Un fabricant de groupes électrogènes s'associe pour ajouter des moteurs

D'un point de vue historique, dix ans peuvent sembler une goutte d'eau dans l'océan pour les acteurs du secteur de la production d'électricité. Pourtant, beaucoup peut être accompli en une décennie. Il suffit de demander à Mesa Solutions, fournisseur de services énergétiques basé à Loveland, dans le Colorado, spécialisé dans la fabrication, la vente et la location de solutions d'énergie portables alimentées au gaz.

Dans le cadre de cet accord de partenariat, HDI fournit les blocs moteurs longs tandis que Mesa se charge de l'habillage. (Photo : Mesa Solutions)

Depuis son lancement en 2014, Mesa a déployé plus de 2 000 groupes électrogènes auprès de plus de 130 clients, générant plus de 450 MW d'électricité pour l'alimentation principale commerciale et industrielle, les micro-réseaux, l'alimentation de secours et d'autres applications. Suite à l'annonce, lors du salon ConExpo-Con/Agg 2023, de son partenariat avec le fabricant mondial d'engins de chantier et de moteurs Hyundai Doosan Infracore (HDI), Mesa s'apprête à distribuer sa propre gamme de moteurs à gaz.

« En termes de croissance, nous sommes une jeune entreprise. Nous avons évolué, passant de la fabrication de nos propres générateurs au gaz naturel à l'intervention sur différents aspects du secteur, qu'il s'agisse d'alimentation de secours ou d'intervention d'urgence », a déclaré Tom Poteet, vice-président du développement de l'entreprise chez Mesa Solutions. « Nous nous lançons désormais dans le développement et le lancement de nouvelles gammes de moteurs grâce à notre partenariat avec Hyundai. »

« Le gorille de 800 livres » dans Leased Power

Mesa est immergée dans l'industrie pétrolière et gazière depuis ses débuts en 2014, lorsque le regretté magnat et financier du pétrole et du gaz Thomas Boone Pickens Jr. a contribué à la création de Mesa Natural Gas Solutions. L'entreprise a été l'une des premières startups financées par BP Energy Partners, un fonds de capital-investissement spécialisé dans l'énergie.

Initialement, il était prévu qu'une société apparentée produise les groupes électrogènes au gaz naturel qu'elle commercialiserait, mais, selon Poteet, Mesa a rapidement « dépassé les capacités » et a lancé sa propre production dans une usine de 8 800 m² à Casper, dans le Wyoming. « Nous avons amélioré la conception, fait venir des composants et commencé l'assemblage et la production. Nous avons maintenant des milliers d'unités louées », a-t-il déclaré.

Depuis mi-2023, la société est détenue à 100 % par Arroyo Investors, un gestionnaire d'investissement indépendant basé à Houston et spécialisé dans les actifs de production d'électricité et d'infrastructures énergétiques. Elle opère désormais sous le nom de Mesa Solutions.

Le GV22PU est un moteur V12 de 22 litres, turbocompressé et refroidi par air, développant jusqu'à 684 ch à 60 Hz ou 606 ch à 50 Hz. (Photo : Mesa Solutions)

Les groupes électrogènes sont disponibles en cinq puissances, de 70 à 350 kW. Ils peuvent utiliser divers combustibles gazeux, notamment le gaz naturel, le propane liquide, le gaz de tête de puits, le méthane de houille, le gaz naturel renouvelable et certains gaz de pétrole liquéfiés. Chaque modèle est disponible en différents formats, les unités montées sur remorque étant les plus courantes pour les applications pétrolières.

Selon Mesa, ses groupes électrogènes sont conçus pour offrir aux exploitants pétroliers et gaziers une méthode flexible de réduction des émissions de torche, des options avancées de contrôle catalytique et une compatibilité avec les énergies renouvelables. Cette flexibilité a permis à Mesa de devenir un fournisseur nord-américain de premier plan de solutions d'alimentation électrique portables fonctionnant 24h/24 et 7j/7 au gaz naturel de tête de puits.

En termes d'énergie louée dans les champs pétrolifères, Poteet a déclaré que Mesa est désormais « le gorille de 800 livres de l'industrie en raison de la qualité et de la fiabilité des machines que nous produisons et en raison du niveau de service et de soutien que nous pouvons fournir ».

« Dans le secteur pétrolier, une seule question s'impose : le générateur fonctionne-t-il ? Sinon, nous avons besoin que vous veniez le déplacer, car votre concurrent a besoin de cet emplacement. » Ce contexte commercial nous a donc conduits à concevoir un générateur extrêmement efficace et fiable, a-t-il déclaré. « Et c'est ce qui nous motive sur le marché des générateurs de secours. »

De l'acheteur de moteurs au partenaire de moteurs

« À l'époque où les gisements de schiste prenaient leur essor, vers 2011, les constructeurs de moteurs comme Doosan (aujourd'hui HDI) perfectionnaient leurs blocs-moteurs pour le gaz naturel », a noté Poteet. « Les compagnies pétrolières ont compris l'intérêt de ces blocs-moteurs : la possibilité d'avoir des générateurs sur site brûlant le gaz du gisement de schiste leur évitait de construire une canalisation ou de transporter du carburant jusqu'au site. »

Mesa s'approvisionnait initialement en moteurs auprès d'un fournisseur de HDI à l'époque et est rapidement devenue l'un de ses plus gros clients pour les moteurs au gaz naturel. La spécification initiale du moteur GV22 de 22 L utilisé dans son plus grand groupe électrogène était de 700 à 2 500 BTU, ce que Poteet a mis en perspective en comparant ce chiffre aux quelque 1 000 BTU d'un foyer moyen.

Pour répondre aux exigences des clients pétroliers, Mesa a apporté d'importantes modifications. « Les fluctuations de niveau de carburant ont nécessité des moteurs un peu plus puissants et une unité de contrôle logicielle/électronique capable de moduler le moteur pour des variations allant jusqu'à 2 500 BTU. C'est également le niveau pour le propane, ce qui signifie que les moteurs peuvent également fonctionner au propane », a-t-il souligné.

Deux prises d'air différentes sont utilisées, avec commutation automatique entre les types de carburant (gaz naturel, gaz de tête de puits, propane, GNC ou GNL). « Nous nous sommes vraiment distingués en pouvant changer de carburant sans réduire la charge », a déclaré Poteet.

Lorsque HDI a décidé de changer de fournisseur, Poteet a déclaré : « Ils sont venus nous voir et nous ont dit qu'ils avaient des améliorations à apporter à la conception de leurs moteurs et qu'ils souhaitaient que Mesa prenne le relais. » Le résultat a été l'accord de partenariat officiellement annoncé à ConExpo 2023.

Aux termes de cet accord, HDI fournit les blocs moteurs longs, tandis que Mesa se charge de l'habillage. Cela comprend l'intégration du module de commande moteur, du régulateur de carburant, du papillon des gaz et d'autres composants clés développés en interne par Mesa. L'obtention de la certification de l'Agence de protection de l'environnement (EPA) incombe également à Mesa.

« [Nous intervenons en tant qu'emballeur], mais nous avons également amélioré le système d'accélérateur par rapport à l'ancien. Nous avons également amélioré les cylindres et les culasses par rapport au produit précédent », a souligné Poteet.

« L'envie est née de construire une solution plus performante et plus performante. Nous prenons ces moteurs, analysons les applications… et les environnements dans lesquels nous les intégrons », poursuit-il. « Nous détaillons constamment les petits défauts que l'on rencontre sur une plateforme de moteur classique et comment les contourner et améliorer l'expérience utilisateur. »

Un nouveau monde s'ouvre

Le premier moteur à obtenir la certification EPA est le GV22PU, un V12 de 22 litres turbocompressé avec refroidisseur intermédiaire qui remplace le GV22 d'origine. Le GV22PU présente un rapport alésage/course de 128 mm x 142 mm et développe jusqu'à 684 ch (510 kW) à 60 Hz ou 606 ch (452 kW) à 50 Hz, selon le type de carburant. Cela représente une augmentation de puissance de plus de 20 % par rapport au moteur précédent.

Grâce à la certification EPA, Poteet a déclaré : « Nous pouvons non seulement utiliser les moteurs en interne, mais aussi les vendre à nos clients. Nous pouvons les utiliser et nos clients générateurs en bénéficieront, car il n'y a plus d'intermédiaire. Mais cela nous ouvre également un tout nouveau monde, celui de la simple vente de moteurs. »

Les caractéristiques que Mesa a incorporées dans le GV22PU comprennent un nouvel accélérateur, une conception d'admission modifiée et un étalonnage du capteur de cliquetis mis à jour pour améliorer les performances en affinant le processus de combustion.

Tous les nouveaux moteurs seront certifiés pour fonctionner au gaz naturel et au propane et testés de 700 à 1 800 BTU. (Photo : Mesa Solutions)

Le nouveau papillon des gaz et le régulateur électronique de carburant sont conçus pour permettre un débit d'air et de carburant plus précis, améliorant ainsi la combustion et la réactivité de l'accélérateur. La conception modifiée de l'admission réduit la résistance à l'air et optimise la répartition cylindre à cylindre, pour plus de puissance et d'efficacité globale, a déclaré Mesa. Le capteur de cliquetis mis à jour détecte et atténue rapidement les cliquetis du moteur afin d'optimiser les performances.

La prochaine étape pour l'entreprise sera d'obtenir la certification EPA pour les moteurs de la série GX, qui seront proposés en cylindrées de 11,1 L, 14,6 L et 21,9 L, en configurations I-6, V8 et V12 respectivement. La série utilisera une culasse à quatre soupapes au lieu de deux soupapes, ce qui, selon Mesa, offre une culasse plus robuste pour une plus grande résistance et durabilité, ainsi qu'une densité de puissance supérieure grâce à une pression accrue dans les cylindres.

Tous les nouveaux moteurs seront certifiés pour fonctionner au gaz naturel et au propane, et testés de 700 à 1 800 BTU. La production aura lieu à l'usine de Casper.

Marché en mutation

Outre les variantes au gaz naturel, HDI développe un bloc moteur fonctionnant à l'hydrogène afin de répondre à l'intérêt de l'industrie pour ce carburant zéro émission. Une version non fonctionnelle d'un moteur à hydrogène six cylindres en ligne de 11,1 L développant 402 ch (300 kW) a été présentée sur le stand Mesa au salon PowerGen International plus tôt cette année, mais des versions fonctionnelles sont en cours de développement et de test.

Mesa propose des groupes électrogènes de cinq puissances, de 70 à 350 kW, capables d'utiliser une gamme variée de combustibles gazeux. (Photo : Mesa Solutions)

« Mesa travaille avec HDI sur le développement du moteur à hydrogène dans un groupe électrogène et prévoit que l'unité d'essai sera terminée fin 2025 ou début 2026 », a déclaré Poteet.

Mesa constate d'autres changements sur le marché au-delà des types de carburant, notamment une demande accrue de baux à long terme pour ses groupes électrogènes et même une évolution vers l'achat au lieu de la location ou du crédit-bail.

« À mesure que notre entreprise a grandi et gagné en volume et en rapidité, nous avons davantage misé sur la vente de générateurs. Ces trois ou quatre dernières années, nous avons accéléré nos ventes et avons reçu des commandes importantes », a déclaré Poteet.

Les centres de données migrent vers les micro-réseaux

Ce changement a conduit Mesa à vendre un nombre croissant de générateurs, y compris des systèmes de micro-réseaux, à des pays du monde entier.

« Actuellement, notre flotte de location propose des puissances allant de 75 kW à 350 kW, mais il est ensuite possible de les mettre en parallèle pour une capacité supérieure », explique Poteet. « Les deux plus grands modèles sont ceux qui se prêtent le mieux à la mise en parallèle, le modèle de 350 kW étant le plus utilisé dans cette configuration. »

Une version non fonctionnelle d'un moteur à hydrogène Hyundai a été présentée dans le livre Mesa au salon PowerGen International. (Photo : KHL Staff)

Ces solutions de type micro-réseau sont de plus en plus populaires auprès de clients comme les centres de données, qui nécessitent une « puissance considérable », a déclaré Poteet. Auparavant, ces clients installaient des mégawatts d'électricité dans quelques générateurs, a-t-il noté, mais ils se tournent désormais davantage vers plusieurs générateurs plus petits, lorsque l'encombrement le permet.

L'utilisation de plusieurs générateurs en parallèle permet de fractionner l'énergie pour une plus grande fiabilité énergétique. Prenons l'exemple de vingt générateurs de 350 kW fonctionnant en parallèle pour produire environ 10 MW d'électricité, contre trois générateurs diesel de 3 MW. La panne d'un seul générateur de 3 MW aurait un impact majeur sur la puissance disponible, a souligné Poteet. « La perte d'un seul générateur sur 20 a un impact moindre. »

Élargir la portée

Mesa Solutions prévoit de continuer à étendre sa présence sur ces applications et marchés, ainsi que sur d'autres, et se réjouit de l'élargissement continu de sa gamme de moteurs et des opportunités commerciales qu'elle offrira. Mais il y a un changement qu'elle ne prévoit pas de sitôt.

« Nous nous lançons désormais dans des applications commerciales et industrielles de secours et de services publics », a noté Poteet. « Mais nous continuerons de commercialiser nos produits auprès des champs pétroliers pendant très longtemps. »

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