Alimentation électrique fiable pour les systèmes de mesure éolienne

Dans de nombreuses applications techniques, des données de mesure fiables et continues sont importantes. En particulier dans le cas des systèmes de mesure du vent – tels que le LiDAR, les capteurs SODAR ou les mâts de mesure pour enregistrer la vitesse, la direction et les profils du vent – une alimentation énergétique stable est cruciale pour des campagnes de mesure significatives. Surtout lorsque les sites sont éloignés des réseaux électriques publics, l’alimentation en électricité est l’un des plus grands défis.

Pourquoi avons-nous besoin d’une alimentation électrique autonome pour les jauges de vent ?

Les jauges de vent sont souvent installées dans des lieux isolés, tels que :

• sur les sites potentiels de parcs éoliens,
• dans un terrain difficile d’accès,
• loin des connexions d’électricité publique.

Il n’y a pas de connexion réseau disponible à cet endroit, mais les appareils doivent toujours fonctionner de manière fiable pendant de longues périodes – parfois jusqu’à 12 mois. C’est absolument crucial, surtout pour les mesures continues ou à long terme, car des séries de mesures incomplètes ou défaillantes altèrent considérablement l’évaluation des données.

De plus, les jauges de vent peuvent avoir des consommateurs supplémentaires (par exemple le chauffage) en hiver ou à des températures extrêmes, ce qui augmente considérablement la demande énergétique et complique encore davantage l’approvisionnement.

Défis de l’alimentation hors réseau

Les difficultés typiques pour l’approvisionnement en énergie de ces systèmes sont :

• Aucune option de connexion électrique
  De nombreuses stations de mesure sont situées là où il n’y a pas de connexion au réseau électrique public – ce qui rend indispensable une alimentation énergétique autonome. 
  
  
• Rendement solaire fluctuant ou insuffisant
  L’énergie solaire dépend seule de la météo. Aux latitudes nordiques, en hiver ou lorsqu’il fait nuageux pendant de longues périodes, les photovoltaïques ne fournissent pas toujours suffisamment d’énergie, surtout lorsque des charges supplémentaires comme le chauffage sont ajoutées.
  
  
• Les piles seules ne suffisent souvent pas
  Les batteries offrent un stockage, mais pendant les périodes plus longues sans énergie solaire, elles doivent être rechargées fréquemment ou ne sont tout simplement pas assez grandes pour un approvisionnement autonome à long terme.
  
  
• Coûts de maintenance et d’exploitation
  Les générateurs fossiles, les batteries à changer régulièrement ou d’autres solutions temporaires nécessitent un entretien élevé et des besoins en personnel – ce qui est coûteux et chronophage, surtout dans les zones isolées.

Solution : Approvisionnement énergétique autonome avec piles à combustible

Une solution moderne et efficace à ces défis est l’alimentation électrique à pile à combustible – notamment en tant que solution hybride combinée à l’énergie solaire et au stockage par batterie.

Pourquoi les piles à combustible ?

Les piles à combustible génèrent de l’énergie électrique directement à partir d’un combustible chimique (par exemple le méthanol ou l’hydrogène), avec une grande efficacité et de faibles émissions. Ils offrent divers avantages par rapport aux sources d’énergie traditionnelles hors réseau.

• Fonctionnement indépendant des conditions météorologiques
  Contrairement aux systèmes purement photovoltaïques, les piles à combustible ne dépendent pas du soleil ou du vent.
  
  
• Pas de pièces mobiles → une grande fiabilité
  Moins d’usure mécanique signifie des temps de fonctionnement plus longs sans défaillance ni nécessité d’entretien.
  
  
• Alimentation continue
  Même avec des rendements solaires très faibles ou en fonctionnement hivernal, le système fournit de l’énergie de manière fiable à tous les composants.
  
  
• Combinaison possible avec des systèmes de stockage d’énergie
  Dans les configurations hybrides, la pile à combustible prend en charge l’alimentation de base, tandis que le solaire et la batterie couvrent les pics de charge à court terme ou stockent l’énergie excédentaire.

Ces propriétés font des piles à combustible un composant particulièrement adapté à l’alimentation électrique des systèmes de mesure éolienne hors réseau qui doivent collecter des données de manière fiable sur de longues périodes.

Scénario de solution exemplaire : alimentation électrique autonome d’une station de mesure éolienne

Un exemple pratique d’alimentation autonome combine plusieurs approches :

Composants du système

• La pile à combustible comme principale source d’énergie
  fournit une puissance continue indépendante du rendement solaire.
• Modules photovoltaïques pour compléter
  couvrez une grande partie des besoins énergétiques pendant la journée et par beau temps.
• Stockage par batterie
  amortit les fluctuations de charge à court terme et permet une alimentation en charge maximale économe en énergie.

Comment cela fonctionne en fonctionnement

Pendant la journée, l’énergie solaire fournit une grande partie de la demande. L’énergie excédentaire est stockée dans les batteries.
En période de faible radiation solaire ou en hiver , la pile à combustible prend de manière fiable le contrôle de l’alimentation énergétique – même pour d’autres consommateurs comme les chauffages.
Le système de stockage par batterie assure un approvisionnement stable lors des charges de pointe et compense les fluctuations temporaires.

Avantages de cette solution

Énergie 24h/24 pour les capteurs, les enregistreurs de données, la communication et les périphériques.
Un effort de faible entretien sur des campagnes de mesure de plusieurs mois.
Fiabilité opérationnelle élevée même dans des conditions météorologiques difficiles ou dans des endroits isolés.

Cet exemple illustre comment les systèmes hybrides modernes à pile à combustible peuvent résoudre de manière élégante et fiable les défis de l’alimentation hors réseau dans les technologies de mesure – surtout lorsque des solutions classiques comme les générateurs diesel ou l’énergie solaire atteignent leurs limites.