Les systèmes de gestion d’énergie Une solution indispensable pour faire des économies d’énergie

Le coût de l’énergie peut représenter de 15 à 40 % du prix du produit. Dans le cadre de la recherche de compétitivité, ce volet est devenu un impératif dans la question des coûts de production. En plus, l’augmentation annoncée des prix de l’énergie ainsi que l’évolution des normes et de la législation régissant l’environnement énergétique dans le cadre du développement durable sont de nouvelles contraintes qui pèsent sur l’industrie. Dès l’instant où un projet d’optimisation des ressources énergétiques et / ou de réduction de leurs coûts est décidé, il devient nécessaire de mettre en place un système de mesure. Une gestion globale et centralisée des énergies apporte des informations quantitatives et qualitatives sur les consommations. Toutes ces informations sont exploitées périodiquement ou ponctuellement par les utilisateurs.

parole d'expert 1

Pour maîtriser les dépenses énergétiques, les industriels ont un besoin crucial de savoir COMBIEN? OÙ? QUAND? et COMMENT? l’énergie est utilisée. Les systèmes de gestion d’énergie répondent à ce besoin. Il existe maintenant des solutions économiques et évolutives, adaptées au budget des entreprises les plus modestes, et qui sont de surcroît très vite amorties par les économies réalisées.

Objectifs et principes

Les objectifs d’une gestion globale et automatisée de l’énergie sont de réaliser des gains (directs ou indirects) et/ou de faire une gestion analytique des consommations (re-facturation, répartition par centre de coût). Les gisements

Fig 1 : Architecture d’un système de gestion d’énergie dans un bâtiment résidentiel (solution EDS de Circutor)

Fig 1 : Architecture d’un système de gestion d’énergie dans un bâtiment résidentiel (solution EDS de Circutor)

d’économies possibles peuvent être de différentes natures : réduction de la facture énergétique, maîtrise des coûts de non qualité, maintenance préventive, sensibilisation aux dépenses énergétiques… L’intérêt d’une gestion d’énergie est de pouvoir quantifier ces gisements. L’exploitant, pour ce faire, devra mettre en place des fonctions essentielles : – Mesure des grandeurs électriques. – Comptage de l’énergie active, réactive, des impulsions (eau, gaz, vapeur…), des dépassements de puissance souscrite… – Historique permettant d’analyser l’évolution des dépenses par rapport aux prévisions, de répartir les consommations par secteur et de quantifier les actions correctives. Archiver les événements survenus sur le réseau (dépassements de seuils, valeurs extrêmes atteintes…). – Surveillance de grandeurs sensibles (facteur de puissance, harmoniques…). – Détection des fonctionnements hors normes (surintensité, surtension…).

 Un Système de Gestion d’Énergie est habituellement composé de compteurs divisionnaires intelligents reliés à un réseau local industriel. Ce réseau est utilisé pour transmettre sur de longues distances l’ensemble des informations de comptage qui seront organisées et sauvegardées au sein d’une base de données. Cette base sera ensuite exploitée par un logiciel de gestion d’énergie pour établir des statistiques, des rapports, des bilans pertinents et périodiques… nécessaires aux prises de décisions et aux actions correctives.

Fig 2 : Architecture du réseau de communication d’un système de gestion d’énergie pour l’industrie

Fig 2 : Architecture du réseau de communication d’un système de gestion d’énergie pour l’industrie

La souplesse et l’adaptabilité d’une bonne gestion d’énergie permettent une distribution sélective des informations aux différents acteurs de l’entreprise. Chacun reçoit des données organisées et directement exploitables sur des rapports personnalisés.

Les étapes d’une bonne gestion d’énergie

La réalisation de ces objectifs nécessite la mise en place d’une véritable politique de management de l’énergie et la mise en oeuvre d’un plan d’action qui se décompose généralement de plusieurs phases (analyse – bilan – diagnostic / réalisation – suivi).

Fig. 3 : Exemple d’écran de supervision du réseau électrique avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Fig. 3 : Exemple d’écran de supervision du réseau électrique avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Analyse des besoins

La mise en place de sous-comptages nécessite au préalable de procéder à un découpage fonctionnel de l’usine. Ce découpage établira les secteurs de consommation communs à toute l’usine (chaufferie, station d’air comprimée, groupes froids de la climatisation…) et les secteurs spécifiques (atelier, chaîne de production, service…). Si nécessaire, chaque secteur pourra être découpé en modules, pour faire apparaître par exemple la quote-part des différentes opérations entrant dans la fabrication d’un produit fini. Cette analyse s’applique aussi aux bâtiments du tertiaire, avec les secteurs suivants : bureaux, salles de réunion, restaurant d’entreprise, locataires, services communs…

Bilan

Cette étape consiste à déterminer où ? quand ? Et comment ? les différentes énergies sont précisément consommées, et combien. Ce bilan est réalisé à partir de l’enregistrement périodique des appels de puissance au fil de l’eau. Ces enregistrements archivés et exploités par un logiciel spécifique permettent d’établir des rapports, des bilans et des graphiques pour connaître exactement les puissances appelées et les consommations.

Diagnostics et traitements

En ce basant sur ce bilan énergétique, on détermine les actions qui doivent entraîner des économies : renégociation du contrat de fourniture (version et puissance souscrite), mise en place de délesteurs, de batteries de condensateurs, de filtres anti-harmoniques, modification des habitudes de consommation… À partir de ce bilan chiffré des consommations, un ordre des priorités des investissements pourra être mis en place.

Fig. 4 : Exemple d’écran de supervision du réseau de fluides avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Fig. 4 : Exemple d’écran de supervision du réseau de fluides avec le
système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Suivi

Le suivi à partir d’un logiciel approprié des enregistrements de consommations est la seule façon de mesurer les économies réalisées, de les rendre durables et d’en initialiser d’autres. Ce suivi sera journalier, hebdomadaire, mensuel et/ou annuel, en fonction des besoins exprimés : surveillance des dépassements, refacturation, réajustement du contrat de fourniture.

Fig. 5 : Exemple d’écran de rapport de consommations électriques avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Fig. 5 : Exemple d’écran de rapport de consommations électriques
avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Les avantages d’un système de gestion de l’énergie

Les apports de l’installation d’un système de gestion d’énergie sont multiples et de natures très différentes ; on peut citer principalement :

1. L’archivage automatique des consommations

Rapidité, confort, et fiabilité sont obtenus avec l’enregistrement automatique des données mesurées par les compteurs. Elle évite les rondes répétitives et parfois longues. Tout risque d’erreur sur le relevé des index est écarté. L’archivage automatique des données permet de consacrer plus de temps à l’étude et à l’optimisation des consommations. L’enregistrement du fil de l’eau des puissances moyennes, qui permet de suivre exactement les consommations au cours du temps et de détecter les dépassements de puissance souscrite, nécessite l’archivage d’un nombre important de données (ex : 1152 valeurs sur 8 jours, 59904 sur un an en période 10 min). Seule une télé relève automatique des informations du compteur permet de réaliser ce suivi.

2. L’analyse technique et comptable des consommations

L’enregistrement périodique des consommations permet :

– De réaliser des tableaux de synthèse par secteur. Ces tableaux donnent une vision globale des consommations d’une usine, d’un service, d’une ligne de production ou d’un centre de coût, avec une répartition par tranches tarifaires, un calcul des dépassements de puissances souscrites. Les résultats seront exprimés en unités énergétiques (kWh, kvarh, m3/h…) ou en unités monétaires (francs, euro…).

– D’établir des bilans énergétiques périodiques (journaliers, mensuels, annuels…), qui permettent d’identifier rapidement les postes de consommation les plus captifs.

– D’identifier rapidement des gisements d’économies, de mesurer l’influence du changement des caractéristiques du contrat de fourniture (version tarifaire, puissance souscrite…), de repérer rapidement les surconsommations anormales.

– D’établir des ratios ou indicateurs énergétiques significatifs (ex : quantité d’électricité, d’eau, vapeur ou gaz consommée / quantité de produit fabriqué, kWh/m2…), pour la prise en compte du coût énergétique dans la fabrication d’un produit fini. L’enregistrement des fils de l’eau des puissances permet de tenir compte dans le calcul des ratios du coût de l’énergie en fonction du moment où elle est consommée.

– De fournir des données fiables et des diagnostics énergétiques précis, pour établir rapidement le retour sur investissement en quantifiant les gains énergétiques obtenus. Ces données précises sont une aide précieuse pour toute décision d’investissement (nouvelle machine, cogénération…). On peut prouver à l’aide de résultats chiffrés et précis que l’achat de l’énergie se fait au meilleur coût.

Fig. 6 : Ecran d’analyse des consommations enregistrées par le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

Fig. 6 : Ecran d’analyse des consommations enregistrées par le système
de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

3. L’optimisation du contrat de fourniture

Actions possibles sur le contrat de fourniture et sur les consommations :

– Diminuer le montant de la prime fixe en abaissant les valeurs des puissances souscrites. La prime fixe (ou abonnement) est proportionnelle à la puissance souscrite. Cette prime représente souvent plus de 35% de la facture totale. L’analyse des courbes de charge et notamment celle du poste réglementaire (compteur vert) permet de visualiser rapidement et clairement si la puissance souscrite n’est pas bien au-delà des appels de puissance de son réseau électrique.

– Réduire les dépassements de puissances souscrites. En France, la prime fixe d’abonnement est proportionnelle à une puissance maximale à ne pas dépasser (puissance souscrite). Chaque dépassement de cette puissance est facturé au prix fort. L’enregistrement de la courbe de charge permet de visualiser tout dépassement et de le quantifier de façon précise. L’analyse détaillée de l’ensemble des courbes de charges mettra en évidence le nombre de départs non-prioritaires susceptibles d’être délestés.

– Diminuer les consommations d’énergie active par report des consommations dans les postes tarifaires les moins élevés. Toutes les données fournies par le système de gestion d’énergie (courbe de charge, dépassements, kWh par tranche tarifaire…) contribuent à obtenir le “kWh” au moindre coût. En reportant des consommations d’heures de pointe en heures pleines et d’heures pleines en heures creuses.

– Diminuer les consommations d’énergie réactive en surveillant et en contrôlant la valeur de la tg (phi).

parole d'expert 8

Fig. 7 : Exemple de rapport sur les statistiques de consommation avec le système de gestion d’énergie Power Studio Scada de Circutor

4. La maintenance préventive du réseau

L’analyse en continu de tous les événements (cos phi, dépassements, valeurs extrêmes, harmoniques, consommation anormale…) réduit le nombre d’interventions critiques sur le réseau électrique. Le personnel d’exploitation dispose d’informations précises et en temps réel pour optimiser l’utilisation et augmenter la longévité des matériels du réseau électrique.

5. Un retour sur investissement très rapide

La plupart des études ont montré que parmi toutes les solutions d’efficacité énergétiques existantes, les systèmes de gestion d’énergie font parties des plus rentables et dont la période de payback est la plus courte. Celle-ci est généralement comprise entre 6 mois et 18 mois, à condition que le système soit bien exploité.

A titre de comparaison, les variateurs de vitesse électronique présentent généralement des périodes de Payback similaires alors que les systèmes de cogénération présentent un niveau de payback 3 à 4 fois supérieur.

Les économies escomptées dépendent du niveau d’utilisation et de maîtrise du système, mais elles varient en général entre 7% et 12% selon les différentes études réalisées par les organismes indépendants tels que l’ADEME, ECSC etc.

Fig. 8 : Economies d’énergie escomptées par technologie vs retour payback period

Fig. 8 : Economies d’énergie escomptées par technologie vs retour payback period

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