Dans la course au rendement énergétique, les moteurs sont les leaders

La pression exercée par des réglementations internationales de plus en plus exigeantes, la montée des coûts de l'énergie et l'impact des émissions de CO2 sont les principaux moteurs de l'amélioration des efficiences de fabrication, aussi bien dans les usines nouvelles qu'existantes. Dans certaines installations, des économies de 60 à 70 % ont été réalisées, et des retours sur investissement sont mesurés en mois au lieu d'années. Très souvent, les moteurs et les pompes représentent plus de la moitié de la consommation d'énergie d'une usine. Ils occupent donc une place de premier plan dans le développement des stratégies et des plans pour mesurer et réduire l'énergie consommée à chaque étape des processus. Le schéma ci-dessous illustre les principaux domaines concernés.

 

Source	FRENCH
Measurement	Mesure
Motor Control	Contrôle moteur
Motor	Moteur
Transmission System	Système de transmission
Mains supply	Alimentation secteur
Power factor correction to improve supply quality	Correction du facteur de puissance pour améliorer la qualité de l’approvisionnement
Energy meters to monitor electricity usage	Wattmètres pour surveiller la consommation d’énergie
Control the motor to reduce energy used	Contrôle du moteur pour réduire la consommation d’énergie
Correct motor sizing and more efficiency motor design	Taille et conception optimales du moteur pour un meilleur rendement
Good maintenance practice will reduce losses	Maintenance optimale pour réduire les pertes
Energy out to task	Énergie disponible

 

Une correction efficace du facteur de puissance améliore la qualité de l'approvisionnement en énergie. Ce facteur joue un rôle important dans les systèmes CA et les alimentations  CA-CC. L'ajout de condensateurs, tels que des EPCOS à film polypropylène, sur des charges inductives (tels que des moteurs) apporte une amélioration modeste en terme de rendement énergétique. Néanmoins, la réduction des coûts obtenue peut être importante lorsque le tarif des fournisseurs d'énergie pénalise les facteurs de puissance faibles. Il est également possible d'utiliser des systèmes de correction automatique des facteurs de puissance qui activent et désactivent les condensateurs en fonction des conditions de charge.

Pour mesurer la consommation d'énergie, divers wattmètres sans fil offrent des options de modernisation aisées et rapides, puisque leur câblage est largement minimisé. L'offre RS est très complète, couvrant treize fournisseurs avec divers wattmètres sans fil et filaires. Elle inclut des produits ABB, Merlin Gerin et Schneider Electric.

Au cours des dernières années, les variateurs de vitesses CC et CA ont largement progressé en efficacité, principalement grâce aux avancées des semi-conducteurs de puissance. Actuellement, certains systèmes CA monophasés supportent des rendements égaux ou supérieurs à 95 %. ABB, Allen Bradley, Mitsubishi, Omron, Parker, Schneider Electric et Siemens font partie des principaux fournisseurs de moteurs, alimentations et contrôles offrant les plus hauts niveaux de rendement. RS offre des alimentations mono et triphasées, ainsi qu'une sélection de contrôleurs de servomoteurs CC sous sa propre marque en entrée de gamme de puissance.

Bien que normalement associés aux pompes et aux moteurs, les variateurs de vitesse peuvent aussi améliorer le rendement énergétique des systèmes pneumatiques. Les systèmes d'air comprimé représentent en moyenne entre 10 et 15 % de la consommation électrique d'une usine. Un contrôle adaptatif précis en fonction des demandes quotidiennes peut générer des réductions de coûts d'énergie pouvant atteindre 30 % dans certaines installations. Naturellement, le choix de la taille du moteur pour chaque application est un des critères essentiels de toute stratégie d'optimisation des rendements énergétiques.

La norme européenne EN 60034-30:2009 définit les exigences légales du rendement des moteurs triphasés dans la gamme 0,75 – 375 kW (2, 4 et 6 pôles). Ces types de moteurs doivent être conformes à la norme « IE2 rendement élevé » depuis le 16 juin 2011. Ils devront être conformes à la norme « IE3 rendement Premium » à partir de janvier 2015. Les progrès technologiques de la conception des moteurs, de leurs roulements, de leur gestion intelligente sont les principaux facteurs d'amélioration des rendements. Par exemple, les roulements SKF à rainure profonde utilisés pour rénover des moteurs électriques réduisent de 30 à 50 % les pertes de friction, comparés aux autres roulements SKF. Cette solution prolonge la durée de vie des roulements et améliore les rendements sans avoir à remplacer de moteur complet. La gamme M3 d'ABB inclut une excellente sélection de moteurs triphasés. Panasonic et Parvalux sont des choix très demandés pour les applications monophasées.

Dans le domaine spécifique de l'alimentation CC-CA des systèmes électroniques, les rendements ont progressé d'environ 80 % pour atteindre 95 % au cours des dernières années. Cependant, il nous semble judicieux de préciser que les fabricants ont tendance à citer des valeurs de rendement en pleine charge. Le rendement des systèmes d'alimentation n'atteint pas nécessairement des valeurs aussi favorables avec des niveaux de charge inférieurs. Il est donc préférable de vérifier que le profil de rendement d'un système d'alimentation est adapté à l'application envisagée dans le monde réel. RS offre plus de 1000 modèles d'unités d'alimentation CC-CA à haut rendement, en partenariat avec les marques les plus connues, telles qu'Astec, Mean Well et Power-One.

La maintenance a bien sûr un impact décisif sur le rendement énergétique global d'une usine, et en particulier au niveau des systèmes de transmission. L'application d'une solution d'alimentation optimisée sur une chaîne rouillée ne peut avoir qu'une valeur limitée ! Grâce à sa gamme d'équipements et de produits de maintenance très complète, RS vous offre là aussi des solutions efficaces.