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Comment peut-on réduire la consommation d’énergie et l’empreinte carbone grâce au contrôle de l’énergie

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Quelle proportion de l’énergie que vous payez chaque mois est réellement utilisée pour alimenter votre usine ? Il se pourrait que ce soit moins de la moitié, le reste s’échappant par des compresseurs d’air non étanches, des équipements inefficaces et d’autres énergivores.

Les États-Unis gaspillent plus d’énergie que n’importe quelle autre nation, y compris la Chine. En 2013, les États-Unis avaient une efficacité énergétique de seulement 42 %, ce qui signifie que 58 % de toute l’énergie que nous produisons est gaspillée.

Le secteur industriel, qui comprend l’industrie manufacturière, l’agriculture, la construction et l’exploitation minière, représente près d’un tiers de toute la consommation d’énergie des États-Unis. À elles seules, les usines de fabrication dépensent 200 milliards de dollars chaque année pour alimenter leurs installations et gaspillent près de 30 % de cette énergie. Tout cela se traduit par des coûts énergétiques inutiles. Pour rendre votre installation de fabrication plus efficace sur le plan énergétique et moins coûteuse à gérer, voici dix façons de réduire les coûts énergétiques industriels dans votre atelier de production.

Pourquoi est-il si important d’économiser l’énergie ?

L’économie d’énergie ou la conservation de l’énergie est devenue importante de nos jours pour les raisons suivantes :

  • Comme les besoins en énergie augmentent de jour en jour en raison des progrès technologiques, les besoins en combustibles fossiles ont également augmenté. Une augmentation de la consommation de combustibles fossiles entraîne une pollution de l’environnement.
  • De plus, à chaque niveau, qu’il soit commercial, industriel ou résidentiel, une attitude irresponsable et un gaspillage inutile d’électricité se traduisent par des coûts élevés dans notre facture d’électricité.
  • Les pertes dans les équipements tels que le chauffage dû à la surcharge des moteurs, les câbles et les moteurs surdimensionnés, les vieux éclairages tamisés et les machines moins efficaces entraînent également un gaspillage d’énergie.

Ainsi, pour réduire la pollution, atténuer les pertes et réduire le coût de l’électricité, l’économie d’énergie est devenue essentielle.

Comment une usine peut réduire sa consommation d’énergie ?

Élaborez une politique énergétique :

La politique énergétique est un document ou un ensemble de règlements qui comprennent des stratégies et des mesures à prendre pour économiser l’énergie. Il existe plusieurs normes sur lesquelles sont basées les politiques énergétiques.

Par exemple, ISO 50001, une norme conçue pour la gestion de l’énergie, présente les caractéristiques suivantes :

  • Élaboration d’une politique énergétique pour une utilisation efficace de l’énergie.
  • Définition de cibles et d’objectifs pour la politique.
  • Examen des données pour une meilleure compréhension et prise de décision concernant l’utilisation de l’énergie.
  • Mesure des résultats.
  • Révision de la politique
  • Améliorer la politique

Faites un audit énergétique :

Un audit énergétique régulier permet de déterminer les pertes d’énergie dues aux différents équipements, ainsi que les zones où la plus grande partie de l’énergie est consommée et les mesures à prendre pour réduire la consommation d’énergie sans affecter la production.

L’audit énergétique comprend les étapes suivantes :

Utilisez des sources d’énergie renouvelable :

L’utilisation des énergies renouvelables devient courante de nos jours car il s’agit d’une source d’énergie gratuite et dont les émissions de carbone sont presque négligeables. L’énergie renouvelable comprend l’utilisation de l’énergie éolienne, de l’énergie solaire, de l’énergie de la biomasse, et bien d’autres encore. Ces énergies sont utilisées pour alimenter la charge grâce à la combinaison d’équipements de systèmes électriques et de dispositifs électroniques de puissance. L’utilisation de l’énergie renouvelable dans les installations industrielles peut également être une source d’économie et de réduction de la demande de la société de services publics. Par exemple : À l’échelle industrielle, l’installation de panneaux solaires et le transfert de la charge d’éclairage vers ces panneaux peuvent contribuer à réduire considérablement la charge de la production d’électricité.

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Utilisez un éclairage efficace :

  • Ballast électronique : L’utilisation d’un ballast électronique dans les lampes à tube au lieu d’utiliser un vieux souffle électromagnétique peut également réduire la consommation d’énergie.
  • Lampes LED : Remplacer les lampes fluorescentes et incandescentes par des lampes à DEL à faible puissance est une bonne approche pour économiser l’énergie. Par exemple, en remplaçant une ampoule à incandescence de 40 watts et 500 lumens par une ampoule à DEL de 7 watts fournissant les mêmes lumens (luminosité), on peut économiser environ 33 watts (40 moins 7) par luminaire.
  • Contrôle de l’éclairage par des capteurs : La lumière basée sur des capteurs dans les toilettes et d’autres zones peut économiser beaucoup d’énergie. Par exemple, un bureau a une heure de travail d’environ 10 heures et les lumières des toilettes restent allumées pendant l’heure complète. Au lieu d’allumer la lumière pendant toute l’heure de travail, on peut utiliser dans les toilettes une lumière basée sur des capteurs ultraviolets qui ne s’allume que lorsqu’elle détecte un objet physique en mouvement autour d’elle, ce qui réduit le gaspillage d’énergie.

Minimalisez les facteurs de puissance :

Le facteur de puissance montre le rapport entre la quantité de puissance utilisée pour effectuer un travail utile et la puissance fournie. Comme la plupart des moteurs présents dans les industries sont des moteurs à induction. La puissance fournie à un moteur à induction est utilisée dans deux buts

  • Premièrement, pour effectuer un travail utile, généralement un travail de rotation, connu sous le nom de puissance active.
  • Deuxièmement, pour maintenir le champ magnétique (puissance réactive).

Il est préférable que la puissance réactive soit minimale. Une augmentation de la puissance réactive réduit le facteur de puissance et les facteurs de puissance faibles entraînent des pénalités pour l’industrie.

Moteur :

Rembobinage du moteur : En raison de la surcharge, de la fluctuation de la tension et de l’endommagement de l’isolation, la température du bobinage du moteur augmente et commence à s’endommager. L’augmentation de la température entraîne une augmentation des pertes. On dit que la durée de vie d’un moteur est réduite de moitié pour chaque augmentation de 10 degrés de sa température.
C’est pour cette raison que nous envoyons les moteurs en rebobinage. Mais si le rebobinage est effectué sans soin ni précaution, chaque rebobinage peut entraîner une diminution de 1% de l’efficacité, ce qui se traduit par une augmentation du coût de l’électricité.

Les points suivants doivent être pris en considération lors de la décision de rebobiner un moteur :

  • Si le moteur tombe en panne 3 fois dans sa vie, il faut le remplacer par un moteur plus efficace au lieu de le rebobiner.
  • La capacité, le courant nominal, la conception du bobinage et la variation du courant à vide doivent être connus.
  • Le noyau et l’isolation ne doivent pas être endommagés.
  • S’assurer que le courant à vide n’augmente pas après le rebobinage.
  • Le rebobinage doit être effectué dans un environnement sans poussière.

Décalage du moteur : Au moment où le moteur démarre, il consomme presque trois fois plus d’énergie que sa puissance nominale. Ainsi, pour les industries disposant de nombreux moteurs, il est recommandé de démarrer chaque moteur un par un après un certain délai. Cela permettra de réduire la charge globale de la production d’électricité et donc de réduire le coût du carburant.

Par exemple : Une industrie est composée de trois moteurs de 10 KW chacun et ayant une puissance de démarrage de 30 KW pendant quelques secondes. Si tous les moteurs sont démarrés en une seule fois, une surcharge de 90 KW apparaîtra au niveau de la production. Au lieu de cela, si les moteurs sont démarrés un par un, la surtension sera bien moindre.

Élaborez un plan d’entretien et de maintenance

Un entretien régulier et un contrôle des charges dans les industries peuvent augmenter la durée de vie de l’équipement et aider à contrôler les pertes ou les pannes.

Par exemple :

  • Les lampes s’empoussièrent facilement et s’assombrissent. Un nettoyage régulier des lampes permet d’obtenir une bonne luminosité et d’augmenter leur durée de vie.
  • Un déséquilibre de la tension peut provoquer la défaillance d’un moteur. Surveiller le déséquilibre de tension et l’atténuer peut sauver le moteur de dommages importants.

Dans certaines industries, les moteurs fonctionnent en continu, ce qui peut entraîner une augmentation de leur température. Une surexposition à un environnement difficile entraîne également des dommages à la carrosserie et des défaillances de l’isolation. Un programme d’entretien approprié prévoyant une maintenance, une inspection et un nettoyage réguliers est une bonne option pour protéger le moteur des effets néfastes de l’environnement.

Cogénération/Cycle combiné :

La cogénération consiste à utiliser la chaleur des gaz d’échappement à des fins de chauffage ou de refroidissement. De nombreuses industries ont un processus de chauffage ou de refroidissement et, au lieu de gaspiller la chaleur de l’échappement, elles peuvent la réutiliser pour produire de l’électricité ou fournir du chauffage ailleurs. Les générateurs à turbine à gaz et à moteur à gaz produisent également de la chaleur d’échappement à haute température. Cette énergie thermique peut être utilisée au lieu d’être rejetée dans l’environnement. Les gaz d’échappement chauds peuvent être dirigés vers le générateur de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) qui produit alors de la vapeur qui peut être utilisée pour produire de l’électricité à l’aide de turbines à vapeur ou pour tout autre usage de chauffage. C’est ce que l’on appelle le cycle combiné. Ces centrales à cycle combiné sont très efficaces et réduisent considérablement les pertes d’énergie, ce qui permet d’économiser des coûts de combustible.

Chauffage et refroidissement /HVAC.

Les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) sont utilisés dans presque toutes les industries de transformation, les bâtiments commerciaux et les habitations. Les mesures suivantes peuvent être prises pour une utilisation efficace du CVC.

  • Des évents d’air propres peuvent permettre d’économiser jusqu’à 25 % de l’énergie qui pourrait être utilisée pour pomper l’air dans l’espace.
  • Une pièce bien étanche aide le compresseur du climatiseur ou du chauffage à utiliser moins d’énergie.
  • Les fenêtres ombragées peuvent être utilisées pour la prévention des vagues de chaleur où le refroidissement est nécessaire. Cela permet de réduire l’électricité nécessaire au maintien de la température par les climatiseurs.

Gestion de la charge :

En raison des changements d’équipes, des variations météorologiques et des différents temps de production, la demande ne reste jamais la même. Une telle variation de la charge entraîne une augmentation du nombre de générateurs, ce qui augmente proportionnellement les besoins en maintenance et en systèmes de contrôle, et donc les coûts.

Une bonne gestion de la charge, comme la réduction des charges inutiles telles que les lumières, les moteurs et la répartition économique de la puissance, permet d’améliorer nos économies d’énergie dans de tels cas. Une autre méthode qui peut être employée pour réduire les pics est l’utilisation de systèmes de contrôle ou de “réseaux intelligents”, c’est-à-dire que l’alimentation de certaines charges est automatiquement coupée ou qu’une alarme se déclenche lorsqu’elle atteint un certain pic.

L’écrêtement des pointes peut également se faire par le biais d’une production distribuée, c’est-à-dire une alimentation provenant à la fois du réseau et de l’autoproduction. Dans ce cas, l’autoproduction signifie que vous disposez d’un générateur au gaz, d’un générateur diesel ou d’un système d’alimentation sans coupure (UPS) dans votre installation, qui peut être utilisé comme source d’alimentation de secours ou pour répondre à la demande de pointe.

Conclusion

Même avec les nombreuses méthodes d’économie d’énergie, il n’est toujours pas facile pour les industries de suivre correctement ces mesures car cela peut affecter leur production. Parfois, le coût de ces mesures est supérieur à l’investissement, ou bien elles peuvent ne pas avoir un bon retour sur investissement. De même, il n’est pas facile de convaincre les employés et le public de suivre ces méthodes. Cependant, il est de notre responsabilité de créer une culture énergétique parmi les personnes que nous connaissons, nous devrions également montrer l’exemple et promouvoir les économies d’énergie dans notre société.

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Si vous souhaitez en savoir plus sur les solutions Smart Factory de Forcam, n’hésitez pas à nous contacter par mail à l’adresse suivante : christophe.rebecchi@forcam.com
Christophe possède plus de 26 années d’expérience en direction commerciale et direction générale pour des éditeurs de logiciels de premier plan opérant sur le marché de la digitalisation d'entreprise et de l'automatisation des processus. Après avoir dirigé l'éditeur de logiciels Suédois ReadSoft pendant 18 ans, Christophe Rebecchi a lancé sur le marché Français la filiale de Trintech, puis repris la direction Europe du Sud de Winshuttle et de l'éditeur de RPA Automation Anywhere sur le marché Français, avant de prendre la Direction Générale de l’éditeur de solutions IIoT / MES Forcam pour la France et les pays Francophones.

Christophe Rebecchi

Managing Director at FORCAM

christophe.rebecchi@forcam.com
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