Perspectives industrielles du courant continu   basse ... Perspectives industrielles du courant

download Perspectives industrielles du courant continu   basse ... Perspectives industrielles du courant

of 18

  • date post

    23-Jul-2018
  • Category

    Documents

  • view

    213
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Perspectives industrielles du courant continu   basse ... Perspectives industrielles du courant

  • Perspectives industrielles du courant

    continu basse tension (< 400V)

    pour les TIC et les btiments

    15 Mai 2013, Paris

    Didier Marquet OLNC/OLN/SRG/REE

    Expert du groupe Orange en Energie/Environnement

  • Sommaire

    Historique Courant Continu (CC) gnral et TIC Les pertes en CA dans le cas des TIC Solution 400VCC datacenter selon Orange Rsultat de test et potentiel de gain pour les TIC en 400VCC Exprimentations et vision Orange Exprimentations et vision Orange Carte mondiale des exprimentations TIC en CC NTT, ABB, Emerge Alliance, Greenbuilding, Normalisation Composants en CC Perspectives pour Orange

  • Bref historique du CC, un succs Telecom et plus

    CC: Volta Plant Gramme , Siemens Edison (+ Tesla)

    CA: Tesla + Westinghouse + Gaulard (inventeur Franais du transformateur faible pertes)

    Un rseau CA HT et BT externe:

    TSF en CC, sur pile, batterie, rseau CC

    (USA, Sude, )

    80 25000VCC interne

    Premiers ordinateurs tube

    puis quelques VCC avec les transistors,

    les crans plats

    Des utilisations finales TIC en CC

    les crans plats

    Survie et retour du CC:

    Mtro, trains (< 1500VCC), industrie (100 300VCC) TIC : 48VCC depuis 170 ans dans les lignes et sites tlcom : 10 GW en 48V haute fiabilit et , 4 Gkm de Cu

    - jusqu 10% conso domestique soit 50 GW mondial

    dont les pertes dans les alimentation CA/CC

    Eclairage hallogne puis LED 12 ou 24 VCC PV, olien < 1500 VCC Vhicules lectriquse < 400VCC Ventil/clim variateur de vitesse 300-400VCC interne

    115 MW Toul

    >10 GW (RTE scenario)

    : 100 membres des 5 continentsOrange Copyright 2013

  • Histoire rcente du CC Telecom/Datacom Annes 80-85 projet FT CNET GEODE avec une dizaine dindustriels de lnergie dont

    Schneider/MGE, le CNES, SERI Renault pour la fiabilit systme

    Etide 300VCC avec lindustrie presente IEEE/intelec mais difficile de dtrner le 48V une poque sans ordinateurs. Triomphe des systmes modulaires 48VCC (redresseurs et batteries

    tanche) dcentraliss prs des quipements, gain de 10% de rendement en distribution

    tension haute, conversion HF (tude SUPELEC) et gain de cuivre dun facteur 10

    Projet FT TENOR 93- 97(Chloride, Socomec, SAFT, 2H, ) But : unifier et rduire le cot de la chaine modulaire dalimentation et batterie et

    centralise avec des ASI offline (rendement > 97%) et des alimentation CA/CC 48V Telecom

    ou 12V informatique. Brevet microstockage trs court rparti (cf IEEE/intelec 1993)ou 12V informatique. Brevet microstockage trs court rparti (cf IEEE/intelec 1993)

    Succs sur le cot mais trop complexe % chaines 48VCC et encore peu dinformatique

    Annes 2000 Alcatel + SAFT lance une solution CC (36-360VCC) et la normalisation ETSI EE 2003: Berkeley/intel/EPRI/Emerson exprimente et promeuve une solution 400VCC 2004-2011: beaucoup darticles intelec/IEEE, DC workshop avec lAllemagne la Sude, le

    Japon, les USA et France Telecom

    2009: dbut normalisation mondiale UIT-T 2010: IBM relance sa solution dalim CC de 1990, HP, Sun suivent 2011: La chine dmarre (1000 sites Telecom en 300V DC- 2012 datacenters 400VCC ) 2012, 2013: sites ABB, Vodafon etc projet Eu (Philips, Emerson, Siemens)

    Orange Copyright 2013

  • O sont les pertes dans lalimentation dun datacenter?

    by Courtesy of

    Orange Copyright 2013

  • 400VCC ASI : comparaison simplifie

    Entree site 1,4 to 1,9 x P

    serveur

    Entre site : 1,2 to 1,5 x P

    Solution actuelle avec ASI double conversion (on line)

    Gain en nergie: 5 to 20% avec le refroidissement CC Gains directs : pas donduleur ni contacteur statique, haut rendement CC/CC, pertescbles

    Gains indirects: pas de clim donduleur, moins de dissipation dans les salles serveurs Gains environnementaux: moins de matriel, dure de vie batteries augmente sans ondulation, moins de dplacement pour maintenance

    Entre serveur: PEntre serveur: 0,96 P

    Orange Copyright 2013

    Redr. onduleurRedr.

    CFPCC/CC

    400Vdc

    CS

    +

    by pass

    3% 4-8% 1% 1%

    Clim quipement nergie Clim serveurs redonde pour P

    1% 2-6%Transfo

    HT/BT

    +

    Diesel

    3%

    serveur

    0,5%

    Ventilation Clim redonde serveurs pour : 0,96 P

  • Exprimentations Orange et Estimations de gain

    Plusieurs exprimentations Orange en Datacenter, Site Telecom et tertiaires de quelques de dizaines de kW

    Rsultats mesure Labo 2011(Lannion) Rendement redresseur 94 96% selon marque (NetLab, Emerson) de 20 100% charge - 2 - 6% de conso serveur Blade IBM modifi en CC et donc autant en dissipation

    Rsultats Terrain 2012 (Velizy, Bordeaux, Issy)- Rendement tableau CA BT ------ 380VCC : 94% partir de 5-10% de charge de baie

    - Audit de scurit et certification site Socotec, Veritas : ok- Audit de scurit et certification site Socotec, Veritas : ok

    Echange module 10 kW chaud en 1 mn, idem 48V Pas de pb de CEM, harmonique, courant de neutre

    Estimations:- Rendement > 97 % (Emerson, Eltek, Delta, ABB) Gain nergie site : 5 20 % (datacenter)- Prvision fiabilit jusqu 20 X mieux quen CA car CC bien plus simple (idem 48VCC)- TCO: 10 -20% en plus des gains dnergie

    54V CC 100kW: Pertes /2, Cuivre/10

    380V CC

    Orange Copyright 2013

  • Possibilit de passage progressif au PV avec

    autoconsommation en CA et CC

    < 750VCC

    =

    Rseau 50 Hz

    Batiment

    Orange Labs Issy

    Onduleur solaire

    2 x 50 kW (Emerson)

    = 95-97%Orange Labs Copyright 2013

    = =

    = courant

    ondul

    = 96-97%

    Ond.400V : = 93% (CE+T)

    400VCC

    = 48V

    Redr. 48V = 96-97% (Emerson)Baie Redresseurs

    jusqu120 kW

    400VDC

    (Emerson)

    Tranche 1: 12kW

    Sanyo HITBatterie Lithium

    (SAFT)

    14 kWh

    Orange Copyright 2013

  • AMEA: des sources/stockages distribus agrger en

    microgrid: plus simple en CC ?

    Minicentrale HybrideSytmes solaires individuels

    en entraide sur le microgrid

    Morocco

    Egypt

    Jordan

    Niger

    Mali

    Senegal

    Morocco

    Egypt

    Jordan

    Niger

    Mali

    Senegal

    Photo Orange Labs Copyright 2013

    Station Radio mobile

    (BTS) avec excdent

    dnergie

    Village plus ou

    moins distant

    Rseau CC simple

    maillage progressif

    KenyaCameroon

    Central African RepublicMadagascar

    Senegal

    Guinea Bissau

    GuineaIvory Coast

    Equatorial Guinea

    + Dominican Republic,Vanuatu, Armenia, France

    KenyaCameroon

    Central African RepublicMadagascar

    Senegal

    Guinea Bissau

    GuineaIvory Coast

    Equatorial Guinea

    + Dominican Republic,Vanuatu, Armenia, FrancePhoto Orange Labs Copyright 2013

    Orange Labs Copyright 2013

    Orange Copyright 2013

  • Exprimentations 400VDC

    Univ.

    NTT Group(several sites)

    380V/400V DC

    UPN AB.350V/380V DC

    Intel380V DC

    SAP380V DC

    Nextek380V DC

    Syracuse

    University 380V DC

    Netpower Labs AB(several sites)

    350V/380V DCGreen.Ch380V DC

    France Telecom380V DC

    France Telecom380V DC

    Duke Energy380V DC

    Univ.

    California380V DC

    Other Japan Demos300V/350V DC

    China Telecom240V/380V DC

    China Mobile380V DC

    Vendor participants include:

    HP, IBM, EMC, Fujitsu, Hitachi, NEC

    Telecom

    Data Center

    Buildings / Microgrids

    Emerson power equipment

    European Telecom380V DC

    North American

    Telecom380V DC IBM Singapore

    380V DC

    Clustered

    Systems380V DC

    Map provided by Emerson Network PowerOrange Copyright 2013

  • 400V et CC + PV au Japon (ex du site de Senda)

    380V + PV for datacenter (direct 380VCC to 12V)

    Slide NTT DATA INTELLILINK CORP in 2011 Green DataCenter Forum

    Orange Copyright 2013

  • Datacenter 1MW en CC Zurich

    Gagnant du Watt dor 2013 Label dexcellence nergtique de lOffice fdral de lnergie

    Slide Intel at Genoa ETSI Energy Efficiency Workshop June 2012 Orange Copyright 2013

  • CC dans gnralis dans lhabitation: Japon

    (cf aussi initiative EPRI, Intel, Green Building, Emerge Alliance)

    From GreenGrid Platform @Home: GGP@H (NTT, NEC, Fujitsu, Toshiba, Misubishi )

    Green Building 2012: Armstrong Industries, Bloom Energy, Delta Products, Duke Energy, Emerson Electric, Eutricity,

    Fujitsu Components, Laurence Berkeley National Laboratory, National Electrical Manufacturers Association (NEMA),

    Nextek Power, Oakridge National Labs, Pike Research, Roal, Underwriters Laboratories, Universal Electric and University

    of Texas.

    Orange Copyright 2013

    Picture by NTT Courtesy

  • Normalisation du CC tension basseNormalisation du CC tension basseNormalisation du CC tension basseNormalisation du CC tension basse

    ETSI: ETSI: ETSI: ETSI: EuropeanEuropeanEuropeanEuropean Telecom Standard Telecom Standard Telecom Standard Telecom Standard instituteinstituteinstituteinstitute

    EE: Environment Engineering,

    EE2: Power interface, Earthing, Control monitoring (Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)

    UITUITUITUIT----T: Union International des TelecomT: Union International des TelecomT: Union International des TelecomT: Union International des Telecom

    Commission 5: CEM et rduction de limpact environnemental (Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)Commission 5: CEM et rduction de limpact environnemental (Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)(Pr: Orange)

    Question 19: Question 19: Question 19: Question 19: DC power feeding (Pr: