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LES COMPRESSEURS ONT ENCORE PAS MAL DE MARGE DANS L'ECONOMIE D'ENERGIE

Combattre la perte d'energie sur les compresseurs

C'est une vieille histoire que de dire que la perte d'énergie sur les compresseurs peut être importante. Des fuites, le mauvais dimensionnement, voire de mauvaises conduites, favorisent l'accumulation des pertes d'énergie. Or, des mesures peuvent être prises pour minimiser ces pertes, les convertir, voire les éviter totalement. Tout commence par la connaissance: connaissez les consommateurs, connaissez la pression de service, connaissez les chutes de pression, connaissez le planning de production, … De là, on peut trouver le dimensionnement correct, éviter les chutes de pression et récupérer les pertes d'énergie.

PERTE D'ENERGIE

Le travail avec l'air comprimé a la réputation d'être une forme de gaspillage dans la production et la distribution de l'énergie. Les causes sont diverses; telle la réaction physique à la création de pression, 100% de l'énergie électrique étant convertie en énergie thermique. Par ailleurs, de nombreuses pertes d'énergie découlent d'un mauvais dimensionnement du compresseur, des fuites, d'une pression finale trop élevée, voire simplement de mauvais éléments (leur qualité ou entretien laisse à désirer). En outre, il y a les défectuosités mécaniques classiques: décharge d'huile, cassure mécanique ou électrique, dysfonctionnements de capteur, …

MESURES

Pour savoir absolument s'il existe des pertes de pression, on doit mesurer la pression à plusieurs endroits. Ceci peut se faire à bien des endroits, mais le plus souvent sur des points représentatifs tels que le point de départ (le local du compresseur), et près de quelques points terminaux (les consommateurs). De nombreux aspects peuvent être mesurés: outre les classiques débit, pression et température, on mesure la chute de pression statique entre le compresseur et le consommateur, ou la chute de pression dynamique (une chute de pression soudaine causée par une consommation crête). Ces données permettent de déceler rapidement les problèmes: si la chute de pression statique est grande, le réseau de conduites est trop étroit. Si la chute de pression statique est correcte, mais que la chute de pression dynamique ne l'est pas, le réseau est trop étroit à quelques endroits. Les mesures s'effectuent de diverses manières. Il existe un indicateur de débit massique via un hot tap (un alésage dans une conduite) et d'autres débitmètres connus (coriolis, ultrasons, pression différentielle, vortex, …), la mesure du courant (voir plus loin dans l'article), …

L'ENERGIE FUIT

Les fuites entraînent une énorme perte d'énergie, pouvant vite grimper à 30% de la consommation d'air comprimé totale, mais hélas, on trouve aisément des exemples jusqu'à 60%. Ici réside encore une grande opportunité d'économie d'énergie. En recherchant les fuites au moins une fois par an et en les réparant, le coût baissera vite.

DIMENSIONNER CORRECTEMENT, CELA S'APPREND

Nul besoin de démontrer l'importance d'un bon dimensionnement du compresseur. Un compresseur trop petit ne supportera pas la pression de service demandée, parce que la demande d'air comprimé est trop grande, un compresseur trop grand engendre trop d'heures de travail à vide ou un compresseur qui 'pompe' trop. Le bon choix en termes de profil de rotor, de rapport de pression interne et autre est crucial dans l'optimisation de la consommation d'énergie. Le bon dimensionnement peut aussi être calculé. Une méthode consiste à mesurer le courant du câble d'alimentation sur chaque compresseur. De ce courant, on peut mesurer un 'état' du compresseur (sollicité, non sollicité et débranché). Un profil de consommation est dressé par l'addition de tous les états et la solution optimale est calculée via le progiciel du fabricant des compresseurs. Le logiciel permet aussi de faire des simulations pour obtenir le potentiel d'économie. De plus, on ne doit pas seulement se soucier du dimensionnement du compresseur, mais aussi du système de conduites, avec comme règle empirique que les conduites ne peuvent jamais être plus petites que la sortie du compresseur.

LA CHALEUR NE DOIT PAS ETRE UNE SOURCE DE PERTE D'ENERGIE

Dans la création de la pression, la réaction physique logique est que la température augmente. Important de savoir: 100% de la consommation électrique est convertie en chaleur; un compresseur de 100 kW produira donc autant d'énergie thermique.

Toute l'énergie injectée dans le compresseur de façon électrique (donc mécanique via l'électromoteur) est convertie en chaleur, quel que soit le design du bloc compresseur. Or, l'usure fausse les règles du jeu: l'air comprimé produit pourra refluer, ce qui fait que le bloc compresseur comprimera (et donc échauffera) à nouveau un air refoulé chaud et que le compresseur cessera de fonctionner à cette température. La récupération de l'énergie thermique est assez simple. Il s'agit uniquement d'évacuer la chaleur via, p.ex., l'eau de refroidissement ou des conduits de ventilation.

Air

L'air chaud qui quitte le compresseur, peut être parfaitement utilisé pour chauffer une (autre) pièce. L'air chaud qui quitte le compresseur, est canalisé vers, p.ex., un hall de production ou un atelier. Cet espace ne nécessite aucun frais de chauffe.

Eau

L'énergie thermique produite peut aussi être utilisée pour produire de l'eau chaude. Pour les compresseurs à vis refroidis par huile, quelque 70% de la chaleur est refroidie dans le circuit d'huile. En plaçant un échangeur de chaleur devant le refroidisseur d'huile, cette chaleur peut être utilisée pour produire une eau chaude jusqu'à 90 °C. Pour les compresseurs sans huile refroidis par eau, l'eau de refroidissement peut être échauffée jusqu'à 90 °C, moyennant une modification dans le compresseur. Ceci permet de récupérer jusqu'à 100% de l'énergie thermique.

LA BONNE POSITION

L'air se déplace dans un certain flux et tourbillonne toujours lors de son voyage dans les conduites. Rien que pour cette raison, l'utilisation de conduites rectangulaires incite à la perte de rendement, en raison des différences de pression dans les angles des conduites. Moins le courant d'air rencontre de résistance et moins il doit changer de direction, plus les pertes de conduite sont faibles. De préférence, les coudes éventuels ne sont pas perpendiculaires, mais 'progressif(s)', et de préférence encore avec un grand rayon. Les compresseurs raccordés à la conduite principale sont de préférence placés sous un angle dans le sens du courant d'air comprimé. Par ailleurs, le raccordement se fait de préférence par une connexion sans vibrations, pour éviter les pertes d'énergie.

BIEN COMMENCE, A MOITIE TERMINE

La majeure partie du life cycle cost d'un compresseur concerne la consommation d'énergie (79%), et non pas l'entretien (10%) ou l'investissement (11%). Il est donc important de choisir le bon compresseur. Cela n'a pas de sens d'économiser sur un compresseur meilleur marché ou moins efficace: cette économie ne compense absolument pas les pertes d'efficacité durant la vie du compresseur.

Faire son devoir

Utilisez la bonne technologie et les compresseurs bien dimensionnés. Avant l'achat d'un nouveau compresseur, veillez à connaître toutes les données: quels sont les consommateurs (pression et consommation), quel est le besoin d'air comprimé, quelle est la pression de service minimale requise, où se situent les chutes de pression dans le système, quel est le planning de production, etc. En faisant votre devoir au préalable, il est bien plus facile de parvenir à la bonne solution et donc au bon compresseur.

Où se situe le compresseur?

Par ailleurs, la position du compresseur est également importante: placez-le dans un local sec, à l'abri du gel et exempt de poussière, et permettant une ventilation suffisante.

MESURES

Bon nombre de mesures permettent de réduire ces pertes d'énergie. On peut éviter pas mal de gaspillage d'énergie par le bon dimensionnement du compresseur, l'optimisation du système de conduites, la récupération d'énergie, le colmatage des fuites, …, mais d'autres mesures peuvent encore être prises:

  • Cela ne peut pas faire de tort de faire exécuter un audit d'air comprimé à intervalles réguliers, qui analyse la consommation totale.
  • Un bon entretien de (des) l'installation(s) est toujours indiqué.
  • Un compresseur à régulation de fréquence.
  • Avec au moins deux compresseurs, il est conseillé d'utiliser un régulateur central. Ceci peut éviter le démarrage inutile d'un compresseur complémentaire en cas de fluctuation de la pression. Plusieurs compresseurs à régulation de fréquence peuvent être réglés sur leur point optimal.
  • Examinez les réglages de pression de chaque compresseur d'un œil critique.
  • Osez renouveler: les prestations énergétiques des anciennes installations sont dépassées. De plus, la production d'aujourd'hui n'est plus celle d'il y a dix ou vingt ans.

L'ENTRETIEN EVITE DE GASPILLER DE L'ARGENT

Un bon entretien à temps des compresseurs et du système de conduites ne doit pas être sous-estimé.

Les chutes de pression internes à cause de filtres encrassés provoquent déjà vite une perte de milliers d'euros par an.

Il est conseillé d'effectuer une ronde d'inspection rigoureuse au moins une fois par an, tout en remplaçant tous les filtres (entre autres, filtre d'aspiration, filtre à huile, filtres à air comprimé, …).

Si le compresseur tourne plus d'heures que la moyenne, plusieurs inspections doivent être prévues par an.