Comment optimiser la qualité énergétique des installations électriques ?

Face à la hausse soudaine des prix de l’énergie – et notamment de l’électricité – il est devenu indispensable de contrôler encore davantage les installations électriques de son entreprise. C’est tout particulièrement le cas dans l’industrie en raison des fortes sollicitations du réseau pour alimenter les machines, nécessitant à la fois de mieux surveiller son étant de fonctionnement pour ne pas interrompre la production mais aussi pour réduire la consommation électrique.

Et c’est là que la surveillance du réseau de distribution électrique (lequel permet d'acheminer l'électricité à partir des centrales de production d'énergie vers la production) joue un rôle crucial. Ce système complexe composé de nombreux éléments (centrales électriques, transformateurs, postes électriques, pylônes, câbles, équipements de contrôle…) est en effet chargé de maintenir un équilibre dans l'offre et la demande d'électricité ; il garantit que la puissance électrique est distribuée de manière fiable…

D’où la nécessité d’en contrôler la qualité, en particulier dans les entreprises industrielles. Car tout problème de qualité de l'électricité peut entraîner une interruption de la production, une augmentation des coûts d'entretien et de la consommation d'énergie, sans compter les risques d'accidents électriques en raison d’une dégradation des équipements. La surveillance de la qualité de l'alimentation électrique permet donc d’assurer la continuité de la production mais aussi de planifier des opérations de maintenance préventive afin de prévenir les pannes et prolonger la durée de vie des équipements électriques.

On l’a vu, assurer la qualité du réseau de distribution électrique dans une entreprise industrielle est indispensable. Pour ce faire, il est important de surveiller plusieurs paramètres, à commencer par la tension électrique. Celle-ci doit être maintenue à un niveau constant et régulier. Il en est de même pour les harmoniques, ces fréquences pouvant perturber la qualité de l'alimentation électrique.

Autre élément incontournable, le facteur de puissance, un indicateur de la qualité de la conception et de la gestion d'une installation électrique. Ce paramètre est à surveiller pour réduire les coûts d'énergie et améliorer l'efficacité énergétique de l'entreprise. Aussi, la stabilité de la tension (dont la variation peut entraîner des problèmes de fonctionnement des équipements électriques) doit faire l’objet d’une attention particulière, tout comme les défaillances du système électrique (telles que les surcharges électriques ou les court-circuit) afin de détecter les problèmes à temps et les corriger avant qu'ils ne causent des dommages importants.

Au niveau des normes et des recommandations, les plus couramment utilisées sont les normes européennes EN 50160 et EN 61000. Celles-ci définissent les critères de qualité de l'alimentation électrique et fixent des limites pour les fluctuations de tension, les harmoniques, le déséquilibre des phases et les interruptions de fourniture d'électricité. Elles préconisent également la mise en place de mesures de protection contre les surtensions et les variations de tension.

Mais il est pertinent également d’adopter des bonnes pratiques afin de garantir la qualité du réseau électrique, comme par exemple éviter les surcharges du réseau électrique et s'assurer que les équipements électriques sont correctement dimensionnés. Il est important aussi d’installer des dispositifs de protection contre les surtensions et les fluctuations de tension. Enfin, il est naturellement conseillé de vérifier régulièrement le réseau électrique et les équipements électriques pour détecter tout défaut ou panne potentielle.

Plusieurs outils sont à utiliser pour entamer en toute sérénité une démarche de surveillance de l’installation électrique. Avant tout, il est important de se doter d’équipements de protection individuelle (EPI) spécifiques aux électriciens tels qu’un casque isolant et de protection, des équipements de protection oculaire et faciale ainsi que les gants, les chaussures et les combinaisons spécifiques et isolantes. Ensuite, certains outils se révèlent indispensables, à commencer par des pinces coupantes, une pince à dénuder, une perceuse à batterie sans oublier les tournevis, les jeux de cliquet et autres jeux de clés plates ainsi que des colliers de fixation servant à attacher les câbles électriques ensemble à l’aide d’une pince Colson.

Dans la liste des instruments de mesure cette fois, figurent l’oscilloscope (pour visualiser l'onde électrique et de mesurer différentes caractéristiques telles que l'amplitude, la fréquence et la forme d'onde), la caméra thermique ainsi que l’analyseur de réseau électrique pour mesurer la tension, le courant, l'intensité et la puissance électrique, les harmoniques, les déséquilibres de phases et les pics de tension. De son côté, le wattmètre est un instrument permettant de mesurer la puissance électrique (et donc sa consommation chaque seconde) que soutire à tout moment un appareil électrique ou électronique.

Autres instruments de mesure, le multimètre – une pince chargée de mesurer les tensions électriques, les courants, les résistances et les continuités électriques –, le multimètre numérique (mesure du courant électrique – ampères, volts, ohms) ou encore la pince multimètre (autrement appelée « ampèremètres », pince ampèremétrique ou « capteur de courant sans contact », pour mesurer le courant dans un circuit électrique et l'intensité présente dans le fil ou câble conducteur en l'indiquant sur son écran digital).

L’enregistreur de données peut quant à lui être utilisé afin de surveiller le réseau électrique sur une période prolongée et ainsi détecter les problèmes intermittents pour une analyse plus approfondie. Vient ensuite le testeur de mise à la terre ; cet équipement est chargé de mesurer la résistance du sol pour garantir la conformité de la mise à la terre.

Mais comment bien choisir ces instruments de mesure et quels paramètres prendre en compte ? Il convient avant toute chose de choisir des instruments de mesure de qualité provenant de fabricants réputés et de distributeurs agréés, offrant un support technique et une garantie. Les normes européennes EN 50160 et EN 61000 peuvent également offrir des indications utiles pour le choix des instruments de mesure de qualité du réseau de distribution électrique.

Parmi les critères de sélection figurent la précision de la mesure devant être choisie en fonction des exigences à effectuer) et une plage de mesure suffisamment large pour mesurer la tension, le courant, la fréquence ou encore la puissance. Il est également important de vérifier que la fréquence d'échantillonnage est suffisamment élevée pour une plus grande précision des opérations de mesure de signaux électriques. Quant aux fonctionnalités de l'instrument de mesure, ils doivent impérativement être adaptées aux besoins de l'utilisateur, qu’il s’agisse du type de mesure ou des données à collecter.

Voici quelques astuces, conseils et bonnes pratiques visant à optimiser l'efficacité d'une installation électrique dans une entreprise industrielle.

Tout d’abord, il convient de procéder à une évaluation de la charge électrique afin de déterminer les besoins en énergie de l'entreprise industrielle et ainsi dimensionner l'installation électrique en fonction de la charge pour réduire les pertes et les surcharges.

Il est aussi conseillé d’utiliser des équipements économes en énergie (ampoules led, moteurs électriques à haut rendement, variateurs de fréquence….), d’utiliser des sources d'énergie renouvelable (panneaux solaires, éoliennes…)

Il est important de surveiller et optimiser les paramètres électriques (tension, courant...) afin de minimiser les risques de surtension.

Enfin, ne pas hésiter à faire appel à des professionnels qualifiés (c’est déjà le cas de l'installation et de la maintenance des équipements électriques, ceux-ci devant être effectuées par des professionnels qualifiés).

L’énergimètre se définit comme étant un appareil de mesure électronique chargé de mesurer les paramètres électriques tels que la tension, le courant, la puissance, le facteur de puissance et les harmoniques. Objectif ? évaluer la qualité de l'alimentation électrique.

Concrètement, cet enregistreur de qualité d'énergie surveille la consommation d'énergie et détecte les perturbations du réseau électrique, les variations de tension, les surtensions et les sous-tensions, les harmoniques, les déséquilibres ou encore les interruptions de fourniture pouvant affecter la qualité de l'alimentation électrique. Il est également utilisé pour identifier les inefficacités et les causes des perturbations du système électrique afin de trouver des solutions et ainsi optimiser l'efficacité énergétique d'une entreprise industrielle… et in fine réduire les coûts d'exploitation.

Mais pour choisir un énergimètre bien adapté aux besoins spécifiques de l’entreprise, il est important de prendre en compte plusieurs critères clés, à commencer par la précision de l'enregistrement des mesures, une plage de mesure suffisamment importante pour mesurer toutes les valeurs nécessaires (tension, courant, fréquence, puissance et énergie) et le marquage CE, essentiel pour s'assurer que l’appareil répond bien aux normes de sécurité et de performance.

Par ailleurs, certains instruments sont équipés de fonctionnalités supplémentaires, comme le stockage de données, la connectivité sans fil, la capacité d'intégrer des capteurs externes, ou encore la possibilité de générer des rapports de mesure. Des options pouvant répondre plus justement aux besoins de l'entreprise.

Réduire les coûts liés à l'énergie, minimiser les pertes et les gaspillages d'énergie, *pour enfin *contribuer à la lutte contre le changement climatique, est devenu prioritaire pour les entreprises… et cela passe aussi par les installations électriques, au moment où le coût de l’électricité atteint des sommets en France (pour devenir en mars le plus élevé d’Europe à près de 300€ le MWh, soit deux fois plus qu’en Allemagne ou en Italie). Pour répondre à cette situation, il existe divers moyens d’intervenir sur l’installation électrique.

Naturellement, choisir des équipements économes en énergie et de haute efficacité va de soi. Les fabricants d'équipements électriques offrent aujourd'hui des gammes d'appareils plus sobres tels que les moteurs à haute efficacité énergétique. Mais il est aussi possible de mettre en place des dispositifs de gestion de l'énergie. Ceux-ci permettent de contrôler la consommation d'énergie, à l’image des variateurs de fréquence. Ces dispositifs contrôlent la vitesse du moteur, permettant de réduire jusqu'à 50% la consommation.

Il demeure pertinent de corriger le facteur de puissance (PFC) afin d’augmenter l'efficacité des équipements à alimentation du secteur ou des alimentations CA/CC. Il en est de même pour les chargeurs de batterie, les systèmes de stockage d'énergie… Pour ce faire, il est possible d’installer des condensateurs fixes (source d'énergie réactive) ou des batteries de condensateurs afin d’effectuer une compensation (globale, partielle ou locale).

Ne négligeons pas non plus l’importance des révision et de la surveillance du bon fonctionnement des équipements comme le réglage de la température ou de la pression, l'amélioration de l'isolation et le nettoyage. Des inspections régulières et des entretiens préventifs peuvent également aider à maintenir les équipements en bon état et à garantir leur efficacité énergétique à long terme. En somme, l'optimisation de l'efficacité énergétique d'une installation électrique en milieu industriel résulte d’une combinaison de solutions allant du choix d'équipements économes en énergie, la mise en place de dispositifs de gestion de l'énergie à l’entretien et la maintenance préventive.