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1 COURS D’AUDIT ET GESTION DE L’ENERGIE ENSEM Casablanca Fouad ELKOHEN 2010 - 2

1 COURS D’AUDIT ET GESTION DE L’ENERGIE ENSEM Casablanca Fouad ELKOHEN 2010 - 2011 2 PLAN I- La démarche d’audit énergétique II- La mesure dans les installations électriques III- Les solutions d’économie d’énergie IV- Bilan, Indices d’efficience et Suivi 3 RAPPEL: Efficacité énergétique Æ Une histoire de coûts Il s’agit de minimiser au maximum les coûts de l’entreprise, relatifs à l’utilisation de l’énergie: Dépenser moins pour un même niveau de performance : moins d’énergie consommée, moins d’investissement, … Améliorer la performance à dépense d’énergie égale: plus de temps de fonctionnement utile, plus de productivité,… 4 Quels coûts? Réduire le coût de l’énergie Optimiser l’exploitation des équipements Assurer la disponibilité de l’installation Assurer la stabilité du processus 2-4% 4-5% 10% 5 Répartition des coûts de l’énergie Factures de l’électricité et des fluides Coûts engendrés par la Mauvaise qualité de l’énergie Coûts liés à la non disponibilité de l’énergie 6 Pour quelle application? Objectif Trois familles d’application 7 Audit détaillé Mise en œuvre, Vérification, Formation Analyse et diagnostic par des experts •Audit énergétique •Analyse Qualité de l’énergie • Audit de l’installation Groupage de charges perturbatrices, Solutions de compensation, filtrage des Harmoniques,… Solutions pour l’économie d’énergie Solutions pour améliorer la qualité de l’énergie Former pour pérenniser les acquis Mise au point de Guides de bonnes pratiques (exploitation, entretien, comportements…) Equipements à haut rendement, variateurs de vitesse, système de délestage, gestion de l’éclairage, procédures de maintenance… Prédiagnostic collecte des documents et informations sur site. Etude des moyens de production et des réseaux Détermination du type d’audit nécessaire L’efficacité énergétique: Quelle Démarche? Etude des solutions Et analyse financière Solutions pour améliorer la continuité de service des installations Coordination des protections, réequilibrage des phases, architectures Critical Power,… Vérification Le résultat est vérifié par de nouvelles mesures 8 Le prédiagnostic: Des outils simples ÆCollecte et analyse des factures d’énergie: Electricité, Fuel, Gaz, … ÆCollecte des données des compteurs internes existants ÆCollecte des données de production ÆSi possible, mesures globales (courbes de charge) ÆPériode nécessaire: 3 années les plus récentes Æ Détermination des potentiels de gains « financiers »: -Optimisation de la puissance souscrite -Compensation d’énergie réactive -Analyse de la courbe de charge 9 Le prédiagnostic: Des outils simples Analyse par régression Analyse par régression y = 15,38x + 61593 R2 = 0,7729 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 0 5000 10000 15000 20000 25000 Production TT (T) Consommation électrique Broyage Au (KWh) ÆPertes dues à la non optimisation de la gestion de production ÆConsommations fixes ÆPar produit, ligne et globale 1 0 Le prédiagnostic: Des outils simples Calcul de la consommation spécifique Ædispersion selon production ÆRatios à retenir ÆAnalyse des écarts Consommation Spécifique globale y = 1020,9x-0,3293 R2 = 0,3953 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 0 5000 10000 15000 20000 25000 ProductionAu (T) Consommation électrique spécifique (KWh/T) 1 1 L’audit énergétique: Un process continu 1 2 L’audit énergétique: Un process continu 1 3 L’audit énergétique: Mesurer, pourquoi faire? 1 4 I- L’audit énergétique 1 5 Tableau des consommations: Les vecteurs achetés 1 6 Tableau des consommations: Les vecteurs utilités 1 7 Tableau des consommations: Les vecteurs 1 8 Tableau des consommations: Les usages 1 9 Tableau des consommations: Les usages 2 0 Tableau des consommations: Les usages 2 1 Tableau des consommations: Les usages 2 2 Tableau des consommations: Les usages 2 3 Tableau des consommations: Les usages 2 4 Tableau des consommations: Les variables d’activité 2 5 Tableau des consommations: Répartition Dans tous les cas il convient de chercher à concilier le total des consommations des lignes avec le total facturé. L’écart toléré est de ± 1%. 2 6 Répartition des Consommations: Vecteurs et utilités concernés Vecteurs achetés • Electricité • Combustible Utilités • Air comprimé • Froid • Vapeur 2 7 Répartir l’électricité: 4 méthodes • Méthode 1: Analyse des factures et relevés des compteurs • Méthode 2: Répartition sur base des puissances absorbées (mesures) • Méthode 3: Répartition sur base d’une estimation de la puissance utile • Méthode 4: Répartition suivant la puissance installée 2 8 Répartir l’électricité: Méthode 2 - Répartition sur base des puissances absorbées (mesures) Mesure des puissances ou des courants 2 2 9 Répartir l’électricité: Méthode 2 Mesure des puissances ou des courants Électricité active et réactive pour un courant alternatif: L’énergie électrique consommée est composée: •d’une partie “active” transformée en chaleur ou mouvement •d’une partie “réactive” qui sert essentiellement à l’alimentation des circuits magnétiques des machines électriques. L’utilisateur ne bénéficie que de l’apport énergétique de la partie “active” ; la partie “réactive” ne peut pas être éliminée, mais doit être compensée par des dispositifs appropriés. 3 0 Répartir l’électricité: Méthode 2 Mesurer la puissance active à l’aide d’une pince ampèremétrique Puissance active : P = U * I * cosϕ /1000 [kW] Æ Si tension = 230 V (monophasé) P (kW) = I (A) * 230 (V) * cosϕ / 1000 Æ Si tension = 400 V (triphasé) P (kW) = I (A) * 400 (V) * racine(3) * cosϕ / 1000 Quelques valeurs de cosϕ • moteur asynchrone à 100 % de charge : cosϕ = 0,85 • moteur asynchrone à 50 % de charge : cosϕ = 0,73 • lampes à fluorescence : cosϕ = 0,5 • chauffage par induction : cosϕ = 0,5 3 1 Répartir l’électricité: Méthode 2 Mesurer l’énergie active Puissance moyenne ou Energie ? 3 2 Répartir l’électricité: Méthode 3 - Répartition sur base d’une estimation de la puissance utile Méthode 3: Estimation de la puissance utile Puissance utile (kW) = Puissance nominale * f Puiss absorbée = Putile (kW) * heures fonctionnement f: coefficient de foisonnement, se base sur le type d’équipement et la connaissance de cet équipement par l’exploitant. Tient compte du surdimensionnement de l’équipement f = Puissance mesurée / Puissance nominale 3 3 Répartir l’électricité: Méthode 4 Méthode 4: Calcul à partir des puissances installées •Inventaire des puissances installées •Limiter le travail aux plus grandes puissances •Retirer les moteurs de secours 3 4 Répartir l’électricité: Méthode 4 Méthode 4: Calcul à partir des puissances installées Répartition au prorata des puissances Moteurs •Puissance nominale <> Puissance utile •Surdimensionnement •Nbre d’heures de fonctionnement 3 5 Répartir l’électricité: Méthode 4 Unité!! Méthode la moins fiable 3 6 Répartir l’électricité: Conciliation A la fin, il faudra chercher à concilier le total des consommations des lignes calculées par ces différentes méthodes avec le total facturé. L’écart toléré est de ± 1%. La plupart du temps, le compteur général de l’usine est placé an amont du ou des transformateurs. Dans ce cas, il convient d’additionner les pertes en charge et à vide du transformateur, qui sont de l’ordre de 1.5 % de la puissance consommée dans l’usine. 3 7 Répartir l’électricité: Cas particuliers L’Eclairage: les types 3 8 Répartir l’électricité: Exemples L’Eclairage - Normes 3 9 Répartir l’électricité: Exemples L’Eclairage - Calcul Éclairage ~ Puissance installée Par exemple: •Bureaux : 20 W / m² •Hall industriel : 10 W m² •Couloirs: 5 W / m² 3 W / m² / 100 Lux 4 0 Répartir l’électricité: Exemples L’Eclairage •Eclairage bâtiments: Liste des puissances installées 4 1 Répartir l’électricité: Exemples L’Eclairage •Calcul sur base de catégories d’éclairage 4 2 Répartir l’électricité: Exemples Pompage 4 3 Répartir l’électricité: Exemples Mesurer la puissance d’un Compresseur Compresseur à vis = P charge + P vide Æ Puissance à vide = non négligeable (jusqu’à 2/3 de la puissance en charge 66%) Les constructeurs prévoient la plupart du temps des compteurs d’heure, valeurs que l’on peut soit relever, soit enregistrer. Exemple: P absorbée en charge = 160 kW P abs à vide = 2/3 160 kW Heures en charge = 3132 Heures à vide = 8760 – 3132 = 5628 h P = 160 * 3132 + 2/3 * 160 * 5628 = 1101440 kWh 4 4 Répartition des Consommations: Vecteurs et utilités concernés Vecteurs achetés • Electricité • Combustibles Utilités • Air comprimé • Froid • Vapeur 4 5 Répartition des Consommations: Rappel théorique Gaz Naturel / Gasoil Unités Energie = Force * distance Æ (joule) Puissance = Energie / temps Æ (Watt) 1 J/s = 1watt L’énergie développée par la combustion du gaz naturel ou le gasoil devrait s’exprimer en Joules alors qu’elle est souvent exprimée en kWh 1kWh = 1 kW * 1 heure 1W = 1 J/s, Æ 1kWh = 1000 W * 1 h = 1000 J/ s * 3600 s = 3600000 J = 1kWh = 3600 kJ = 3.6 MJ 4 6 Répartition des Consommations: Rappel théorique Autres Unités de conversion 4 7 Répartition des Consommations: Rappel théorique Conversion des Volumes Compteurs de gaz: valeurs lues en m³. Factures : exprimées en Nm³, Æ il convient de corriger les valeurs lues pour la température et la pression par la formule suivante : Exemple: si on mesure 200 m³/h à 20°C et une pression (relative) de 3 bars, on a V0 = 738 Nm³/h. Les Nm³ sont à éviter car leur contenu énergétique varie en fonction de l’origine du gaz. 4 8 Répartition des Consommations: Rappel théorique 4 9 uploads/Management/ cours-audit-ee-ensem-2010.pdf