Modernisation d’une station scientifique zéro émission en Antarctique

SMA KV Princess Elisabeth

La station scientifique belge Princesse Élisabeth Antarctica est la première station zéro émission en Antarctique. Un système hybride combinant intelligemment l’énergie solaire et éolienne, permet de l’approvisionner en électricité et de la chauffer. Ce système va connaître une modernisation dont la première étape consiste à installer un Data Manager M, pour soutenir les opérations futures de la station.

La station Princesse Élisabeth Antarctica est exploitée par la Fondation polaire internationale (International Polar Foundation) basée à Bruxelles. A l’origine, le but était de créer la première station scientifique polaire neutre en carbone, en excluant l’usage de l’énergie fossile, polluante et chère à acheminer. En Antarctique, un litre de gasoil coûte 12 €.

SMAÀ l’épreuve du vent glacial

Les chercheurs ne manquent pas de défis à relever au pied des montagnes Sør Rondane, situées à l’est de l’Antarctique et à 200 km des côtes. L’été, le soleil brille 24 heures sur 24 alors que l’hiver, il fait presque toujours nuit. Le climat y est extrême, avec une température moyenne de -25°C et des vents constants et parfois violents.

Un système autonome pour une alimentation stable

L’unité de contrôle du système d’alimentation comprend un système multicluster SMA avec des onduleurs à batterie Sunny Island. Cela forme un micro-réseau qui assure une disponibilité constante de l’énergie, soit directement grâce aux modules PV ou aux éoliennes, soit via l’énergie stockée dans des batteries.

SMA KV Princess Elisabeth

Dix ans après son installation, le système va être modernisé pour soutenir les futures opérations de la station. L’expert en énergie solaire Guus Luppens, du groupe VHC, a passé deux mois à la station et est en charge des innovations techniques nécessaires pour la production d’énergie.

« J’ai déjà installé un système de stockage avec des onduleurs à batterie Sunny Island chez moi », précise-t-il. « Du coup, ma maison est équipée d’une version miniature du système que nous déployons ici en Antarctique. Les composants me sont donc familiers et j’ai une très bonne idée de ce qui est important sur ce type d’installation ». En parallèle de l’extension du système, l’une des étapes-clés est le remplacement du Sunny WebBox par un Data Manager M. « Cela constitue un élément clé de la gestion intelligente et globale de l’énergie, en permettant de coordonner de manière précise la production et la consommation », ajoute Guus.

Une meilleure analyse des données de consommation avec le Data Manager M

SMA KV Princess Elisabeth

Actuellement, la station est en service uniquement pendant l’été antarctique. Cela signifie 24 heures d’ensoleillement, le soleil décrivant un cercle autour de la station. C’est également la raison pour laquelle tout le tour de la station est équipé de panneaux solaires afin de produire un maximum d’énergie. « Jusqu’à présent, lorsque les batteries atteignaient leur pleine charge, il n’était pas possible d’utiliser le surplus de production », explique Guus.

« Grâce au Data Manager M, il est désormais possible de voir d’où l’énergie provient et où elle est utilisée. Nous pouvons ainsi mieux coordonner le système. Nous aimerions, à terme, utiliser autant d’énergie solaire que possible, y compris pour chauffer l’eau et recharger les véhicules électriques ». C’est pour cela que l’excédent d’énergie est détourné dans le but de chauffer l’eau et faire fondre la neige, pour le quotidien des résidents de la station (eau potable etc).

Une électricité plus vitale que jamais dans la station

SMA KV Princess Elisabeth

Dans ces conditions extrêmes, toutes les installations se doivent de répondre aux exigences les plus strictes. « Des câbles rigides se briseraient facilement ici en raison du gel. La qualité des appareils SMA répond particulièrement aux besoins d’un environnement aussi extrême », déclare Guus.

Mais un système de haute qualité n’est rien sans des tests complets et les connaissances d’un expert. En cas de coupure, plus rien ne fonctionenra : ni chauffage, ni ventilation, ni Internet. En climat tempéré, c’est embêtant. En Antarctique, c’est dangereux. « Dans des situations aussi critiques, tous les regards se tournent vers moi », dit Guus. « L’électricité doit être coupée lorsqu’il est nécessaire d’intervenir sur le réseau et nous ne pouvons donc pas entièrement nous passer des groupes électrogènes Diesel. Nous veillons toutefois à les utiliser aussi peu que possible pour minimiser l’impact environnemental ».

L’objectif : se passer entièrement des groupes électrogènes Diesel

SMA KV Princess ElisabethDes générateurs fonctionnant au diesel sont souvent utilisés pour les déplacements, lorsque des mesures sont prises dans les environs. Non seulement cela est coûteux, mais cela interfère également avec les mesures sensibles de la qualité de l’air. Des générateurs mobiles de petite et grande taille, équipés de systèmes de stockage et de modules PV sont actuellement en cours de développement. L’objectif global serait que toutes les activités sur site soient menées de manière efficiente sur le plan énergétique. Même les motoneiges que les chercheurs utilisent comme moyen de transport sont maintenant rechargées grâce au système de stockage composé aujourd’hui de 160 modules, d’onduleurs SMA et d’éoliennes supplémentaires.

Projets d’expansion de la station

Il est également prévu d’agrandir la station. Cette dernière, initialement prévue pour 16 personnes, sera prochainement en mesure d’en accueillir entre 40 et 50. Le bâtiment principal étant conçu comme une station spatiale, avec tous les systèmes techniques au centre, le projet des prochaines années sera donc de construire un tout nouveau bâtiment, neutre en carbone, équipé du système SMA multicluster Sunny Island éprouvé.

 

Données techniques du système

Production d’énergie

    • 12 % : 22 m² de modules PV thermiques.
    • 40 % : 380 m² de modules PV.
    • 48 % : 9 systèmes éoliens.
    • Capacité d’accueil de la station : 25 à 40 personnes.
    • Durée de vie de l’installation : min. 25 ans.
    • Surface utile : 400 m² dans le bâtiment principal + 1500 m² dans les locaux techniques.

Système photovoltaïque

    • Puissance nominale totale : 50,22 kWc
    • 332 modules PV Kyocera / Nouveauté pour la prochaine saison : 88 modules LG biface (convertit la lumière en électricité sur les deux faces).

Onduleurs PV

    • SMA KV Princess Elisabeth 7x Sunny Boy 1700
    • 8x Sunny Boy 3800
    • 3x Sunny Mini Central 8000TL
    • 9x Sunny Mini Central 6000A
    • Nouveauté pour la prochaine saison : 5x STP 5.0

Onduleurs à batterie

    • 12x Sunny Island 5048 (CORE)
    • 4x clusters, chacun équipé de 3 appareils Sunny Island

Systèmes de stockage à batterie

    • 192x Hoppecke Sun Power VRL 2V 1250

Système de monitoring

    • 1x Multicluster-Box
    • 1x Data Manager M : remplace Sunny WebBox (monitoring)

Chauffe-eaux supplémentaires

    • Neuf régulateurs de charge intelligents sont installés pour assurer l’utilisation optimale du potentiel de production solaire et éolienne.

 

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