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.......................................................................... Cahier technique n° 133 Gestion de l’énergie dans les processus industriels C.G. Pouzols Collection T echnique Les Cahiers Techniques constituent une collection d’une centaine de titres édités à l’intention des ingénieurs et techniciens qui recherchent une information plus approfondie, complémentaire à celle des guides, catalogues et notices techniques. Les Cahiers Techniques apportent des connaissances sur les nouvelles techniques et technologies électrotechniques et électroniques. Ils permettent également de mieux comprendre les phénomènes rencontrés dans les installations, les systèmes et les équipements. Chaque Cahier Technique traite en profondeur un thème précis dans les domaines des réseaux électriques, protections, contrôle-commande et des automatismes industriels. Les derniers ouvrages parus peuvent être téléchargés sur Internet à partir du site Schneider Electric. Code : http://www.schneider-electric.com Rubrique : Le rendez-vous des experts Pour obtenir un Cahier Technique ou la liste des titres disponibles contactez votre agent Schneider Electric. La collection des Cahiers Techniques s’insère dans la « Collection Technique » de Schneider Electric. Avertissement L'auteur dégage toute responsabilité consécutive à l'utilisation incorrecte des informations et schémas reproduits dans le présent ouvrage, et ne saurait être tenu responsable ni d'éventuelles erreurs ou omissions, ni de conséquences liées à la mise en œuvre des informations et schémas contenus dans cet ouvrage. La reproduction de tout ou partie d’un Cahier Technique est autorisée après accord de la Direction Scientifique et Technique, avec la mention obligatoire : « Extrait du Cahier Technique Schneider Electric n° (à préciser) ». n° 133 Gestion de l’énergie dans les processus industriels CT 133e édition juin 1995 C.G. POUZOLS Cahiers Techniques Schneider Electric n° 133 / p.2 Cahiers Techniques Schneider Electric n° 133 / p.3 Sommaire 1 Définition de la gestion d’énergie p. 4 2.1 Les approvisionnements en énergie électrique et leurs utilisations p. 5 2.2 Actions correctives à entreprendre p. 5 2.3 Optimisation du contrat de fourniture de l’énergie électrique p. 7 3.1 Substitution p. 8 3.2 Auto-production p. 9 3.3 Justification économique des investissements p. 9 4 Conclusion p. 12 Gestion de l’énergie dans les processus industriels Les possibilités d’économie d’énergie dans les processus industriels résultent de : c la lutte contre les gaspillages, c la rationalisation des processus de fabrication, c la substitution de l’électricité aux énergies traditionnelles ou l’autoproduction à partir de récupération. Des exemples montrent le rôle tenu par l’automatisation dans la solution de ces problèmes. Nota : ce texte a fait l’objet d’une communication au colloque « Électrotechnologies in industry » à Montréal Canada - 25/27 mai 1982. II a été établi dans le cadre du SERCE (Syndicat des Entrepreneurs de Réseaux de Centrales et d’Équipement industriel électriques) par : M. Pouzols, Merlin Gerin, avec la collaboration de MM. Bruché « Forclum », Leblanc « Saunier-Duval », Lefranc « Trindel », Mulot « SERCE », Raymond « Comsip Entreprise ». Si les industries gourmandes d’énergie (le raffinage de l’aluminium par exemple) ont toujours pratiqué la gestion de I’énergie, il n’en a pas été de même jusqu’à ces derniers temps pour celles où la part de l’énergie n’intervenait que pour un faible pourcentage dans les prix de revient des produits qu’elles élaboraient. Le décennie qui vient de s’écouler a vu, cependant, le coût de l’énergie augmenter d’une façon considérable. Et même si le ratio : coût de l’énergie chiffre d’affaires peut encore rester faible, les économies à réaliser dans le domaine énergétique sont souvent du même ordre de grandeur que la marge bénéficiaire. On ne peut plus négliger un moyen d’augmenter la compétitivité des entreprises, compétitivité qui, de plus en plus, va devenir une condition de leur survie. Bon nombre d’industriels ont donc commencé à mettre en place une politique de l’énergie. Ils sont aidés dans ce travail : c par les bureaux d’ingéniérie, c par les fournisseurs de produits énergétiques, aux premiers rangs desquels on trouve des distributeurs d’électricité, c par les constructeurs et les entrepreneurs qui leur fournissent et mettent en oeuvre leurs équipements de production. Représentant d’un organisme qui regroupe une grande partie des entreprises françaises d’installations électriques, je m’intéresserai plus particulièrement à la Gestion de I’Energie électrique. 2 Mesures immédiates - Gestion de l’outil industriel existant 3 Remise en cause des choix énergétiques et de l’infrastructure des processus de production Cahiers Techniques Schneider Electric n° 133 / p.4 1 Définition de la gestion de l’énergie électrique Avant toute chose, il convient de préciser en quoi consiste cette gestion et quels objectifs lui sont assignés. Nous pouvons distinguer deux fonctions : c assurer la sécurité de I’approvisionnement du consommateur au moindre coût et en contrôler l’utilisation pour maintenir les consommations au minimum compatible avec les impératifs de la production, c organiser la recherche et la mise en place de moyens conduisant à utiliser l’énergie sous la forme la plus rentable en remettant en cause les choix énergétiques antérieurs et/ou l’infrastructure des processus de production. Cahiers Techniques Schneider Electric n° 133 / p.5 2 Mesures immédiates gestion de l’outil industriel existant 2.1 Les approvisionnements en énergie électrique et leurs utilisations Pour la production de leur énergie électrique, les pays industrialisés font appel à un éventail très diversifié d’énergies primaires et développent des techniques de haute fiabilité dans la conception de leurs réseaux de transport et de distribution électrique. On peut donc considérer que l’énergie électrique est une des mieux placées quant à la sécurité de la fourniture et plus particulièrement dans les pays qui importent la plus grande partie de leurs combustibles. Dans une première analyse, la réduction du coût de l’énergie électrique consommée nécessite : c une meilleure connaissance de sa tarification et une vérification de la bonne adaptation de la consommation aux contraintes tarifaires, c une lutte contre les gaspillages et une amélioration des rendements sans bouleverser l’appareil industriel. Tarification L’énergie électrique doit être produite à l’instant où elle est consommée. Ainsi cette absence de stockage conduit, en général, le producteur à la facturer différemment, en fonction du moment. Nous voyons ainsi en France le prix du kWh consommé varier des heures creuses aux heures de pointe en passant par les heures pleines et ceci d’une façon différente entre les mois d’hiver et les mois d’été. Le consommateur acquitte aussi une prime indépendante de sa consommation, fonction de la puissance souscrite et assortie d’une majoration sensible s’il la dépasse. Cette prime est directement liée aux investissements que le producteur a dû engager (centrale, réseaux de transport et de distribution,...). Contrôle de la consommation Le rythme de la production industrielle tenait rarement compte des variations tarifaires de l’énergie électrique car les sujétions qui en auraient découlé n’auraient pu être justifiées par les économies réalisées. II n’en est plus de même maintenant. La planification pour une meilleure utilisation de l’outil de travail doit prendre en compte cette nouvelle donnée, ce qui implique une connaissance détaillée des consommations. L’industriel sera donc amené à demander à son installateur la mise en place, en des points judicieusement choisis, de compteurs, de wattmètres enregistreurs ou de tout autre appareil de contrôle sans pour cela aller jusqu’à en placer un en amont de chaque machine. Le choix de ces équipements n’est pas l’opération la plus facile à réaliser. Le succès dépend cependant du soin avec lequel il sera fait. 2.2 Actions correctives à entreprendre Des statistiques pourront être ainsi établies. Ces informations pourraient d’ailleurs être regroupées grâce à des installations de contrôle centralisé. Elles permettront d’utiliser au mieux I’électricité par des mesures simples et peu coûteuses, telles que : c sensibilisation des usagers et des responsables de la conduite des machines, c modification des horaires de production, c délestage de certains récepteurs, c régulation fine des process, c utilisation de sources d’énergie existantes et non employées. Sensibilisation des usagers et des responsables de la conduite des machines à l’économie Par des campagnes d’information et grâce aux statistiques, il est possible de faire porter l’effort sur les postes les plus dépensiers. Modification des horaires de production Elle permet d’utiliser les périodes où I’énergie est la moins chère, tout en évitant le travail de nuit qui conduit à des coûts salariaux beaucoup plus importants et qui est difficilement accepté. c 1er exemple : dans une usine de toiles et papiers abrasifs, la fabrication de jour est continue : le déroulement du support, sa préparation, son encollage, le saupoudrage des grains abrasifs. Par contre le séchage et la polymérisation s’effectuent à des températures différentes selon l’abrasif sans nécessiter de main-d’œuvre. Cela se fait la nuit. La longue bande d’abrasif est stockée en accordéon dans de hauts et longs tunnels. Avantage double : tout d’abord, diminution de la prime à la puissance souscrite, ensuite moindre coût de l’énergie pendant les heures de nuit (dites heures creuses). c 2ème exemple : dans la sidérurgie et en particulier les aciéries électriques, chaque Cahiers Techniques Schneider Electric n° 133 / p.6 coulée dure plusieurs heures et se trouve constituée par un cycle bien déterminé d’opérations différentes : chargements, fusions, additions, versement de la poche. Certaines opérations, comme la première fusion, consomment la puissance maximale, alors que d’autres : chargements, coulée, n’utilisent que quelques centaines de kW. II y a quelques uploads/Industriel/ ct133e-ed06-95.pdf