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Périmètre d’installation des actifs
Les estimations de surfaces des places de stationnement sont calculées sur la base d’une place de 12.5 m² (5m x 2.50 m minimum d’après le PLU de la ville de Belfort). Les estimations de surfaces exploitables ont été réalisées en partant de l’observation que les parkings ouverts au public sont essentiellement équipés d’ombrières recouvrant les places de stationnement et non les voies de
circulation.
Actifs de production
Ombrières photovoltaïques
La production énergétique locale sera assurée par l’installation de panneaux photovoltaïques. La présence de nombreux parcs de stationnement sur le site du Techn’Hom permet d’envisager l’installation de grandes surfaces d’ombrières photovoltaïques.
Rendement par parking
Dans le reste de cette partie, les puissances crêtes sont estimées sur base de la surface de place de parking exploitable converties en surface de panneaux. L’augmentation de l’inclinaison des panneaux augmente la surface à raison de 0.4% pour 5°, 1.5% pour 10°, 3.5% pour 15°, 6.4% pour 20, 10.3% pour 25° et 15.5% pour 30°. L’étude du marché des panneaux photovoltaïques a permis de définir la valeur de 200 W/m² pour estimer la puissance crête rapportée à la surface.
1. Parking A : 9000m2
Propriété de la ville de Belfort. La zone représente une surface de 9000 m². L’orientation du parking suit un azimut de -14°. Le parking est composé de trois rangées de stationnements doubles et deux rangées de stationnements simples orientées nord-sud. Cela représente l’équivalent de 430 places, ce qui représente environ 5375 m².
Une variante (1) ne retenant que les trois rangées de stationnements doubles représenterait 304 places (environ 3800 m²).
Le parking est entouré par le bâtiment de Nipson, d’une hauteur d’environ 12m, situé à 25m à l’ouest, et le bâtiment de la Table, d’un étage, au sud. Un poste électrique est présent au coin sud-ouest du parking.
| Variante | Nombre de places couvertes | Surface places (m2) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 430 | 5375 | 1.08 MWc | 1.09 MWc | 1.11 MWc | 1.14 MWc | 1.19 MWc | 1.24 MWc |
| 1 | 304 | 3800 | 762.9 kWc | 771.7 kWc | 786.8 kWc | 808.8 kWc | 838.6 kWc | 877.6 kWc |
2. Parking B : 8380m2
Propriété de Tandem. La zone représente une surface de 8380 m². L’orientation du parking suit un azimut de -14°. Ce parking est en projet de réfection, ce qui offre plus de souplesse dans les options d’aménagements. Dans sa configuration actuelle, il est composé quatre rangées de stationnements double et quatre rangées de stationnements simples orientées selon l’axe nord-sud, et d’une rangée de stationnements simple orientée selon l’axe est-ouest. Le parking est découpé en deux zones séparées par une bande d’herbe pour réduire la pente. Cette configuration représente l’équivalent de 320 places (environ 4000 m²).
Une variante (1) nécessitant une reconfiguration du parking représenterait 392 places (environ 4900 m²).
Le parking est situé entre le bâtiment Nipson d’environ 12m de hauteur à plus de 25m à l’est et le bâtiment du service des eaux qui le surplombe de 10m, à 20m à l’ouest. Une rangée de hauts arbres est plantée sur l’avenue du Maréchal Juin. Deux postes électriques sont à proximité de ce parking, un au coin nord-ouest et un autre de l’autre côté de l’avenue du Maréchal Juin sur le site du service des eaux.
| Variante | Nombre de places couvertes | Surface places (m2) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 320 | 4000 | 803.1 kWc | 812.3 kWc | 828.2 kWc | 851.3 kWc | 882.7 kWc | 923.8 kWc |
| 1 | 392 | 4900 | 983.7 kWc | 995.1 kWc | 1.01 MWc | 1.04 MWc | 1.08 MWc | 1.13 MWc |
3. Parking C Nord : 8260m2
Propriété de la ville de Belfort. La zone représente une surface de 8260m². L’orientation du parking suit un
azimut de -14°. La partie principale du parking est composée de quatre rangées de stationnements doubles, dont une avec un terre-plein végétalisé sur toute la longueur, et de rangées de stationnements simples orientées selon l’axe nord-sud. Cela représente l’équivalent de 371 places (environ 4640 m²).
Une variante (1) ne retenant que les trois rangées de stationnements doubles sans arbres représenteraient
186 places (environ 2325 m²).
Le parking est longé à l’est par un bâtiment de 8m de haut, et à l’ouest par les arbres de l’avenue du Maréchal
Juin. Au coin sud-est du parking, de l’autre côté de la rue Jacqueline Auriol, se trouve un bâtiment de 6m de
haut. Deux postes électriques sont situés à proximité du coin nord-est du parking.
| Variante | Nombre de places couvertes | Surface places (m2) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 371 | 4637.5 | 931.0 kWc | 941.8 kWc | 960.2 kWc | 987.0 kWc | 1.02 MWc | 1.07 MWc |
| 1 | 186 | 2325 | 466.8 kWc | 472.2 kWc | 481.4 kWc | 494.8 kWc | 513.1 kWc | 536.9 kWc |
4. Parking C Sud: 8440m2
Propriété de Tandem. La zone représente une surface de 8440 m². L’orientation du parking suit un azimut de -14°. La partie principale du parking est composée de trois rangées de stationnements doubles et deux rangées de stationnements simples orientées selon l’axe nord-sud. Une voie surélevée longe le bord ouest du parking, avec sur l’un de ses côtés des places en épi, et de l’autres des places parallèles. La partie basse du parking représente l’équivalent de 294 places (environ 3675 m²).
Une variante (1) ne retenant que les doubles rangées de stationnement représenterait 222 places (environ
2775 m²).
Ce parking est encadré par un bâtiment de 6m de haut à l’est, d’un de 9m de haut au sud, ainsi que des arbres de l’avenue du Maréchal Juin à l’ouest.
| Variante | Nombre de places couvertes | Surface places (m2) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 294 | 3675 | 737.8 kWc | 746.3 kWc | 760.9 kWc | 782.2 kWc | 811.0 kWc | 848.7 kWc |
| 1 | 222 | 2775 | 557.1 kWc | 563.6 kWc | 574.6 kWc | 590.6 kWc | 612.4 kWc | 640.9 kWc |
5. Parking D : 9200m2
Propriété de GDF. La zone représente une surface de 9200m². L’orientation du parking suit un azimut de -19°.
Le parking est composé de quatre rangées de stationnements doubles orientées selon l’axe nord-sud. Cela
représente l’équivalent de 360 places (environ 4500 m²).
Il y a très peu de bâtiments hauts autour de ce parking : à une distance de 15m à l’ouest on trouve un bâtiment du FCLab d’une hauteur de 12m, et à 20m au sud se trouve les bâtiments de l’AFPA hauts de 9 à 15m.
| Variante | Nombre de places couvertes | Surface places (m2) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 360 | 4500 | 903.4 kWc | 913.9 kWc | 931.7 kWc | 957.8 kWc | 993.0 kWc | 1.04 MWc |
Récapitulatif
| Parking | Scénario d’implémentation (variante) | Surface totale (m²) | Nombre de places | Surface places (m²) | Puissance crête 5° | Puissance crête 10° | Puissance crête 15° | Puissance crête 20° | Puissance crête 25° | Puissance crête 30° |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A | 0 | 9000 | 430 | 5375 | 1.08 MWc | 1.09 MWc | 1.11 MWc | 1.14 MWc | 1.19 MWc | 1.24 MWc |
| 1 | 9000 | 304 | 3800 | 762.9 kWc | 771.7 kWc | 786.8 kWc | 808.8 kWc | 838.6 kWc | 877.6 kWc | |
| B | 0 | 8380 | 320 | 4000 | 803.1 kWc | 812.3 kWc | 828.2 kWc | 851.3 kWc | 882.7 kWc | 923.8 kWc |
| 1 | 8380 | 392 | 4900 | 983.7 kWc | 995.1 kWc | 1.01 MWc | 1.04 MWc | 1.08 MWc | 1.13 MWc | |
| C Nord | 0 | 8260 | 371 | 4637.5 | 931.0 kWc | 941.8 kWc | 960.2 kWc | 987.0 kWc | 1.02 MWc | 1.07 MWc |
| 1 | 8260 | 186 | 2325 | 466.8 kWc | 472.2 kWc | 481.4 kWc | 494.8 kWc | 513.1 kWc | 536.9 kWc | |
| C Sud | 0 | 8440 | 294 | 3675 | 737.8 kWc | 746.3 kWc | 760.9 kWc | 782.2 kWc | 811.0 kWc | 848.7 kWc |
| 1 | 8440 | 222 | 2775 | 557.1 kWc | 563.6 kWc | 574.6 kWc | 590.6 kWc | 612.4 kWc | 640.9 kWc | |
| D | 0 | 9200 | 360 | 4500 | 903.4 kWc | 913.9 kWc | 931.7 kWc | 957.8 kWc | 993.0 kWc | 1.04 MWc |
| Nom du scénario | Productible min (MWc) | Productible max (MWc) | Productible moyen (MWc) | Production anuelle min (MWc) | Production anuelle max (MWc) | Production anuelle moyenne (MWc) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ensemble des parkings | 3.49 | 5.33 | 4.41 | 4120 | 6292 | 5206 |
| Sans parking D | 2.57 | 4.29 | 3.43 | 3034 | 5064 | 4049 |
| Sans parking C Nord et D | 2.11 | 3.21 | 2.66 | 2491 | 2940 | 2715 |
Actifs de stockage
Stockage batterie
Un container de batteries sera installé sur le site du Techn’hom. Des premières recherches démontrent que ce type de conditionnement est préférable tant sur des aspects logistiques que sécuritaires. Ce container de batteries sera installé à proximité d’un des parkings équipés de panneaux photovoltaïques afin d’otpimiser les flux énergétiques dédiés à la recharge des batteries. Une première estimation concernant la capacité de stockage batterie fait état d’une capacité de stockage de l’ordre de 4MWh.
Les scénarios préliminaires étudient 3 emplacements possibles du container batterie. Ces trois scénarios pourraient définir un périmètre du bus DC relativement restreint en ne « connectant » qu’un seul parking sur le container batterie.
En effet, un des souhaits du projet est de dédier un parking au rechargement des batteries en conservant la production électrique en courant continu pour éviter des étages de conversion DC/AC puis AC/DC qui diminuent grandement le rendement énergétique du système. Cette volonté de bus DC est encore incertain du fait des contraintes technologies et règlementaires.
Matériel de conversion
Les panneaux solaires produisent une tension de quelques dizaines de Volt (V) chacun. Connectés en chaînes (mise en série), on obtient classiquement quelques centaines de V à 1500 V (limite supérieure du domaine de la “basse tension”). Plusieurs chaînes sont connectées en parallèle pour augmenter le courant produit. Plusieurs stratégies de conversion doivent être comparées afin d’obtenir des systèmes optimisés d’un point de vue du rendement, du coût, de la fiabilité, etc.
1. Schémas parkings avec batteries et bus DC
1.1. Système avec batteries, à régulateur DC/DC et onduleur centraux, à couplage DC
1.2. Système avec batteries, à régulateur DC/DC de chaine et onduleur central, à couplage DC
2. Schémas parkings avec batteries et bus AC
2.1. Système avec batteries, à régulateur DC/DC et onduleur PV centraux, à couplage AC
Remarque : Les systèmes à bus AC pourraient sembler au premier abord avoir un rendement plus bas que les systèmes à bus DC du fait de la présence de l’onduleur réversible des batteries. En fait, cela dépend de la part d’énergie consommée en direct au cours de la journée, quand les panneaux produisent. Si celle-ci est faible, le couplage DC a un meilleur rendement, mais si celle-ci est forte, alors le système à coulage AC tend à avoir un meilleur rendement.
2.2. Système avec batteries, à régulateur DC/DC de chaine et onduleur PV central, à couplage AC
2.3. Système avec batteries, à régulateur DC/DC et onduleurs PV de chaine, à couplage AC
2.4. Système avec batteries, à régulateur DC/DC et onduleurs de chaine, à couplage AC
3. Schémas parkings sans batteries
3.1. Système sans batteries, à régulateur MPPT et onduleurs centraux
3.2. Système sans batteries, à onduleurs de chaines Mono-MPPT
3.3. Système sans batteries, à onduleurs de chaines Multi-MPPT
Les systèmes à micro-onduleurs (un onduleur par module photovoltaïque) ont a priori été écartés du design car ils ne sont pas utilisés pour les centrales de grande puissance. Les études et simulations doivent déterminer quel schéma de puissance sera adopté pour le projet:
- Convertisseurs centralisés (meilleure fiabilité, moins chers au kW, meilleur rendement de conversion mais refroidissement puissant nécessaire, entretien plus complexe et perte complète de la production en cas de panne) ou de chaînes (perte de production limitée en cas de panne, facilement remplaçables, refroidissement par air, mais moins fiables et plus sujets au vandalisme).
- Bus DC ou AC
- Câbles (longueurs, diamètres, positions),
- Protections
- Capteurs
- Compteurs
Remarque : Les réseaux DC ont particulièrement intérêt à être à des tensions élevées pour limiter les pertes et les chutes de tensions lors du transport du courant dans les câbles. D’une manière générale la disposition des éléments (convertisseurs, protections, câbles, batteries…) visera à minimiser les pertes et les chutes de tension dans les câbles, tout en respectant les règles de sécurité et en maintenant le coût global à un niveau acceptable.
Véhicules électriques
L’installation de bornes de recharge de véhicules électriques permettra aux actifs de production d’énergie photovoltaïque de disposer d’un second vecteur d’autoconsommation, offrant ainsi le service de recharge aux usagers du Techn’hom à moindre coût.
La technologie – en cours de maturation – du vehicle to grid (V2G) permettrait à la CER de disposer d’une stratégie supplémentaire de gestion de l’énergie en utilisant les batteries des véhicules électriques actuellement branchés sur des bornes. Ainsi, la capacité de stockage courte durée du Techn’hom serait décuplée, en contrepartie d’une juste rémunération pour le propriétaire du véhicule.
Les premières études effectuées sur la PIRVE font état d’une puissance dédiée pour les infrastructures de recharge au sein des parkings d’environ 200 kVA par parking.
Une partie de cette puissance dédiée pourra être mise à profit rapidement en installant des bornes. Le reste de cette puissance sera dédiée pour une installation ultérieure de bornes.
Au maximum, 2000 places de parking seront disponibles sur l’ensemble des 5 parkings. Un pourcentage de l’ordre de 20% des places de parking doit être électrifiable pour respecter les contraintes légales. Soit 400 places. Sur ces 400 places électrifiables entre 100 à 200 places pourraient se voir dotées d’une borne dès la première phase du projet.
Ces 100 places seraient équipées de bornes type 22Kw sur 2 prises, soit 50 bornes à installer, pour une puissance max soutirée de 1,1MW.
Un ajout de bornes type « superchargeur » permettant une recharge rapide est envisagée. Les études sont encore en cours pour déterminer leur pertinence et leur faisabilité technologique
Réseau électrique
La connexion entre les différents actifs du projet Belfort e-Start (panneaux photovoltaïques, onduleurs, batteries, bornes de recharge, etc.) et le réseau public de distribution font l’état d’une étude conjointe avec les équipes d’ENEDIS.
La figure ci-après présente l’organisation du réseau public au sein du Techn’Hom (souterrain HTA, BT, et postes HTA/BT). En fonction des niveaux de charge actuels des différents transformateurs, ENEDIS déterminera quels transformateurs sont immédiatement utilisables pour connecter les nouveaux actifs de production. Des travaux d’augmentation de capacité sont envisageables si besoin.
Les études préalables nous indiquent que plusieurs postes devront être utilisés. Ainsi, l’électricité produite par les ombrières du parking B sera certainement injectée dans le réseau public via le poste à l’angle du parking, puis soutiré au niveau de l’UTBM pour être autoconsommée.
Cette gymnastique d’injection/consommation de l’électricité de la CER au travers du réseau public fera l’objet d’une étude complète pour déterminer la façon dont les flux seront calculés, en collaboration avec ENEDIS.
