou d’autres groupes pour chantier coûteront entre 4000 et 20 000 euros.

Consommation du groupe électrogène

Cet instrument peut travailler en autonomie entre 4 à 12h selon le modèle choisi. Pour éviter de faire le plein de carburant trop souvent, il faudra réussir à associer ce temps d’autonomie avec ses besoins.

Niveau sonore de l’appareil

Le dernier critère important de votre choix sera le son émis par ce groupe électrogène. Pour un appareil qualifié comme silencieux le niveau sonore émis est de 60 à 90 décibels.

Comment choisir la puissance ?

Pour choisir la puissance de votre groupe électrogène, vous devez premièrement connaître la puissance nominale des équipements qui seront actifs en même temps mais également leur puissance maximale comme au démarrage de l’appareil qui peut être trois fois supérieur à la puissance de base (nominale).

Le groupe électrogène doit donc être en mesure d’approvisionner la puissance maximale consommée par l’ensemble des équipements qui doivent démarrer en même temps. Pour ce qui est des équipements comme l’éclairage, la télévision, les petits appareils électroménager,... qui sont dits résistifs il faut rajouter un coefficient de 30% pour être sûr de ne pas avoir de problèmes.

Selon le type d’alimentation les indications ne seront pas délivrées de la même manière, en effet dans le cas d’une alimentation triphasée, la puissance sera montrée en kilo volt-ampère (kVA) : c’est la puissance apparente.

Contrairement à une alimentation en courant continu (ou en monophasée) où la puissance est noté en kW : c’est alors la puissance active. Si vous voulez convertir des kVA en kW (puissance apparente en puissance active) il faut savoir qu’il vous faudra multiplier la puissance apparente et le cos f (cosinus phi) de votre appareil comme dans l’exemple suivant : 1kVA x 0.8 = 800 W (Le cos f est souvent de 0.8 sur un groupe électrogène).

Les différents types de motorisation d’un groupe électrogène

Il existe trois types de moteurs (thermiques) au sein des groupes électrogènes.

Le moteur à essence est souvent utilisé dans des groupes électrogènes peu encombrant et silencieux. Il délivre un courant monophasé et sont généralement de faible puissance (6 kW).

Les appareils muni d’un moteur diesel sont quant à eux destinés à une utilisation continue (sur les chantiers par exemple). Ils consomment moins que les groupes électrogènes dotés d’un moteur à essence (de même puissance) et sont plus polyvalents en termes de courant (monophasé, triphasé ou mixte).

Dans les cas où vous avez une alimentation en gaz, vous pourrez vous diriger sur des groupes électrogènes au gaz. Ils sont moins polluants et bruyants que les moteurs à essence et diesel mais également plus économiques.

Disposant d’un courant monophasé ou triphasé leurs puissance peut atteindre 12 kW. Si vous voulez une puissance maximale vous pourrez opter pour les groupes électrogènes à turbines qui sont aussi bien pour des montées en charge rapides que pour un besoin constant en électricité.

Monophasé ou triphasé, comment choisir ?

Si vous voulez acheter un groupe électrogène pour une utilisation domestique il sera préférable de choisir un appareil délivrant un courant monophasé qui peut atteindre 18 kW.
Au contraire pour une utilisation professionnelle vous devrez choisir un groupe électrogène triphasé qui permet de fournir plus de puissance et donc d'alimenter plus de machine. Des prises monophasées peuvent être présentes sur des groupes électrogènes triphasés. Il faut absolument respecter la puissance maximale et l’équilibre entre les phases du groupe électrogène en répartissant les appareils sur les trois prises en fonction de la puissance qu’ils consomment, et dans le cas général, peu importe le nombre de prises, il ne faut jamais dépasser la puissance maximale du groupe électrogène.

Les autres aspects à prendre en compte

Le bruit

Pour votre confort ou celui des personnes proches il vous faudra faire attention au niveau sonore de votre appareil, en effet les groupes électrogènes puissant peuvent atteindre 100 décibels. Si vous ne souhaitez pas être dérangé par celui-ci, optez pour un groupe électrogène insonorisé.

Le refroidissement

Les plus gros groupes électrogènes sont souvent équipés d’un système de circuit de refroidissement liquide contrairement à ceux de faible puissance qui ne refroidissent que grâce à l'air. Il est parfois indiqué le temps nécessaire au refroidissement ou le temps de repos dont a besoin l’appareil s' il n’est pas destiné à une utilisation continue.

Régulation de la tension

Le système de régulation de la tension n’est pas forcément présent dans un groupe électrogène. Ce système empêche la dégradation des appareils branchés, en particulier s' ils sont fragiles face aux surtensions. Donc, pour le bon fonctionnement de vos appareils il est fortement conseillé d'utiliser un groupe électrogène muni d’un régulateur de tension.

Déplacer son groupe électrogène ?

 La possible mobilité de votre groupe électrogène dépendra du type d’appareil que vous choisirez. Les modèles dits portables (les plus petits) font environ une vingtaine de kilos. Les modèles un peu plus gros sont dits mobiles et sont donc généralement équipés de roues. Les plus gros et puissants groupes électrogènes sont quant eux conçus pour être déplacés à l’aide d’un chariot élévateur. Certains appareils ne sont simplement pas faits pour être déplacés, on les appelle modèles stationnaires.

Prix d’un groupe électrogène

Le prix d’un groupe électrogène est extrêmement variable. Par exemple pour un moteur à essence avec une puissance nominale entre 0,7 et 2 kW et une sortie monophasée il vous faudra investir entre 200 et 1500 euros dans votre groupe électrogène alors qu’avec un moteur diesel une puissance nominale de 12 à 250 kVA et une sortie triphasée le prix variera entre 4 000 et 20 000 euros. Pour finir, avec un appareil muni d’un moteur à gaz déployant une puissance nominale de 7 à 16 kW et avec une sortie monophasée il faudra compter entre 4 000 et 8 000 euros.

Des équilibres capitaux

Voyons maintenant plus en détail le fonctionnement d’un groupe électrogène. Il faut savoir qu’il existe deux équilibres basiques : la tension et la fréquence.

Le moteur régule en permanence l’injection pour la fréquence afin que la puissance générée soit égale à la puissance absorbée. Si la production est trop élevée alors la fréquence augmente et vice versa.

L’alternateur, lui, ajuste sans cesse l’excitation pour la fréquence pour que la puissance réactive générée soit égale à la puissance réactive absorbée. En cas de surproduction la tension monte et au contraire en cas de trop faible production la tension baisse. Le courant est la grandeur qui caractérise l’alternateur.

Les capacité de surcharge sont bien plus élevées que pour le moteur malgré les limites de l’excitatrice pour ce qui est du minimum et maximum d’induction. Ce paramètre n’est pas anodin, le groupe sera en sous-fréquence si la puissance active délivrée est insuffisante. Par contre si la puissance notée sur l’alternateur est dépassée par la puissance apparente, alors l’alternateur sera en surcharge. Pour ce qui est des petits groupes, si le manque de puissance est trop important alors la tension peut atteindre zéro V.

Différentes façons d’utilisation

Production autonome d’énergie

Cette utilisation est présente pour les lieux où le réseau de distribution publique est absent et impossible à mettre en place à cause du type de terrain ou d’environnement (montagnes, îles...). Dans ce cas-là le groupe électrogène sert à la production énergétique en servant un réseau de distribution.

Production de pointe

Ces groupes électrogènes sont dédiés à approvisionner le besoin en électricité du réseau public. Dans le cas normal où EDF est le réseau public alors le groupe électrogène est dans un état de “repos (stand by)”, il n’est actif qu’en cas d’un besoin de compensation des pointes électriques. Ce système est appelé fonctionnement EJP.

Production de secours

Comme le nom l'indique, la production de secours est utilisée en cas de défaillances de l’alimentation précédentes (réseau public par exemple). Ces appareils sont programmés pour qu’il s’active dès qu’une défaillance du réseau est détectée. On retrouve ce type d’appareils dans les bâtiments publics où le manque d’alimentation de ceux-ci peuvent conduire à une mise en danger de vies humaines ou en cas de perte de productivité (EHPAD, hôpitaux, Centres de données...).

Production de secours inversé

Dans les situations dans lesquelles la production d'électricité est constamment critique comme les lancements de fusées où l'éclairage de sites publics l’alimentation est principalement fourni par le groupe électrogène mais en cas de panne ou d’une quelconque panne la prise en charge de l’alimentation est assurée par le réseau public.
Ce groupe est utilisé dans les grandes entreprises pour maximiser leurs revenus. Attention à ne pas l’utiliser comme générateur de secours, cela peut s’avérer très dangereux.

Refroidissement du système

Un groupe électrogène, quand il est allumé, consomme du carburant pour produire de l’énergie mécanique qui se transforme en énergie électrique par la génératrice ou l’alternateur. Plus de la moitié du carburant consommé se transforme en chaleur ce qui fait que le rendement des groupes électrogènes est relativement souvent inférieur à 50% par rapport à la valeur calorifique du carburant. Le réchauffement du groupe par le mécanisme de transformation du carburant va entraîner une hausse de la température et donc entraîner potentiellement des problèmes comme une surconsommation de carburant, une baisse de rendement voire une casse du moteur. Afin d’éviter tout problème il est donc nécessaire que celui-ci soit ventilé. Le radiateur peut être dirigé vers l'extérieur dans le cas où le groupe électrogène se situe dans un endroit clos.

Conclusion

Au cours de cet article nous avons vu que le besoin en énergie augmente et qu’il est de plus en plus difficile pour EDF d’assurer le besoin en électricité pour tout le monde. La solution est donc de recourir à l’utilisation d’un groupe électrogène. Il existe de nombreux groupes différents. La sélection se fera en fonction de ses besoins personnels. Il y a également de nombreux autres aspects à prendre (bruit, refroidissement, régulation de la tension, mobilité). Le prix du groupe électrogène va donc être dépendant de toutes ces conditions d’achats. Il existe de nombreuses façons d'utiliser ces appareils (industriels, privés).