Nous suivre Industrie Techno

Ils boostent l'efficacité énergétique

ÉLIANE KAN/T.C.A
Ils boostent l'efficacité énergétique

Gefran a mis au point un variateur avec récupération d'énergie, AVRy, dont la puissance varie entre 5,5 et 15-kW.

© D.R.

Ces régulateurs savent s'autorégler, s'autocontrôler et s'intégrer facilement dans l'existant. Mieux, certains modèles font diminuer la facture énergétique.

Les moteurs électriques consomment 70-% de l'énergie électrique en France. Or, selon le Gimelec (Groupement des industries de l'équipement électrique, du contrôle commande et des services associés), moins d'un tiers des moteurs en service seraient équipés en France d'un variateur de vitesse (VV). Dommage car ce type de système (appelé aussi variateur de fréquence quand il pilote un moteur synchrone ou asynchrone) fait gagner en productivité et en efficacité énergétique. Notamment pour les applications de pompage et de ventilation ainsi que pour les systèmes d'entraînement motorisés.

Autorégulation et polyvalence

«-Selon l'application, l'industriel peut gagner entre 10 et 50-% sur sa consommation d'énergie-», signale Frédéric Streiff, ingénieur à l'Ademe (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie). «-Généralement, le retour sur investissement est estimé entre un et trois ans.-» Selon Avenir Formation, qui organise des stages sur les VV, les usages se répartissent entre le convoyage effectué avec un moteur asynchrone et le positionnement avec des moteurs synchrones ou sans balais (Brushless).

Sur le terrain, les nouvelles générations de VV se distinguent par leur compacité, leur capacité à s'autorégler et à s'autodiagnostiquer, mais aussi par leur polyvalence. Parmi les dernières nouveautés du marché, le variateur de fréquence Acu, qui en est à la septième génération de la gamme Active Cube de Bonfiglioli, sait réguler à la fois la vitesse, le couple et le positionnement des moteurs asynchrones ou synchrones de forte puissance (de 75-kW à 132-kW). Autre tendance-: «-On enrichit les VV de fonctions logicielles et communicantes afin de les intégrer de manière transparente dans une architecture globale d'automatismes ou dans un schéma de sécurité-», indique Alain Dedieu, président de l'activité ''Motion et Drives" chez Schneider Electric. En témoigne, le nouvel Altivar 312 qui est automatiquement reconnu sur le réseau informatique local et peut, par ailleurs, servir de point d'entrée à un diagnostic à distance. Autre préoccupation du fabricant, la simplification de l'utilisation des variateurs grâce, en partie, à des algorithmes de contrôle auto-adaptatifs. À l'instar du variateur Altivar 12 qui, associé à n'importe quel moteur du marché, pourra piloter de petites applications simples (barrières de péage, pétrins semi-industriels, convoyeurs, pompes...) sans qu'il soit nécessaire de faire des réglages. Ou de recourir à des mesures électriques, voire à des capteurs de vitesse.

Chez Leroy-Somer, les efforts visent aussi à améliorer l'interface utilisateur afin de gagner en lisibilité sur les instructions de démarrage. «-L'objectif est de simplifier la mise en service du variateur et des opérations de maintenance-», insiste Frédéric Barbarit, le responsable du marketing VV. Le constructeur précharge dans ses variateurs des configurations d'applications les plus répandues comme les opérations de levage, positionnement, enroulage-déroulage, pompage, ventilation ou encore synchronisation.

Économiser de l'énergie et réduire l'usure des pompes

«-Demain, les VV seront aussi ergonomiques que les PC-», enchaîne Philippe Brem, responsable de la vitesse variable chez ABB France. En témoigne notamment sa technologie Flash Drop, un boîtier externe qui sert à paramétrer rapidement et en toute sécurité ses variateurs placés hors tension. Parmi lesquels, l'ACS 310 destiné aux applications à couple variable ou quadratique comme le pompage ou la ventilation industrielle, pour des puissances de 0,37-kW à 22-kW. Surtout conçu pour les constructeurs de machines et les intégrateurs, ce modèle se démarque aussi par son outil de régulation et de calcul de la consommation d'énergie ainsi que par sa capacité à gérer différentes pompes ou ventilateurs en cascade. En fonction du besoin du débit, le démarrage ou l'arrêt d'une pompe se fait automatiquement. De quoi économiser de l'énergie tout en réduisant l'usure des pompes et les coûts d'installations. Enfin, l'ACS 310 bénéficie d'un assistant de diagnostic qui fournit une aide à la résolution des pannes et des défauts.

De plus en plus intelligents, les VV s'enrichissent également d'une fonction de maintenance préventive. Tel est le cas en particulier du V1000 d'Omron. Il s'agit d'un variateur de fréquence travaillant en boucle ouverte. Polyvalent, cet équipement est destiné notamment au pompage, au levage et à la ventilation grâce à des fonctions préprogrammées. En tenant compte des temps d'utilisation, des courants pics et de la fréquence de rotation du moteur, le V1000 anticipe les dysfonctionnements et communique ses alertes à l'automate du réseau. «-Enfin, en cas de problème, le nouveau VV récupère automatiquement les paramètres et programmes de son prédécesseur-», jubile Gilles Gomila, chef de produit variateur de vitesse chez Omron qui s'apprête, cette année, à étendre sa gamme de variateurs de fréquence.

Récupérer l'énergie lors du freinage

De son côté, Siemens, constructeur de variateurs allant de 0,37-kW à plusieurs mégawatts pour la basse, moyenne et haute tension, met l'accent sur la sécurité des utilisateurs en prévision des nouvelles directives machines sur la protection des biens et des personnes. Ses variateurs intègrent une fonction de sécurité qui sait, notamment, actionner l'antidémarrage, la vitesse réduite ou encore le freinage... Sans recourir à des relais de sécurité ou à un automate programmable-! Tel le variateur de fréquence Sinamics G120, destiné aux moteurs de 0,75-kW à 110-kW qui se distingue par sa fonction régénérative. Le principe consiste à renvoyer sur le réseau électrique l'énergie récupérée lors du freinage, via notamment un transistor de puissance IGBT (Insulated gate bipolar transistor) d'entrée. Et sans créer de distorsion harmonique. «-L'économie énergétique est de l'ordre de 20-% à 30-% suivant le type d'application concernée-: pont roulant, transport de charge vertical, centrifugeuse...-», indique Michel Metzger, le spécialiste des VV chez Siemens.

Le marché des variateurs régénératifs intéresse également le japonais Mitsubishi Electric qui destine le FR-A700 aux applications de chauffage, ventilation et climatisation. Mais aussi le français Gefran avec son variateur de fréquence AVRy (de 5,5-kW à 15-kW). «-Nous ciblons les systèmes de levage, pont roulant, grue, treuil-», indique son directeur Joseph Puglisi qui parraine le programme Motor Challenge, initié par l'Union européenne et représenté en France par l'Ademe pour favoriser l'efficacité énergétique dans les entreprises. «-Nous leur proposerons d'auditer le process et de bâtir, avec nos partenaires, une offre englobant des solutions de type régénératives-».

Avec sa gamme Powerflex 7000, Rockwell Automation vise la moyenne tension. Destinés aux moteurs standards à partir de 500-kW jusqu'à 25-MW, ces VV se raccordent directement au réseau d'alimentation sans créer de pic de tension, de tension en mode commun ou d'harmonique. Ce qui évite d'avoir à faire du filtrage en sortie. Autre avantage, ces VV ne nécessitent pas d'installer de transformateur intermédiaire. Et ce, grâce à sa technologie «-Direct to Drive-» à base de composant de puissance SGCT (Symmetrical gate commutated turn-off thyristor). De quoi diminuer le poids et la taille de ces variateurs qui intéressent la motorisation des ventilateurs, compresseurs, broyeuses, pompes ou malaxeurs. «-Le retour sur investissement peut être réalisé en un an, voire moins selon les cycles d'utilisation de l'installation-», indique Fabrice Poulet, le responsable VV.

Leroy-Somer n'est pas en reste. Les nouveautés concerneront, cette année, les solutions régénératives de variateurs quatre quadrants en version asynchrone et à aimants permanents pour une puissance inférieure à 700-kW. En 2010, une nouvelle génération de composants devrait diminuer encore l'encombrement et le poids.

L?ESSENTIEL

- En faisant varier la vitesse du moteur, le variateur électronique ajuste la puissance consommée en fonction des besoins d'entraînement. - Sur des applications de pompage, convoyage, ventilateur, l'économie d'énergie atteint 30 à 40-% par rapport à une vitesse fixe. Voire plus si un diagnostic précis du fonctionnement de l'installation est engagé.

MARCHÉ200 MILLIONS D?EUROS

C'est la valeur du marché français des variateurs de vitesse basse tension, selon le syndicat professionnel Gimelec qui fédère une quinzaine de fabricants, dont les groupes internationaux ABB, Danfoss, Leroy-Somer, Omron, Rockwell, Schneider et Siemens.

PRATIQUECONSEILS DE MISE EN OEUVRE

- Le choix d'un variateur de vitesse dépend de l'application et de la nature de la charge entraînée. De plus en plus de variateurs disposent des fonctions métier intégrées comme l'enroulage-déroulage, le levage, le pompage... - Le niveau de performance recherché est un autre critère à retenir (couple constant ou variable, puissance constante, contrôle vectoriel de flux...). Si le moteur est déjà en place, il faudra tenir compte du type de moteur à équiper. Même s'il existe des variateurs à vocation universelle. Comme l'Unidrive de Leroy Somer qui s'adapte sur des moteurs asynchrones ou sans balais (Brushless) en boucle ouverte ou fermée.

vous lisez un article d'Industries & Technologies N°0911

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2009 d'Industries & Technologies

Bienvenue !

Vous êtes désormais inscrits. Vous recevrez prochainement notre newsletter hebdomadaire Industrie & Technologies

Nous vous recommandons

Ils apportent souplesse et économies d'énergie

Ils apportent souplesse et économies d'énergie

Une large gamme de produits procure des économies d'énergie dans des applications comme le pompage, la ventilation, les procédés, la manutention...La[…]

Plus d'articles