Réduction de la consommation d’énergie dans l’industrie – solutions techniques pratiques

La réduction de la consommation d’énergie dans l’industrie est aujourd’hui l’un des sujets clés pour les usines de production, les services de maintenance et les services techniques. L’augmentation des prix de l’énergie, les pressions réglementaires et la nécessité d’accroître la compétitivité font que la question de la réduction de la consommation d’énergie n’est plus théorique et devient une question technique purement opérationnelle.

Du point de vue des services et de l’ingénierie, le plus grand potentiel d’économie ne réside pas dans une solution spectaculaire, mais dans la mise en œuvre cohérente d’une série de mesures techniques, organisationnelles et d’automatisation. Nous vous présentons ci-dessous des réductions d’énergie qui ont fait leurs preuves et qui fonctionnent de manière réaliste dans un environnement industriel.

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Pourquoi la consommation d’énergie dans l’industrie est-elle si élevée ?

Dans la plupart des installations industrielles, les principaux consommateurs d’énergie sont :

• moteurs électriques en fonctionnement continu,
• des onduleurs et des servomoteurs avec des paramètres sous-optimaux,
• les systèmes d’air comprimé,
• les cuisinières, les appareils de chauffage et les systèmes de chauffage,
• des systèmes de contrôle PLC obsolètes.

Le problème ne réside pas dans la simple présence de ces appareils, mais dans l’absence de contrôle de leurs besoins énergétiques réels, dans le vieillissement des composants et dans les réglages inappropriés des processus.

Deux façons de réduire la consommation d’énergie dans l’industrie – un point de départ

Si l’on devait identifier les deux moyens de réduire la consommation d’énergie dans l’industrie qui ont l’effet le plus rapide, ils seraient les suivants :

• l’optimisation des entraînements électriques et du contrôle des mouvements,
• l’audit technique et le suivi de la consommation d’énergie réelle.

Ces deux domaines sont responsables des plus grandes pertes d’énergie et offrent également le meilleur retour sur investissement.

Optimisation des entraînements et des moteurs électriques

Les moteurs électriques représentent jusqu’à 60-70% de la consommation d’énergie dans de nombreuses installations industrielles. Dans la pratique, on rencontre :

• moteurs surdimensionnés pour l’application,
• pas de contrôle de la vitesse,
• des roulements usés et des défauts d’alignement,
• des paramètres de fonctionnement incorrects de l’onduleur.

L’utilisation de variateurs de vitesse avec un algorithme de contrôle correctement sélectionné (U/f, vectoriel, DTC) peut réduire de manière significative les pertes d’énergie, en particulier dans les applications de pompes et de ventilateurs. Une réduction de 20 % de la vitesse peut réduire la consommation d’énergie jusqu’à 50 %.

L’importance de l’entretien et du reconditionnement des appareils électroniques

L’électronique de puissance usée génère des pertes d’énergie sous forme de chaleur. Des transistors IGBT défectueux, des condensateurs de liaison DC desséchés ou des alimentations de contrôle instables entraînent une augmentation de la consommation d’énergie sans augmentation apparente des performances.

L’entretien régulier des onduleurs, des servomoteurs et des alimentations à découpage permet non seulement de prolonger la durée de vie de l’équipement, mais aussi de réduire la consommation d’énergie en termes réels en rétablissant leurs paramètres de fonctionnement nominaux.

Contrôle et analyse de la consommation d’énergie

Il est impossible de répondre efficacement à la question de savoir comment réduire la consommation d’énergie si nous ne savons pas où elle disparaît. La mise en œuvre est essentielle :

• les compteurs d’énergie au niveau de la ligne,
• l’analyse des profils de charge dans le temps,
• l’enregistrement de la puissance réactive et des harmoniques.

Il est ainsi possible de détecter les équipements qui tournent au ralenti, les surcharges momentanées et les pertes dues à une mauvaise qualité de l’énergie.

Optimisation de l’air comprimé

Les systèmes d’air comprimé sont parmi les plus gourmands en énergie et les moins efficaces. Les problèmes typiques sont les suivants :

• les fuites d’installation,
• les compresseurs fonctionnant au-delà du point optimal,
• pas de contrôle automatique de la capacité.

L’élimination des fuites et l’utilisation d’inverseurs dans les systèmes de compression comptent parmi les moyens les plus efficaces de réduire la consommation d’énergie dans les pratiques industrielles.

Logique d’automatisation et de contrôle

Les systèmes PLC modernes permettent de mettre en œuvre des algorithmes avancés d’économie d’énergie, comme par exemple :

• la coupure automatique des tronçons de ligne non utilisés,
• les horaires des machines,
• gestion de la puissance maximale.

Dans de nombreuses usines, les anciens contrôleurs ne tirent pas parti de ces capacités, ce qui entraîne une consommation d’énergie inutile tout au long de l’année.

Importance de la qualité de l’électricité

Les perturbations du réseau, les harmoniques et les fluctuations de tension augmentent les pertes d’énergie et accélèrent l’usure des équipements. Les filtres actifs, la compensation de la puissance réactive et la mise à la terre correcte des installations sont des moyens souvent négligés mais très efficaces de réduire la consommation d’énergie.

Comment adopter une approche systémique pour réduire la consommation d’énergie ?

La réduction de la consommation d’énergie dans l’industrie nécessite une approche technique et pas seulement administrative. Les meilleurs résultats proviennent d’une combinaison :

• l’optimisation des entraînements et de l’automatisation,
• l’entretien régulier de l’électronique industrielle,
• le suivi et l’analyse des données énergétiques,
• la conception d’un processus éclairé.

Du point de vue de l’ingénieur, chaque kilowattheure économisé se traduit non seulement par une réduction de la facture, mais aussi par une diminution de la charge sur les composants et une plus grande fiabilité de l’ensemble du système. C’est là que deux moyens de réduire la consommation d’énergie dans l’industrie se transforment en une stratégie technique à long terme.

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