Onduleurs et alimentation de secours

Une autonomie annoncée à pleine charge et une autonomie mesurée sur site sont deux nombres différents.

Métier de rattachement: Énergie et alimentation de secours

Le problème

L’onduleur n’est pas une réserve d’énergie : c’est le temps nécessaire pour que la source de secours prenne le relais.

Un onduleur est souvent acheté comme une réserve d’énergie, avec l’idée de tenir une coupure. Ce n’est pas sa fonction. Sa fonction est de couvrir l’intervalle entre la disparition du réseau et la reprise par une autre source, et de filtrer les perturbations de la tension d’entrée.

De ce malentendu naissent deux erreurs symétriques. Trop peu d’autonomie, et les équipements s’arrêtent avant le démarrage du groupe. Trop d’autonomie, et l’organisation immobilise un parc de batteries coûteux, encombrant, qu’il faut climatiser et remplacer périodiquement.

Les batteries sont d’ailleurs le seul composant du système qui vieillit de manière certaine. Leur capacité décroît avec le temps et avec la température ambiante ; une installation qui n’a jamais été éprouvée depuis sa mise en service ne connaît pas son autonomie réelle.

L’autonomie réelle et sa marge, schéma de principe

01Charge raccordée: La charge réellement branchée, relevée, et non la puissance nominale de la machine.
02Onduleur: Filtre les perturbations amont et couvre l’intervalle, pas la durée de la coupure.
03Batterie: Le seul organe qui vieillit à coup sûr. Sa capacité tombe avec le temps et la température.
04Distribution secourue: Départs secourus repérés physiquement et séparés des départs ordinaires.
05By-pass de maintenance: Sans lui, remplacer une batterie impose d’arrêter ce que l’onduleur protège.
06Arrêt propre au seuil: Quand la source de remplacement ne vient pas, il reste à s’arrêter proprement — éprouvé au moins une fois.

Schéma de principe. Le trait accentué est la marge entre l’autonomie mesurée et le temps de reprise de la source de remplacement.Ordres de grandeur de dimensionnement. L’autonomie couvre le démarrage du groupe et l’arrêt propre ; elle se calcule sur la charge réelle, jamais sur la puissance nominale.

Périmètre

Ce que la prestation recouvre

Étude d’autonomie: Charge réellement raccordée, temps de reprise de la source de secours, marge, température du local et vieillissement pris en compte dans le calcul, et non l’autonomie de catalogue.
Topologie et redondance: Choix de la technologie de conversion, machine unique ou parallèle, chemins d’alimentation simples ou doubles, bipasse de maintenance permettant l’intervention sans coupure.
Batteries: Technologie, dimensionnement, disposition et ventilation du local, surveillance de l’état, programme de remplacement et filière d’élimination.
Distribution secourue: Tableaux et départs secourus identifiés et repérés, séparation stricte des circuits non secourus, protection différentielle et sélectivité entre les niveaux.
Articulation avec le groupe: Compatibilité de l’onduleur avec la source de remplacement, comportement à la bascule, essai de la chaîne complète du réseau au groupe, en charge.
Supervision et essais: Remontée des défauts et de l’état des batteries, arrêt propre des serveurs sur seuil d’autonomie, essais périodiques et registre des résultats.

Situations

Situations les plus fréquentes

Salle serveur: La charge est connue et stable. L’enjeu est la marge entre l’autonomie réelle et le temps de reprise du groupe, et la possibilité d’arrêter proprement les systèmes si la reprise n’a pas lieu.
Poste de supervision ou de garde: Le poste doit rester en service pendant toute la coupure. L’autonomie ne se calcule pas sur la reprise du groupe mais sur la durée pendant laquelle la surveillance doit être tenue.
Équipements de réseau et de sûreté: Commutateurs, caméras, contrôleurs d’accès et téléphonie. Secourir les uns sans les autres produit un système partiellement en service, souvent inutilisable.
Site à réseau instable: Les microcoupures et les variations de tension usent les équipements. L’onduleur y sert autant à filtrer qu’à secourir.

Exigences

Ce qu’il faut exiger, de nous comme d’un autre

Ces exigences valent quel que soit le prestataire retenu. Reprises dans une consultation, elles écartent les réponses qui ne tiennent pas.

Le calcul d’autonomie établi sur la charge réellement raccordée, et non sur la puissance nominale de la machine.
La marge entre l’autonomie et le temps de reprise de la source de secours, vérifiée par essai en charge.
La présence d’un bipasse de maintenance, sans lequel tout entretien impose une coupure des équipements protégés.
La surveillance de l’état des batteries et le calendrier prévisionnel de leur remplacement.
La séparation physique et le repérage des départs secourus et non secourus.
L’arrêt propre et automatique des systèmes sur seuil d’autonomie, éprouvé au moins une fois.
La filière d’élimination des batteries usagées, qui relève d’une obligation et non d’une commodité.

Écueils

Erreurs fréquentes, et ce qu’elles coûtent

Retenir l’autonomie du catalogue: Elle est donnée à une charge et une température de référence, sur des batteries neuves. L’autonomie réelle d’une installation en service depuis quelques années est sensiblement inférieure, et personne ne le découvre avant la coupure.
Raccorder des charges non prévues: Un radiateur d’appoint, une imprimante ou un climatiseur branchés sur une prise secourue divisent l’autonomie. C’est la raison pour laquelle les prises secourues se repèrent physiquement.
Omettre le bipasse de maintenance: Sans bipasse, remplacer une batterie impose d’arrêter ce que l’onduleur protège. L’entretien est alors reporté, jusqu’à ce que la batterie défaille d’elle-même.
Ne jamais éprouver la chaîne complète: Onduleur et groupe sont essayés séparément et fonctionnent. La bascule entre les deux ne l’est pas, et c’est précisément là que se situent les incompatibilités constatées en situation réelle.

Questions

Questions posées avant de consulter

Quelle autonomie faut-il prévoir ?

Assez pour couvrir le temps de détection, de démarrage et de reprise de la source de secours, avec une marge tenant compte du vieillissement des batteries. Sans source de secours, l’autonomie doit permettre d’arrêter proprement les systèmes, ce qui se compte en minutes plutôt qu’en heures. Une autonomie supérieure se justifie seulement pour des équipements dont le service doit être tenu pendant toute la coupure.

Combien de temps durent les batteries ?

Leur durée de vie dépend surtout de la température du local et du nombre de cycles subis. Une élévation durable de quelques degrés au-dessus de la température de référence réduit sensiblement leur durée de vie. C’est pourquoi le local se ventile ou se climatise, et pourquoi l’état des batteries se surveille au lieu d’être supposé.

Faut-il un onduleur ou un groupe électrogène ?

Les deux répondent à des besoins différents et se complètent. L’onduleur couvre l’instant, sans coupure, et filtre la tension. Le groupe couvre la durée, avec un temps de démarrage. Un site critique a besoin des deux ; un site dont les équipements supportent une coupure brève peut n’avoir besoin que du groupe.

Peut-on ajouter des batteries à un onduleur existant ?

Souvent, dans les limites admises par la machine et par le local. L’ajout suppose de vérifier la capacité de charge de l’onduleur, la tenue du plancher, la ventilation et la protection du nouveau parc. Mélanger des batteries neuves et anciennes sur un même circuit dégrade l’ensemble, et se traite par le remplacement complet plutôt que par le complément.

Comment savoir si l’installation tiendra ?

Par un essai de décharge en charge réelle, conduit périodiquement et consigné. C’est la seule vérification qui mesure l’autonomie plutôt que de la déclarer. Elle se conduit dans une fenêtre convenue, avec une procédure de retour arrière, parce qu’un essai est aussi le moment où une faiblesse se révèle.

Que faire des batteries usagées ?

Elles suivent une filière d’élimination réglementée et ne peuvent pas être traitées comme un déchet ordinaire. La filière retenue, le transporteur et la traçabilité de l’enlèvement font partie de la prestation, et se documentent au même titre que l’installation.

Preuve

Où nous l’avons mis en œuvre

Énergie et infrastructures critiques2024
Site minier — salle serveur et alimentation de secours
Construction d'un local technique sécurisé et de sa chaîne d'alimentation, sur un site isolé sans réseau public fiable.
Semaines de relevé avant dimensionnement
4
Essais en charge par an
12
Référence KP-2024-008
Organisations internationales2022
Mission diplomatique européenne — sûreté multisystème
Reprise complète du contrôle d'accès, de la vidéosurveillance et de l'alimentation de secours d'une chancellerie en service.
Systèmes réunis
3
Interruption de service
0
Référence KP-2022-014