Le partenariat entre ABB et le CERN révèle un potentiel d’économie d’énergie équivalent à celui de 18 000 foyers européens grâce à un audit de l’efficacité énergétique d’ABB.
La conservation de l’électricité fait désormais partie d’un effort mondial vers la transition énergétique. Économiser l’électricité permet de réduire les factures d’énergie et représente un engagement à minimiser l’empreinte carbone. Cependant, des infrastructures obsolètes et un manque de sensibilisation aux pratiques d’économie d’énergie sont des défis majeurs en matière d’efficacité énergétique.
Une recherche conjointe d’ABB et du CERN a identifié d’importantes possibilités d’économies d’énergie dans les systèmes de refroidissement et de ventilation. Cet article examine la consommation d’énergie des moteurs électriques et les résultats de la recherche.
Aperçu de l’installation de ventilation à grande échelle du CERN. Image gracieuseté de ABB
Le rôle des moteurs électriques
Les moteurs électriques sont un composant omniprésent de la vie quotidienne moderne et de l’industrie. Dans les appareils électroménagers, les moteurs sont utilisés dans les appareils ménagers courants et les systèmes de climatisation. De même, dans l’industrie, les moteurs entraînent des machines lourdes, des processus de fabrication, des systèmes de chauffage, de ventilation et de transport, permettant la production de biens et la facilitation de la logistique à grande échelle. Étant donné l’omniprésence des moteurs électriques, l’amélioration de leur efficacité pourrait avoir un impact profond sur la demande mondiale en énergie.
Un moteur électrique utilise l’interaction des champs magnétiques et électriques, régis par la loi d’Ampère, pour convertir l’énergie électrique en mouvement mécanique. Ce principe implique le passage du courant à travers une boucle fermée, induisant un champ magnétique et créant une attraction entre la boucle et l’aimant résultant. Cette attraction provoque une rotation, entraînant le fonctionnement du moteur.
L’anatomie d’un moteur électrique. Image gracieuseté de International Journal of Recent Technology and Engineering
L’inefficacité électrique des moteurs provient des pertes par effet Joule dans les enroulements en raison de la conductivité du cuivre, des pertes dans le noyau dues à l’hystérésis et aux courants de Foucault, des frictions mécaniques et des mécanismes de contrôle inefficaces tels que les chutes de tension et les harmoniques. Les pertes par effet Joule proviennent des propriétés du fil et du niveau de courant, tandis que les pertes dans le noyau résultent du réalignement magnétique et des courants de Foucault. Les frottements se produisent au niveau des pièces en mouvement, et les pertes dues à la résistance de l’air sont causées par la résistance de l’air. Atténuer l’inefficacité nécessite d’optimiser la conception des moteurs, d’adopter une maintenance prédictive et de résoudre les inefficacités du système de contrôle.
ABB et CERN
ABB et CERN se sont récemment associés pour lutter contre l’inefficacité énergétique des moteurs de chauffage et de ventilation utilisés dans un important laboratoire de physique des particules à Genève, en Suisse. Cette installation comprend des moteurs alimentant différents équipements tels que des pompes, des ventilateurs, des compresseurs et des tours de refroidissement, constituant environ 20% de la consommation d’énergie totale du CERN.
Les groupes ont mené un audit énergétique approfondi visant à comprendre et à améliorer 800 moteurs dans l’installation. Dans le cadre de cette démarche, le groupe a intégré des données provenant de sources diverses, comprenant des moteurs connectés numériquement, le système SCADA du CERN et l’acquisition directe de données à partir de pompes, de tuyauteries et d’instruments. Ils ont constaté que la surdimensionnement des moteurs est très courant pour les systèmes de chauffage et de ventilation, les charges maximales spécifiées dépassant souvent largement l’utilisation moyenne. Par exemple, un moteur de pompe au CERN présentait un potentiel d’économie d’énergie notable de 64% en raison d’une surdimensionnement.
En utilisant des connaissances basées sur les données, y compris l’intégration du système SCADA, l’équipe a identifié des améliorations significatives telles que des moteurs à réluctance synchrone de classe IE5 avec des entraînements à vitesse variable.
Installation du CERN. Image utilisée avec l’aimable autorisation de ABB
Par conséquent, l’audit a révélé une opportunité d’économie de 17,4%, avec un temps de récupération projeté de moins de deux ans. Plus précisément, la recherche a révélé un potentiel d’économie d’énergie annuelle pouvant atteindre 31 gigawattheures (GWh), ce qui, s’il était réalisé, pourrait éviter l’émission de quatre kilotonnes de CO2, soit l’équivalent de la plantation de plus de 420 000 arbres.
L’audit ABB-CERN
L’audit réalisé par ABB et le CERN est important car il identifie et cible directement une importante source d’inefficacité énergétique. Étant donné que les moteurs sont utilisés couramment dans les bâtiments industriels et résidentiels, des économies d’énergie similaires sont probablement réalisables ailleurs.