Les organismes para-publics (comme l'Ademe) sont en première ligne, de même que les centres techniques professionnels. Les organismes professionnels ne sont pas en reste : à lui seul, le Gimelec (le syndicat professionnel des constructeurs de matériels électriques et d'automatismes) a à lui seul publié trois guides de bonnes pratiques pour l'efficacité énergétique ! Les fournisseurs de matériels sont évidemment très impliqués et l'efficacité énergétique est devenue un argument de vente pour bon nombre d'entre eux. Dans le domaine des fournisseurs en électricité/automatismes, Schneider Electric est sans doute celui qui s'affiche le plus, mais tous les grands acteurs présents dans cet univers ne sont pas en reste, notamment ABB et Siemens.

Sur les installations existantes, il faut commencer par faire un diagnostic
L'efficacité énergétique concerne aussi bien les installations existantes que les nouvelles installations. Les premières sont évidemment les plus nombreuses. Avant de songer aux solutions d'amélioration, il faut commencer par faire un état des lieux, ce qui nécessite souvent de réaliser des mesures. Ces derniers mois, pour les applications dans les bâtiments, on a vu se multiplier les annonces de caméras infrarouge pour mettre en évidence les déperditions de chaleur, chez Flir, Fluke et Chauvin Arnoux entre autres. Dans le domaine électrique, la mesure contribue également à évaluer les besoins pour améliorer l'efficacité énergétique. L'électricité est en effet responsable de pas mal de pertes de production et donc de gaspillages d'énergie. Il arrive fréquemment que des machines travaillant à des cadences élevées se dérèglent à cause des micro-coupures de courant. La présence d'harmoniques de courant et le niveau insuffisant du facteur de puissance (cosinus phi) sont également responsables de gaspillages d'énergie. De nombreux appareils de mesure électrique permettent d'établir ces diagnostics, notamment chez Chauvin Arnoux, Fluke, Dranetz-BMI (distribué par MB Électronique), Yokogawa (MB Électronique), Megger, Dimelco et Distrame (qui distribuent plusieurs marques). Les fuites d'air comprimé sont aussi une cause importante de déficiences en efficacité énergétique. Ces fuites, un peu comme les pertes de chaleur, sont pernicieuses car elles n'empêchent pas une installation de fonctionner et on ne cherche donc pas forcément à les traiter. Et pourtant, selon certaines estimations, 20 % de la consommation d'air comprimé est purement et simplement perdue dans les fuites. Autre observation, en faisant travailler les installations à la pression juste nécessaire, en dimensionnant correctement les tuyaux et en traquant les fuites, on pourrait diminuer de moitié la consommation d'air comprimé de bien des installations. Là aussi, les solutions passent par un audit et des prises de mesure. Ifm, Dimelco, SMC, TH Industrie, SKF entre autres, proposent des solutions techniques.

Tout tourne autour des moteurs
L'efficacité énergétique revêt un intérêt d'autant plus grand que l'on a affaire à des équipements consommant beaucoup d'énergie. On pense bien sûr en premier lieu aux process thermiques, mais en fait, tous les process sont concernés. On l'a souvent dit, les boucles de régulation en fonctionnement sont souvent mal réglées ce qui se traduit directement ou indirectement par des pertes d'énergie. Tous les acteurs du contrôle de process (ABB, Honeywell, ABB, Emerson Process Management, Invensys, Yokogawa) préconisent des solutions dans ce sens. Certaines passent par de nouvelles techniques de régulation (la commande prédictive, par exemple), voire par l'amélioration des matériels. C'est ainsi qu'Emerson Process Management vient de sortir une vanne de régulation papillon présentant une plage de réglage doublée par rapport à ce qui se faisait jusqu'ici (la régulation étant plus précise, elle peut se faire près du fonctionnement optimal, donc avec une meilleure efficacité). Autre exemple, dans son dernier rapport d'activité, Yokogawa annonce compter beaucoup sur un système de contrôle orienté "économies d'énergie" pour des applications sur plate-formes d'extraction de pétrole et gaz.

Mais le plus gros gisement d'économies se situe incontestablement au niveau des entraînements. A eux seuls, les moteurs représentent 70 % de l'énergie électrique consommée dans l'industrie. Dans les entraînements, il y a beaucoup de mécanique. Selon certaines estimations, sur l'ensemble des économies qui peuvent être réalisées sur un entraînement, 60 % concernent la mécanique ! Il faut donc commencer par optimiser la mécanique, en la dimensionnant correctement, en motorisant un maximum d'axes, plutôt que la solution traditionnelle où un gros moteur entraînait mécaniquement (par des engrenages) une multitude d'autres axes. En fait, il faut trouver le bon dosage entre la mécanique, l'électronique et la pneumatique. On entre dans le vaste univers de la mécatronique. Les constructeurs dans ce domaine sont sensibles à l'efficacité énergétique. Au dernier Motek, Festo a par exemple présenté toutes les alternatives possibles...

Restons dans les techniques des entraînements. Des économies peuvent être réalisées en intégrant des variateurs de vitesse sur certains types d'équipements qui en sont dépourvus. On estime qu'un moteur sur trois mériterait de travailler avec un variateur de vitesse mais il reste beaucoup à faire car, parmi les moteurs candidats à la variation de vitesse, moins d'un sur deux est actuellement équipé. Certains types d'équipements s'y mettent plus rapidement que d'autres. On pense en particulier aux pompes et aux ventilateurs. Pendant longtemps, on a fait tourner les pompes et ventilateurs à plein régime et on faisait varier le débit en agissant sur une vanne (à la sortie des pompes) ou sur l'orientation des ventelles (dans le cas des ventilateurs). L'Ademe estime à 30 % l'économie que l'on peut réaliser en montant des variateurs sur les pompes et les ventilateurs. Autrefois réservés aux grosses pompes et aux gros ventilateurs, les variateurs deviennent rentables sur les petites puissances. Cela s'explique par la grosse baisse des prix des variateurs, conjuguée au renchérissement du prix de l'énergie. Les algorithmes intégrés dans les variateurs ont surtout pour but d'améliorer la performance technique (pour les applications de levage, de bobineuses, etc.) mais certains modèles de variateurs vont plus loin et offrent en plus des algorithmes permettant de calculer le point de fonctionnement optimal du point de vue énergétique. C'est le cas par exemple d'un variateur annoncé récemment par Danfos pour les applications de l'eau, et qui permet de choisir la courbe pression/ débit optimale afin que le moteur consomme la puissance minimale nécessaire pour obtenir le débit désiré.

Dans les variateurs, pour améliorer l'efficacité énergétique, une autre solution consiste à les faire travailler à des tensions plus élevées, donc à des courants plus faibles. La récupération de l'énergie du freinage participe également à l'efficacité énergétique. Cette solution est évidemment préférable à la solution classique où l'énergie de freinage est dissipée dans une résistance électrique où elle est évacuée sous forme de chaleur. Avec la technique de récupération, l'énergie de freinage est réinjectée sur le réseau électrique. Mais cette solution est coûteuse et elle reste l'apanage des moyennes et grosses puissances.

Les constructeurs de systèmes d'entraînements (moteurs, variateurs et réducteurs) sont évidemment en première ligne pour améliorer l'efficacité énergétique. Et ils le font savoir. Exemple parmi d'autres, Leroy Somer s'engage à réduire de jusqu'à 40 % la consommation d'une installation existante. Les autres fournisseurs (ABB, Siemens, Schneider, Rockwell, Lenze, SEW Usocome, Bosch Rexroth, Parker Hannifin, Bonfiglioli, ne sont pas en reste)

Il faut aussi se pencher sur les moteurs euxmêmes : on estime en effet qu'au cours de sa carrière, le coût de la consommation d'énergie d'un moteur électrique est 100 fois plus élevé que son prix d'achat. Ce constat a conduit les constructeurs de moteurs à développer des moteurs à haut rendement. En 1999, le CEMEP et la Commission Européenne ont défini trois classes de rendement (EFF1, EFF2, EFF3), qui dépendent du nombre de pôles du moteur et de sa puissance. Pour les petits moteurs (1,1 kW) à 5 pôles, les rendements vont de 76,6 % (EFF3) à 83,8 % (EFF1). Plus on monte en puissance, plus les rendements sont élevés (jusqu'à 95 %) et plus les différences entre les classes sont faibles (quelques pourcents). Après 10 ans de service, cette classification s'apprête à évoluer. Les classes EFF1 à EFF3 vont en effet être abandonnées d'ici la fin de l'année pour céder la place à la classification IE1, IE2, IE3 introduite par la norme IEC 60034-30. Il faut noter que la numérotation de la nouvelle classification est inversée. Désormais, plus le chiffre est élevé, meilleur est le rendement. L’appellation EFF du CEMEP était figée et on n'avait pas la possibilité d'envisager une classe meilleure que EFF1. A présent, toute évolution devient possible. On notera aussi que cette nouvelle classification ne se limite plus à des puissances de 90 kW. Cela dit, les moteurs à haut rendement imposent un surcoût à l'achat, ce qui fait hésiter bien des industriels. Cette année, seulement 19 % des moteurs asynchrones installés seraient de type EFF1... Pour encourager leur adoption, on trouve sur internet des calculettes qui permettent d'évaluer l'économie que représente à la longue ces moteurs et de faire des comparaisons avec des solutions basées sur des moteurs classiques. Inutile de dire que quand on s'inscrit dans la durée, les gains sont spectaculaires...
F.C.

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