Comment choisir son système de surveillance énergétique ?

L’environnement et la lutte contre le changement climatique sont les sujets transversaux des prochaines décennies pour les entreprises. En Europe, l’objectif est de réduire de 55 % les émissions de CO2 et les grandes compagnies visent la neutralité carbone à l’horizon 2030-2040. Or, pour atteindre cet objectif, elles doivent réduire significativement leur consommation d’énergie.

Ce qui relevait d’un simple enjeu environnemental est devenu ces derniers mois un enjeu économique, avec l’augmentation brutale des coûts de l’énergie. Pour rester rentables financièrement, les entreprises doivent absolument réduire leurs dépenses et donc leur consommation d’énergie.

Dans ce cadre, la norme ISO 50001 sur le management de l’énergiea défini un cadre d’exigences pour aider les organismes à réduire leur impact sur le climat, préserver les ressources et améliorer leurs résultats. Elle se fonde sur un modèle d’amélioration continue pour que le management énergétique soit complètement intégré au fonctionnement global. La norme ISO 50001 préconise notamment d’élaborer une politique pour utiliser plus efficacement l’énergie, avec des cibles et objectifs précis de mise en œuvre. Pour cela, elle précise qu’il faut s’appuyer sur des données pour :

• mieux comprendre les problèmes liés à la consommation d’énergie ;
• prendre des décisions pour y remédier ;
• mesurer les résultats pour examiner l’efficacité de la politique.

Le système de management de l’énergie est une première étape indispensable pour pouvoir agir sur les consommations.

Il faut commencer par mettre en œuvre des moyens de mesure de la consommation, quel que soit le type d’énergie concernée, explique le concepteur d’équipements de monitoring SICK. Avant de pouvoir définir des actions correctives, il faut pouvoir collecter et analyser des données de mesure de la consommation d’énergie.

C’est précisément le rôle du système de management énergétique.

L’avantage principal du monitoring énergétique est d’avoir un suivi en temps réel des consommations d’énergie, quelle qu’elle soit : électricité, gaz, eau, air comprimé… Le logiciel de management énergétique va mesurer les données, puis les analyser pour déterminer les économies d’énergie potentielles selon les cas. Il permet aussi de prioriser certaines actions en fonction du budget et des économies souhaitées (par exemple de la maintenance préventive, souvent moins coûteuse qu’une réparation en cas de panne).

Le système de monitoring permet d’être alerté en cas de dysfonctionnement ou de surconsommation anormale. Les mesures et flux sont compilés dans des tableaux de bord à travers des indicateurs de performance énergétique. Enfin, le système de management énergétique fait gagner un temps précieux aux équipes opérationnelles, mais aussi sur la prise de décision.

Un système de management de l’énergie se constitue deux grands types d’éléments.

Les centrales (ou compteurs d’énergie) et les capteurs sont des moyens de mesure propres à chaque type d’énergie et sont dédiés à mesurer une grandeur donnée. Il faut ensuite considérer la manière dont ils vont faire remonter l’information mesurée à travers les différentes couches des systèmes d’informations jusqu’à la supervision, au niveau d’une usine par exemple.

Le fabricant SICK explique qu’on peut

distinguer les systèmes filaires avec des protocoles adaptés sur une base Ethernet comme l’OPC UA ou le MQTT. Ces capteurs doivent être raccordés sur le réseau informatique de l’entreprise pour faire remonter ses données. Mais nous avons aussi un bon nombre de capteurs ne disposant que d’interface beaucoup plus simple comme une sortie analogique (4… 20mA ou 0-10V). Ces capteurs n’étant pas communicants, ils ne sont pas les meilleurs candidats pour la remontée de données. Cependant, ils peuvent être raccordés à des automates ou à des passerelles pour la numérisation des informations.

Pour communiquer avec les plateformes ou entre eux, les capteurs utilisent des protocoles standard :

• Le protocole IO-Link est une interface numérique dédiée pour les capteurs qui permet de transmettre une information de mesure sous format digital à moindre coût. Mais il s’agit d’esclaves qui devront être raccordés à un maître IO-Link qui lui-même sera connecté au réseau.
• Pour certains capteurs, il existe des protocoles de communication sans fil et basse consommation comme le protocole LoRaWan. Il est plutôt dédié aux capteurs autonomes (alimentés par batterie). Ces capteurs peuvent donc être mis en place très facilement sans coût exorbitant d’installation sur des infrastructures étendues par exemple.

On peut définir cinq grandes étapes pour mettre en place son pilotage énergétique.

Les indicateurs de performance énergétique sont des valeurs de mesure définies par la norme ISO 50001. Généralement, il s’agit d’un ratio entre l’énergie consommée et le facteur susceptible de l’influencer mais sur lequel on ne peut agir (ensoleillement par exemple).

La définition des IPE permet de savoir ce qu’on mesure, dans quelles conditions et sur quelle période. C’est indispensable pour avoir des données comparables et exploitables.

Dans un premier temps, il est nécessaire de mesurer les consommations et donc de mettre en place des capteurs. Ils doivent pouvoir différencier les sources d’énergie, les équipements consommateurs et les usages (chauffage, éclairage, machines…).

Pour que les données puissent être exploitées, il faut mettre en place une architecture de télérelève sans fil, filaire ou mixte. Les capteurs sont plus ou moins sophistiqués et utilisent différents protocoles de communication pour communiquer leurs données.

Les capteurs sont connectés au réseau informatique et à une plateforme digitale dédiée, destinée à recevoir et digérer les données, afin de les afficher avec un maximum de clarté.

La plateforme de monitoring énergétique récupère les données transmises par les capteurs afin de pouvoir identifier les répartitions de consommation énergétique.

On pourra ainsi mettre en place des axes d’améliorations dans un premier temps, puis contrôler en continu les dérives potentielles, voire les anticiper.

Les logiciels Energy Monitoring de SICK permettent par exemple de :

• suivre l’évolution de la consommation sur une période donnée ;
• détecter des consommations anormales, notamment en période de fermeture des bâtiments ;
• identifier les pics de consommation réguliers ;
• comparer les performances et la consommation d’une machine à une autre ;
• améliorer l’analyse des coûts de fabrication ;
• optimiser les interventions de maintenance.

La mesure des consommations ne sert à rien si elle ne permet pas d’agir. Les données récoltées ont pour objectif de déterminer les axes de réduction ou d’optimisation de la consommation d’énergie. Il peut s’agir :

• d’améliorer la performance énergétique des bâtiments (isolation par exemple), des machines ou des procédés industriels ;
• d’intégrer des énergies renouvelables ;
• d’optimiser la maintenance des équipements…

Selon SICK, le management énergétique doit

être une démarche itérative, qui pourra s’affiner au cours du temps, avec l’installation de capteurs supplémentaires pour améliorer la finesse de l’analyse et optimiser le bilan carbone des entreprises.