Découvrez comment la gestion énergétique industrielle aide les opérateurs d'énergie renouvelables à identifier les inefficacités des équipements, à détecter les défaillances, à améliorer les performances des actifs et à transformer les données énergétiques en mesures de maintenance.
Ce que vous apprendrez dans cet article :
Comment la gestion énergétique industrielle soutient la performance des actifs et les décisions de maintenance dans les activités liées aux énergies renouvelables.
Quels signaux de surveillance énergétique peuvent aider à identifier les pertes d’efficacité des équipements et les défaillances naissantes des actifs solaires, éoliens et BESS?
Comment la surveillance de la consommation d'énergie facilite la maintenance conditionnelle et prédictive.
Comment la combinaison des données énergétiques, de l'historique de maintenance et des conditions d'exploitation aide les équipes à analyser les problèmes liés aux équipements.
Quels indicateurs clés de performance (KPI) liés à la gestion de l’énergie et à la performance des actifs les équipes de maintenance devraient-elles surveiller?
Comment un système de gestion de l’énergie et un EAM fonctionnent ensemble pour transformer les alertes énergétiques en inspections, en bons de travail et en interventions de maintenance.
La gestion énergétique industrielle fournit des données opérationnelles qui peuvent aider les équipes de maintenance et de fiabilité à repérer les pertes d’efficacité des équipements, à détecter les défaillances naissantes et à prendre de meilleures décisions concernant la performance des actifs. Dans les activités liées aux énergies renouvelables, la surveillance énergétique peut révéler des variations de performance des onduleurs solaires, de la puissance produite par les éoliennes et de l’efficacité des systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS).
Cet article présente cinq façons dont la gestion énergétique industrielle peut améliorer la maintenance des actifs. Il explique notamment comment la surveillance de la consommation d’énergie soutient la maintenance conditionnelle et prédictive, comment les données énergétiques peuvent être associées à l’historique de maintenance et aux informations sur les actifs, quels indicateurs de performance les équipes devraient surveiller, et comment un système de gestion de l’énergie et un EAM peuvent fonctionner ensemble pour transformer les problèmes de performance en interventions de maintenance.
Comment la gestion énergétique industrielle contribue à la maintenance des actifs
La gestion énergétique industrielle génère des séries chronologiques de données qui peuvent mettre en évidence des changements dans le comportement des équipements, une baisse de rendement ou l'apparition de défaillances. Considérer la surveillance énergétique comme un élément d'aide à la maintenance, plutôt que comme un simple moyen de suivre la consommation et les coûts, peut aider les équipes de maintenance et de fiabilité à détecter les problèmes plus tôt et à hiérarchiser les interventions en fonction des performances des équipements.
Pour les exploitants du secteur des énergies renouvelables, ces données comprennent la production et la consommation d’énergie, la puissance produite et les conditions d’exploitation des parcs solaires, des éoliennes et des installations de stockage par batterie. Les variations de ces mesures peuvent fournir des indications précoces sur des pertes d’efficacité des équipements ou des problèmes de maintenance naissants.
Lorsque les données énergétiques sont reliées à un système EAM, les équipes de maintenance peuvent associer ces signaux à des actifs précis, à l’historique de maintenance, aux inspections et aux bons de travail afin de prendre de meilleures décisions.
Les cinq approches suivantes montrent comment les données énergétiques opérationnelles peuvent soutenir la maintenance et la fiabilité des installations d’énergies renouvelables.
1. Repérer les pertes d’efficacité des équipements grâce à la surveillance énergétique
Les signaux énergétiques d'exploitation fournissent aux équipes de maintenance des informations en temps réel et historiques sur les performances des équipements. Les variations de ces signaux peuvent révéler des changements de charge, des pertes d'efficacité et des conditions de fonctionnement anormales pouvant être liées à des problèmes mécaniques ou électriques.
Dans les installations d’énergies renouvelables, une grande partie de ces données opérationnelles est recueillie par des systèmes de contrôle et d’acquisition de données (SCADA), qui surveillent la performance des équipements, les conditions de fonctionnement et les alarmes. Les capteurs IoT industriels peuvent fournir des données d’état supplémentaires, comme les vibrations, la température et les mesures électriques. Ensemble, ces sources aident les équipes de maintenance à repérer les changements dans le comportement des actifs qui pourraient nécessiter une analyse plus approfondie.
Quels signaux énergétiques opérationnels sont importants pour les équipes de maintenance?
Les principaux signaux comprennent :
Puissance : puissance active (kW), puissance réactive (kVAR) et puissance apparente (kVA).
Production et consommation d'énergie : kWh produits, stockés ou consommés au cours d'une période donnée.
Facteur de puissance et harmoniques : variations pouvant indiquer des problèmes électriques ou de qualité de l’alimentation.
Courant et tension : y compris les déséquilibres et les courants de crête.
Nombre de démarrages et d’arrêts, cycle de fonctionnement et heures de marche : utiles pour comprendre l’utilisation des équipements et leurs modes de fonctionnement.
Télémétrie des onduleurs et des convertisseurs : puissance CA et CC, tension, courant, température et état de fonctionnement.
Données d’exploitation complémentaires : irradiance solaire, vitesse du vent, température ambiante, température de la batterie et état de charge.
Les données énergétiques ne suffisent pas à elles seules à identifier la cause d'un problème. Elles constituent un indicateur d'état supplémentaire que les équipes de maintenance peuvent analyser en parallèle des données relatives aux actifs et à l'exploitation.
Comment la surveillance énergétique peut-elle aider à repérer une baisse d’efficacité?
L’efficacité des équipements peut évoluer progressivement à mesure que les composants s’usent, que les conditions d’exploitation changent ou que des problèmes de maintenance apparaissent.
La surveillance énergétique permet aux équipes de comparer les performances des équipements au fil du temps, tout en tenant compte des conditions d'exploitation pertinentes.
Par exemple, la production d’un onduleur solaire peut être comparée à la production attendue selon l’irradiance, la température et la puissance CC disponible. Si la performance demeure systématiquement inférieure au niveau attendu, les équipes de maintenance peuvent déterminer si l’onduleur doit être inspecté.
Des comparaisons similaires peuvent être effectuées pour les éoliennes, en se basant sur la vitesse du vent et la puissance produite, ou pour les systèmes de stockage par batterie, en se basant sur l'énergie chargée et déchargée dans des conditions d'exploitation comparables.
Le suivi des performances énergétiques permet aux équipes de distinguer les variations normales des changements qui nécessitent une analyse plus approfondie.
2. Détecter les défaillances naissantes grâce à la surveillance énergétique et à la maintenance prédictive
Les données énergétiques peuvent faciliter la maintenance prédictive lorsque les équipes identifient les schémas de fonctionnement normaux et surveillent les écarts significatifs.
Il est important de noter que les variations de la consommation ou de la production d'énergie ne sont pas nécessairement le signe d'une défaillance imminente. Les conditions météorologiques, les charges d'exploitation, les restrictions de production, les réglages des équipements et d'autres facteurs peuvent tous influencer les performances énergétiques.
Les équipes peuvent définir les performances attendues pour des conditions d'exploitation spécifiques et surveiller les actifs afin de détecter tout écart persistant par rapport à ces valeurs de référence.
Comment les données énergétiques peuvent-elles être utilisées dans le cadre de la maintenance prédictive?
Parmi les approches analytiques courantes, on peut citer :
Surveillance par rapport à une référence : comparaison de la performance énergétique réelle à la performance attendue dans des conditions d’exploitation similaires.
Analyse des tendances : repérage des hausses ou des baisses progressives de la production, de la consommation ou de l’efficacité énergétique au fil du temps.
Détection des anomalies : signalement des écarts persistants par rapport aux schémas d'exploitation établis.
Surveillance de plusieurs signaux : combinaison des données énergétiques avec des mesures de vibration, de température, de pression ou d’autres paramètres d’état.
Les mesures pertinentes peuvent inclure :
Production d'énergie solaire réelle par rapport à la production prévue
Puissance produite par une éolienne en fonction de la vitesse du vent
Évolution du rendement de conversion des onduleurs
Efficacité de charge et de décharge des batteries
Évolution de la consommation d'énergie auxiliaire
Écarts persistants par rapport aux références de performance établies
Par exemple, une éolienne peut commencer à produire moins d'électricité que prévu à des vitesses de vent comparables. Les équipes de maintenance peuvent alors examiner l'état de fonctionnement de l'éolienne, les mesures de vibrations, les températures et l'historique de maintenance afin de déterminer si un problème naissant au niveau de l'équipement pourrait en être la cause.
D'autres données relatives à l'état de l'équipement peuvent renforcer l'analyse. La température, les vibrations, les mesures électriques, l'historique de maintenance et les défaillances antérieures peuvent aider à déterminer si une anomalie énergétique justifie une intervention de maintenance.
C'est là que la surveillance énergétique dans le cadre de la maintenance prédictive prend tout son sens. L'énergie est considérée comme l'un des nombreux signaux permettant d'identifier les changements dans l'état des équipements, plutôt que comme la preuve d'une défaillance imminente.
Comment distinguer un problème d’efficacité énergétique d’une défaillance d’équipement?
Les variations de la performance énergétique peuvent avoir plusieurs causes. En combinant les données énergétiques avec les conditions d’exploitation, les données de surveillance de l’état et l’historique de maintenance, les équipes peuvent déterminer s’il s’agit d’un problème d’efficacité, d’une défaillance d’équipement ou d’un changement opérationnel attendu.
Parmi les schémas courants, on peut citer :
La production solaire diminue alors que l’irradiance demeure comparable : cela peut indiquer un encrassement, de l’ombrage, une perte d’efficacité de l’équipement ou un problème électrique.
La production de l'éolienne diminue alors que les conditions de vent sont comparables : cela peut indiquer une dégradation des pales, des problèmes de commande ou des dysfonctionnements mécaniques.
La performance énergétique change tandis que les vibrations ou la température augmentent : cette combinaison peut fournir des indications plus probantes d’une défaillance d’équipement en développement.
Les pertes d’énergie de la batterie augmentent dans des conditions d’exploitation comparables : cela peut indiquer des changements dans la performance de la batterie, l’équipement de conversion de puissance ou la gestion thermique.
Une première inspection pourrait comprendre :
Examen de l'historique récent de la maintenance et de l'exploitation des équipements.
Comparer les variations énergétiques aux données de température, de vibration et aux données électriques de la même période.
Examiner les modes de fonctionnement, les commandes et les points de consigne afin d’écarter les changements attendus.
Comparaison des performances des équipements dans des conditions environnementales et d'exploitation similaires.
Les organisations devraient utiliser les données énergétiques comme un élément probant supplémentaire lorsqu’elles analysent les changements de performance des actifs.
Comment différents signaux énergétiques peuvent appuyer les décisions de maintenance
| Schéma | Tendance énergétique | Autres signaux | Cause possible |
|---|---|---|---|
| Production solaire de l’onduleur inférieure aux prévisions | Diminuante | Irradiance et conditions de fonctionnement comparables | Manque d'efficacité de l'onduleur ou problème électrique |
| Puissance de l’éolienne inférieure à la courbe de puissance attendue | Diminuante | Vitesse du vent comparable, vibrations en augmentation | Usure mécanique ou problème de commande |
| Augmentation des pertes énergétiques du BESS | Des pertes croissantes | Changement de la température de la batterie ou des conditions de fonctionnement | Problème lié à la batterie, au convertisseur ou à la gestion thermique |
| Fluctuations intermittentes de puissance | Écarts de courte durée | Alarmes liées aux équipements ou aux systèmes de contrôle | Problème de commande ou d'alimentation électrique |
3. Associer les données énergétiques aux informations sur les actifs pour prendre de meilleures décisions en matière de maintenance
La surveillance énergétique devient plus utile lorsque les équipes de maintenance peuvent relier les informations aux équipements qu’elles représentent.
Pour les installations d’énergies renouvelables, cela signifie relier les informations provenant des onduleurs, des turbines, des systèmes de batteries, des compteurs et des capteurs aux fiches d’actifs correspondantes.
Cela permet d’analyser les événements énergétiques en tenant compte de l’emplacement des actifs, de l’historique de maintenance, des conditions d’exploitation et des bons de travail antérieurs.
Comment associer les compteurs et les capteurs aux actifs dans un EAM?
Une mise en correspondance cohérente entre les identifiants des compteurs et les fiches d’actifs permet aux équipes de maintenance d’identifier l’équipement associé à une mesure énergétique donnée.
Un processus de mise en correspondance de base peut comprendre :
Répertorier les compteurs et les capteurs et attribuer à chacun un identifiant unique.
Associer chaque compteur ou capteur à la fiche d’actif correspondante.
Consigner des informations comme l’emplacement, le type de mesure et la fréquence d’échantillonnage.
Maintenir la mise en correspondance à jour lorsque les compteurs, les capteurs ou les équipements changent.
Par exemple :
| Identifiant du compteur | Identifiant de l’actif | Emplacement | Type de mesure | Fréquence d'échantillonnage |
|---|---|---|---|---|
| MTR-001 | Asset-1001 | Onduleur solaire 01 | Puissance de sortie CA | 1 seconde |
| MTR-002 | Asset-1002 | Unité BESS 01 | Énergie (kWh) | 1 minute |
Ingestion et normalisation
Les données énergétiques brutes ont également besoin de contexte avant de pouvoir appuyer les décisions de maintenance.
Les équipes peuvent normaliser les unités et les horodatages, puis associer ces informations à des attributs tels que :
Mode de fonctionnement de l'équipement
Puissance de sortie ou charge
Température ambiante et température des équipements
Rayonnement solaire ou vitesse du vent
État de charge de la batterie
État de fonctionnement des actifs
Ce contexte permet aux équipes de maintenance de déterminer si une variation des performances énergétiques est due à un problème au niveau de l'équipement ou simplement à une modification des conditions d'exploitation.
Par exemple, on peut s'attendre à une baisse de la production solaire en cas de faible ensoleillement ou de limitation de la production par le réseau. Toutefois, si un onduleur affiche systématiquement des performances inférieures à la normale dans des conditions comparables, ce changement peut justifier une analyse plus approfondie.
Comment la gestion énergétique des actifs appuie-t-elle les décisions de maintenance?
Le recoupement des données énergétiques avec les fiches d'actifs permet aux équipes d'évaluer l'évolution des performances en tenant compte de l'historique d'exploitation et de maintenance de chaque actif.
Les équipes de maintenance peuvent vérifier si une anomalie énergétique s'est produite après une réparation, dans des conditions d'exploitation particulières ou parallèlement à une autre alerte issue de la surveillance de l'état des équipements.
Pour les installations d’énergies renouvelables qui gèrent des centaines, voire des milliers d’actifs répartis, ce contexte supplémentaire aide à déterminer quels équipements nécessitent une intervention et s’il faut effectuer une inspection ou une tâche de maintenance corrective.
4. Suivre les KPI énergétiques et de performance des actifs pour prioriser la maintenance
Le suivi énergétique s'avère plus utile pour la maintenance lorsque les équipes analysent les indicateurs clés de performance (KPI) énergétiques parallèlement aux indicateurs de performance et de fiabilité des actifs.
Plutôt que d'analyser la production et la consommation d'énergie de manière isolée, les équipes de maintenance peuvent comparer les tendances énergétiques à l'état des équipements, aux activités de maintenance et aux performances opérationnelles.
Quels indicateurs clés de performance (KPI) les équipes de maintenance et de fiabilité devraient-elles surveiller?
Parmi les indicateurs clés de performance (KPI) pertinents, on peut citer :
Production d'énergie réelle par rapport à la production prévue (kWh)
Puissance de sortie normalisée dans des conditions de fonctionnement comparables
Ratio de performance solaire
Écarts par rapport à la courbe de puissance des éoliennes
Rendement de charge et de décharge des batteries BESS
Disponibilité des actifs et temps d’arrêt non planifiés
Nombre et fréquence des anomalies énergétiques
Bons de travail générés à partir d’alertes liées à l’énergie
Évolution de la performance énergétique avant et après la maintenance
Ces mesures peuvent aider les équipes à identifier les équipements présentant des variations persistantes de performances et à évaluer si les interventions de maintenance ont permis de résoudre le problème.
Que devrait contenir un tableau de bord de surveillance énergétique?
Un tableau de bord de suivi de la consommation d'énergie peut regrouper plusieurs types d'informations :
Aperçu : production, consommation et performances énergétiques de l'ensemble des sites, avec des indicateurs mettant en évidence des évolutions significatives.
Détails de l’actif : données historiques de puissance et d’énergie, conditions d’exploitation, température, vibrations et événements de maintenance.
Alertes : anomalies énergétiques actives pouvant nécessiter une inspection ou une intervention de maintenance.
Analyse historique : anomalies antérieures, interventions de maintenance et évolutions des performances des équipements.
Par exemple, un tableau de bord peut indiquer que plusieurs onduleurs solaires d'une même installation produisent systématiquement moins d'électricité que prévu.
Les équipes de maintenance peuvent examiner les conditions d’irradiance, les alarmes des équipements et l’historique récent de maintenance afin de déterminer si le problème touche des actifs individuels ou une partie plus vaste de l’installation.
Ces informations soutiennent également la gestion de la performance des actifs d’énergie renouvelable en aidant les équipes à évaluer l’efficacité, l’état et les besoins de maintenance des équipements à partir de données opérationnelles.
5. Transformer les alertes énergétiques en interventions de maintenance avec un EAM
Le dépistage d'une anomalie énergétique ne constitue qu'une partie du processus de maintenance. Les équipes doivent également disposer d'un moyen d'analyser cette anomalie, de déterminer la réponse appropriée et de consigner les travaux effectués.
La connexion d’un système de gestion de l’énergie à un EAM permet de transformer les constats pertinents en inspections, en bons de travail et en historique de maintenance.
Comment un système de gestion de l’énergie fonctionne-t-il concrètement avec un EAM?
Un système de gestion de l’énergie, un système SCADA, l’IoT industriel et un EAM remplissent des fonctions différentes, mais complémentaires.
Les systèmes SCADA surveillent les équipements opérationnels et recueillent des données provenant des actifs d’énergies renouvelables connectés, tandis que les capteurs IoT industriels peuvent fournir des informations supplémentaires sur l’état des équipements. Un système de gestion de l’énergie utilise les données énergétiques pour surveiller la consommation, la production et la performance.
Lorsqu’elles sont reliées à un EAM, les données opérationnelles pertinentes et les alertes peuvent être associées à des actifs précis et à leur historique de maintenance. Selon l’intégration et les flux de travail configurés, une mesure énergétique anormale ou une alarme d’équipement peut déclencher une inspection ou un bon de travail correctif.
Cela permet aux équipes de maintenance d'analyser les problèmes liés aux équipements, de consigner leurs conclusions et d'assurer le suivi des réparations au sein d'un même processus de maintenance.
De l’anomalie énergétique à la réparation : exemple de flux de travail opérationnel
Un flux de travail coordonné permet de conserver le contexte d'une anomalie énergétique tout au long de son parcours, depuis sa détection jusqu'à son analyse et sa maintenance.
Prenons l’exemple d’un onduleur solaire dont la performance commence à se situer sous la plage attendue.
Acquisition des données : la puissance de sortie, la tension, le courant, l'irradiance, la température et d'autres signaux pertinents sont enregistrés.
Normalisation : les données énergétiques sont évaluées en fonction des conditions d'exploitation, telles que l'irradiance, la température et l'état des équipements.
Détection : le système identifie un écart persistant par rapport aux performances attendues de l'onduleur.
Contexte de l'actif : cet événement est lié à l'historique récent des opérations de maintenance de l'onduleur et à d'autres données relatives à son état.
Triage : l’état est évalué selon sa gravité, la criticité de l’actif et les règles de maintenance prédéfinies.
Création du bon de travail : si une intervention de maintenance est nécessaire, une inspection ou un bon de travail correctif est créé dans l’EAM.
Réparation et validation : les techniciens consignent leurs constatations et les interventions de maintenance effectuées. Les performances énergétiques peuvent ensuite être analysées afin de déterminer si l'onduleur est revenu dans sa plage de fonctionnement prévue.
Amélioration continue : ces résultats peuvent servir à affiner les futurs seuils, les valeurs de référence et les décisions en matière de maintenance.
Cela crée une boucle de rétroaction entre la surveillance énergétique et la maintenance. Les équipes peuvent voir quand la performance énergétique a changé, quelle intervention de maintenance a été effectuée et si cette intervention a corrigé le problème sous-jacent.
Pour les exploitants du secteur des énergies renouvelables, cela permet de relier la surveillance de la performance à l’exécution de la maintenance sur des sites et des actifs répartis.
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La surveillance énergétique peut révéler les premiers signes de problèmes d’équipement, mais c’est l’action déclenchée à partir de ces signaux qui aide à prévenir les temps d’arrêt.
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FAQ
Qu’est-ce que la gestion énergétique industrielle?
La gestion énergétique industrielle consiste à mesurer, surveiller et gérer les flux d’énergie dans les opérations industrielles. Dans les installations d’énergies renouvelables, cela comprend la surveillance de la production, de la consommation, du stockage et de la performance des équipements afin d’appuyer les décisions opérationnelles et de maintenance.
Comment la surveillance énergétique peut-elle soutenir la maintenance des actifs?
La surveillance énergétique peut aider les équipes de maintenance à identifier les variations de puissance, de consommation d'énergie et de rendement des équipements. Lorsque ces variations sont analysées en parallèle des conditions d'exploitation et des données de maintenance, elles peuvent fournir des indications supplémentaires sur l'apparition de problèmes au niveau des équipements.
Les données de consommation d’énergie peuvent-elles être utilisées pour la maintenance prédictive?
Oui. Les données relatives à la consommation et à la production d'énergie peuvent faciliter la maintenance prédictive lorsqu'elles sont analysées à la lumière des conditions d'exploitation et environnementales pertinentes. Les écarts persistants par rapport aux tendances habituelles peuvent alors faire l'objet d'une analyse, en parallèle d'autres données d'état, avant qu'une défaillance ne survienne.
Comment la gestion de l’énergie améliore-t-elle la performance des actifs?
La gestion de l’énergie peut aider les équipes à repérer une baisse d’efficacité des équipements, des modes de fonctionnement anormaux et des changements dans le comportement des actifs. Pour les exploitants du secteur des énergies renouvelables, cela peut inclure l’analyse d’onduleurs solaires, d’éoliennes et d’équipements BESS sous-performants afin de déterminer si une intervention de maintenance est nécessaire.
Comment les systèmes de gestion de l’énergie et les EAM peuvent-ils fonctionner ensemble?
Un système de gestion de l’énergie peut repérer des changements ou des anomalies liés à l’énergie, tandis qu’un EAM relie ces constats à des actifs précis et à des flux de travail de maintenance. Les alertes pertinentes peuvent être associées à l’historique des actifs, aux inspections et aux bons de travail afin que les équipes de maintenance puissent analyser l’information et intervenir.
