VEV - REEL

ÉCONOMIES D’ÉNERGIE DANS LA FILIÈRE PLASTIQUE VOSGIENNE
Octobre 2012
Une opération réalisée avec le soutien financier de :
Une amélioration dans le domaine des moteurs électriques :
Les variateurs électroniques de vitesse (VEV)
Le contexte technique
De nombreuses installations de transfert de fluide fonctionnent à débit variable alors que les machines qui les
alimentent (pompes, ventilateurs, compresseurs) sont entraînées par des moteurs électriques qui tournent à
vitesse constante. La régulation du débit est assurée par des systèmes mécaniques, hydrauliques ou
électromagnétiques qui dissipent une grande partie de l’énergie mécanique excédentaire fournie par le moteur.
Les caractéristiques de l’amélioration
Coupler au moteur un variateur électronique de vitesse (VEV)


La dissipation de l’énergie mécanique excédentaire fournie par le moteur peut être évitée en couplant au
moteur un VEV qui ajustera la vitesse de rotation du moteur en fonction du débit souhaité.
L’utilisation de variateurs de fréquence pilotant un moteur électrique est ainsi envisageable selon deux cas de
figure :
Dans un process où il est possible de réduire la vitesse de rotation du moteur de façon continue sur une période
suffisamment longue et ce sans impact notoire sur le process (ex : fonctionnement réduit d’une ventilation
pendant une période d’arrêt de production : weekend sans remplacer l’ensemble moteur, l’entrainement et le
ventilateur). Un VEV permettra de conserver l’équipement principal ( ventilateur par ex.) mais de moduler son
fonctionnement et donc sa consommation énergétique de façon temporelle.
Dans le cas d’un fonctionnement variable du process (ex : nombre variable de machines en fonctionnement
simultané et aspiration centralisée sur ces différentes machines). On pilote les moteurs en fonction des besoins
instantanés du process
Remarque : dans ce cas, le variateur doit-être piloté avec des organes de régulation (sonde de pression ou de
température, …)
Cible à privilégier :
L’ensemble des moteurs de puissance comprise entre 2 et 500 kW pour lesquels la variation de charge est
supérieure à 10% de la charge nominale et dont la durée de fonctionnement est supérieure à 4000 heures/an.
Les secteurs d’utilisation des VEV privilégiés sont : les systèmes de pompages , les systèmes de ventilation/
aspiration, la production d’air comprimé, les centrales hydrauliques. D’autres applications existent.
Remarque : il conviendra néanmoins d’être vigilant aux fonctionnement des dispositifs à très basses vitesses :
risque d’apparition de phénomène de cavitation en pompage par exemple (privilégier dans ce cas la réduction
de pression dans le circuit hydraulique). De même, le VEV est un générateur structurel d’harmoniques qu’il
convient de réduire (modification de la conception du réseau interne de l’usine ou filtrage des harmoniques
produites). Les variateurs de puissance pour les moteurs de forte puissance nécessitent parfois du génie civil
lors de l’installation et un dispositif de refroidissement des armoires de commande.
Pour un dimensionnement précis et afin d’éviter tout impact négatif, chaque installation doit faire l’objet
d’un diagnostic (mesures complètes et essais éventuels).
ÉCONOMIES D’ÉNERGIE DANS LA FILIÈRE PLASTIQUE VOSGIENNE
Octobre 2012
Une opération réalisée avec le soutien financier de :
Les gains classiquement attendus
Avec un dispositif classique : vannes, ventelles ,registres ,.. . une variation de débit a peu d’influence sur la puissance
électrique demandée au moteur et donc peu d’influence sur sa consommation. On pilote la distribution du fluide en
fonction du besoin mais pas la quantité d’énergie utilisée pour sa mise en mouvement.
Avec un VEV, on adapte la vitesse de rotation du moteur d’entrainement du fluide aux besoins des procédés.
On obtient les effets suivants :
• Une chute importante la puissance absorbée et donc de la consommation du moteur en cas de
variation du besoin. Dans le cas d’un dispositif de pompage ou aéraulique la puissance absorbée
par une pompe ou un ventilateur varie en fonction du cube du débit: Une baisse de débit de 20%
entraine une baisse de consommation de 50%.
• Une limitation importante du courant d’appel au démarrage
• Un allongement de la durée de vie du moteur
Impact sur la consommation énergétique (moteur) de différents systèmes de régulation de débit pour un
ventilateur centrifuge
D’autes exemples de gains :
Remarque : la mise en place d'un VEV permet souvent de remplacer un entraînement par poulie et courroie ou
par chaîne et engrenage, dont le rendement de transmission se situe entre 95 et 99% tant que la charge est
supérieure à 80% et qui baisse quand la vitesse diminue, par un entraînement direct dont le rendement de
transmission est de 100%. Cette amélioration amplifie les gains obtenus par le VEV.
A noter que la mise en place de variateurs de vitesse pour des systèmes de pompage peut
bénéficier du dispositif des Certificats d’économie d’énergie et donc obtenir une participation
financière d’un obligé venant en déduction de l’investissement.
Attention cependant à l’apparition d’harmoniques dans le réseau électrique généré par la VEV. Ces
harmoniques, préjudiciables au fonctionnement des équipements informatiques peuvent être
supprimés ou diminuées par des filtres adaptés à prévoir lors de l’investissement.
ÉCONOMIES D’ÉNERGIE DANS LA FILIÈRE PLASTIQUE VOSGIENNE
Octobre 2012
Une opération réalisée avec le soutien financier de :
Un exemple concret de mise en œuvre
Taille de l’entreprise :
Métiers de l’entreprise :
Situation initiale :
50 à 100 personnes
Mécanique et plasturgie
10 pompes et surpresseurs (de 30 kW électrique unitaire) fonctionnent en
continu pour assurer la circulation et la mise en pression de l’eau glacée utilisée
pour refroidir les moules (quel que soit le nombre de moules à refroidir).
Gain et temps de retour calculés :
Il s’agit de mettre en place un VEV sur les moteurs des pompes et surpresseurs
permettant de réguler le débit d’eau froide dans le circuit de refroidissement en fonction
du nombre de machines en service et dans un deuxième temps de la nature des moules
utilisés.
Le gain énergétique se chiffre à environ 514 MWh/an soit pour l’entreprise un gain
financier de 31 K€ HT/an.
Compte tenu d’un investissement global estimé 45 K€, le TRI de cette solution est de
1.5 an
Remarque : dans le cadre du dispositif des Certificats d’’économie d’énergie, il est estimé que cette action peut
permettre de négocier 2.5 GWh cumac soit, au cours actuel, l’équivalent de 10 000€ : le TRI pourrait ainsi
être ramené à 1 an.
Cette amélioration vous concerne surement si

Vous disposez d’installations de transfert de fluide qui
demandent une variation dans l’énergie mécanique fournie par
les moteurs.

Ces installations sont en fonctionnement quasi-permanent
mais avec des besoins fluctuants

Vous recherchez une maintenance des installations allégée