Améliorer l’efficacité énergétique en atmosphères explosives

PEI France : Les nouveaux moteurs IE6 d’ABB permettent de moderniser les applications en zones 1 et 2. Dans quels secteurs et pour quelles applications seront-ils utilisés ? Et quelles puissances couvrent-ils ?

David Hawley : Le champ d’application de ces moteurs à haut rendement utilisant la technologie synchrone à réluctance, ou SynRM, est très large. Nous constatons un intérêt marqué dans de nombreux secteurs industriels, en particulier ceux où les atmosphères explosives, comme les zones 1 et 2, sont courantes. Dans ces environnements, la sécurité et la fiabilité ne sont pas négociables. Protéger les personnes et assurer un fonctionnement sûr et continu constitue une priorité majeure. C’est particulièrement vrai lorsqu’il s’agit de spécifier des moteurs devant fonctionner en toute sécurité dans des environnements où peuvent être présents des gaz, des poussières ou des vapeurs inflammables. Ces moteurs sont donc essentiels dans des secteurs comme le pétrole et le gaz, la chimie, le maritime, la pharmacie et l’agroalimentaire.
Par exemple, le secteur pétrolier et gazier, de l’extraction en amont au raffinage en aval, en passant par le transport par pipelines, s’appuie sur un parc important de moteurs fonctionnant en atmosphères explosives. L’industrie chimique est un autre utilisateur majeur, car de nombreux procédés mettent en œuvre des gaz, des vapeurs ou des poudres qui créent des environnements à risque.
Nous observons également une demande croissante dans le secteur maritime, en particulier pour le transport de gaz. L’augmentation des échanges mondiaux de gaz liquéfiés a renforcé le besoin de solutions de motorisation antidéflagrantes fiables à bord des navires. Les industries pharmaceutique et agroalimentaire peuvent aussi avoir besoin de solutions pour atmosphères explosives, par exemple dans les applications impliquant des poussières combustibles, comme les procédés de broyage du sucre ou des céréales.   

En matière d’applications, ces moteurs peuvent entraîner des pompes, des ventilateurs, des compresseurs et des mélangeurs dans ces différents secteurs, essentiellement partout où le fonctionnement continu, la fiabilité et la sécurité sont essentiels.
Concernant les puissances, la gamme de moteurs SynRM d’ABB pour atmosphères explosives couvre une plage étendue, de 0,75 à 400 kW. Les gains de rendement sont toutefois plus marqués aux puissances élevées, ce qui découle naturellement de la conception des moteurs. Cela se reflète dans la gamme : le nouveau moteur IE6 couvre les puissances de 110 à 400 kW, tandis que les versions IE5 sont disponibles jusqu’à 90 kW.

PEI France :  Quelle est l’ampleur des économies d’énergie potentielles ? Quels autres avantages les utilisateurs peuvent-ils attendre en matière de coût total de possession ?

David Hawley : Il s’agit du premier moteur IE6 au monde sans aimants ni terres rares entièrement conforme aux exigences des zones 1 et 2 et certifié selon les exigences ATEX et IECEx. Certifié pour une utilisation avec des variateurs de vitesse, il offre une commande précise et un rendement élevé sur l’ensemble de la plage de vitesse, même à charge partielle. Avec des pertes énergétiques jusqu’à 60 % inférieures à celles des moteurs asynchrones IE3 couramment utilisés, le passage à l’IE6 permet aux exploitants d’améliorer sensiblement leur efficacité énergétique et d’éviter des émissions de carbone.
Concernant le coût total de possession, ou TCO, il est important de rappeler que le prix d’achat initial d’un moteur ne représente qu’une petite fraction de son coût total sur sa durée de fonctionnement. Environ 97 % du coût du cycle de vie d’un moteur provient de l’énergie qu’il consomme. Les exploitants qui réduisent sensiblement leur consommation en adoptant des solutions à haut rendement, comme le moteur SynRM IE6, peuvent donc améliorer leur productivité, avec un retour sur investissement souvent obtenu en quelques mois.
Pour donner un exemple concret, sur une durée de service type de vingt ans, le remplacement d’un seul moteur asynchrone IE3 de 110 kW par un moteur IE6 permettrait d’économiser 87 520 euros d’énergie, avec un retour sur investissement en huit mois et 157 540 kg de CO₂ évités. Cela équivaut aux émissions de 37 voitures particulières à essence utilisées pendant un an. Précisons que ce calcul repose sur un fonctionnement du moteur de 8 760 heures par an, à une charge moyenne de 75 %, avec un coût de l’énergie supposé de 0,20 euro/kWh. Ces chiffres illustrent l’effet du remplacement d’un seul moteur par un modèle à plus haut rendement. Or, de nombreuses installations en atmosphères explosives utilisent des centaines, voire des milliers de moteurs : le potentiel global d’économies d’énergie est donc considérable.

Les avantages de la technologie SynRM vont au-delà de l’efficacité énergétique. Outre une fiabilité accrue et une maintenance réduite, elle permet une installation plus économique. En zone 1, un fonctionnement à plus basse température peut permettre l’utilisation d’un moteur SynRM à sécurité augmentée là où le choix traditionnel serait un moteur antidéflagrant doté d’une enveloppe spéciale. En zone 2, la capacité de charge supérieure des moteurs SynRM permet de délivrer davantage de puissance à encombrement égal par rapport à un moteur asynchrone équivalent. Un moteur plus petit et moins coûteux pourrait ainsi assurer la même fonction.
La flexibilité est également essentielle. Nous avons adopté une approche souple pour développer notre gamme de moteurs pour atmosphères explosives, afin d’associer une construction robuste, un rendement énergétique élevé et un fonctionnement fiable, avec des performances éprouvées et une sécurité certifiée dans les environnements les plus exigeants. Cela couvre un large éventail de modes de protection, de classes de température et de types d’enveloppes. Outre les moteurs SynRM pour atmosphères explosives, la gamme d’ABB comprend également des moteurs asynchrones allant jusqu’au niveau de rendement IE4, notamment des moteurs antidéflagrants, des moteurs asynchrones à sécurité augmentée et des moteurs protégés contre l’inflammation des poussières.
Mais la technologie des moteurs ne constitue qu’une partie de notre approche. Nous disposons d’une équipe d’experts ayant plusieurs décennies d’expérience, qui travaille avec nos clients pour créer des solutions personnalisées, y compris pour les environnements les plus difficiles.

PEI France : Avec la technologie synchrone à réluctance que vous avez évoquée, on peut également ajouter que les clients disposent de moteurs sans aimants ni terres rares. Compte tenu des difficultés d’approvisionnement de ces dernières années, c’est certainement un avantage supplémentaire.

David Hawley : Absolument, c’est un aspect important. En tant que fabricants, nous sommes conscients des difficultés associées aux matériaux utilisés pour les aimants permanents, notamment les contraintes d’approvisionnement et les considérations plus générales de durabilité.
Les moteurs SynRM atteignent un rendement élevé sans utiliser d’aimants permanents, ce qui constitue un avantage important pour faire face à ces difficultés. La technologie des moteurs à aimants permanents reste néanmoins une composante importante de notre gamme et elle est utilisée lorsqu’elle est la plus appropriée. L’essentiel est de choisir la bonne technologie pour chaque application.

PEI France : Que recommanderiez-vous en matière de modernisation des moteurs ? À quelle échéance les entreprises devraient-elles envisager de changer de technologie dans leurs applications, même en l’absence de problèmes de fonctionnement manifestes ? 

David Hawley :  Traditionnellement, de nombreux utilisateurs n’envisagent de moderniser leurs systèmes de motorisation que lorsque les équipements arrivent en fin de vie ou nécessitent une maintenance importante, comme un rebobinage ou une remise en état.
Il existe pourtant un parc important de moteurs anciens qui fonctionnent encore, mais dont le rendement reste inférieur à celui que permettent les conceptions modernes. Dans les applications à usage intensif, ces moteurs peuvent représenter un réel potentiel d’économies d’énergie.
Grâce à des évaluations énergétiques et à des analyses des systèmes, nous pouvons déterminer précisément où une modernisation, portant sur le moteur seul ou sur l’ensemble moteur-variateur, peut apporter des bénéfices concrets. Tous les moteurs ne se prêtent pas à cette démarche : par exemple, ceux qui ne fonctionnent que de manière intermittente présentent généralement des temps de retour sur investissement plus longs.
En revanche, pour les systèmes fonctionnant en continu, le passage à des technologies de moteurs à haut rendement peut se traduire par des temps de retour relativement courts, souvent de quelques mois, selon les conditions d’exploitation.
Au-delà des économies d’énergie, les moteurs modernes offrent également une meilleure fiabilité, des intervalles de maintenance plus longs et des besoins d’entretien réduits, contribuant à une exploitation plus durable et plus économique.
 

PEI France :  Le message est donc que vous proposez non seulement le matériel adapté, mais aussi les services permettant d’accompagner les clients potentiels dans leur décision. Cela semble très intéressant et constitue une bonne nouvelle pour les clients. Merci, David !