cetiat

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cetiat

Réduction des consommations et
récupération d'énergie dans l'industrie
Utilisation de l’énergie en entreprise
Retours d’expériences dans plusieurs
entreprises françaises
Christophe DEBARD
Directeur Commercial
Chambre Franco-Allemande de Commerce et d’Industrie – 17 Novembre 2010
1
2
1
• Force motrice : convoyage, découpe, mélange, ventilation,
pompage …
• Fours et étuves : traitement thermique, séchage, cuisson, ...
• Fours et étuves : traitement thermique, séchage et cuisson, …
• Chauffage des locaux
• Chauffage de bains (traitement de surface, ...)
•Chauffage de bains de traitement de surface, de blanchiment
en agroalimentaire
• Utilités : Eclairage, Chauffage et climatisation des locaux,
production d ’air comprimé, manutention (ponts roulants,
chariots élévateurs)…
• Utilités : climatisation des locaux, chariots
élévateurs …
• production de froid
•...
3
4
2
Les gisements d’économies d’énergie
Répartition des consommations d ’énergie dans
l ’industrie
Électricité
– moteurs électriques : 70%
– électrolyse 9%
– éclairage : 4%
Gaz : usage thermique essentiellement
près de 70% de la consommation d ’énergie est dédiée à
la chaleur (gaz + élec)
5
6
3
Quels outils pour une meilleure efficacité
énergétique ?
Le diagnostic énergétique
7
8
4
Objectifs d’un diagnostic
Méthodologie
Faire un bilan des consommations énergétiques de
l’entreprise
Quatre grandes phases d’intervention
–
–
–
–
Déterminer la répartition par poste de ces consommations
énergétiques
Identifier les pistes d’amélioration possibles
Référentiel de bonnes pratiques : document AFNOR BPX 30120 reconnu par l’ADEME
Evaluer les gains énergétiques et financiers possibles et le
temps de retour des investissements à mettre en place
Investigations préliminaires
Campagne de mesures sur site
Analyse et recommandations
Rapport et restitution des résultats
9
10
5
Analyse
Répartition des consommations
Utilisation d’outil de calcul développé par le CETIAT pour le besoin
des diagnostics
(ex : déperdition des bâtiments)
Le plan de comptage
Investissement estimé
Surgélateurs
Remplacement azote par
froid mécanique
2%
Production de
Froid
Mise en place de HP
flottante
19%
Production de
Froid
Mise en place de
variation de vitesse du
pompe EG
50%
2 330
61 320
Mise en place de VEV sur pompes et ouverture de vannes
1 500
0,6
Production de
chaleur
Isolation boucle d'eau
chaude
50%
2 548
74 460
Mise en place isolant sur les tuyauteries
1 645
0,6
Gaz Electricité Electricité
5
Retour sur investissement
estimé en année
réduction des pertes à
l'arret
2
4
Réduction de
consommation en
kWh/an
Energie
AZOTE
Surgélateurs
1
3
Objectif de
réduction en % de
consommation du
poste
Thème concerné
AZOTE
N°
Gain visé en Euros
Formulation de préconisations d’économies d’énergie en fonction des
données récupérées
Action à réaliser
N° dossier
Résumé de l'action
Répartion consommation électrique
Décolletage
7%
1%
2 420
arret des ventilateurs et convoyeurs pendant les pauses de fabrication
et fermeture des sas mise en place d'une horloge calée sur les pauses
263 463
6 210
le basculement en froid mécanique permet de rendre les surgélateurs
plus étanches et de changer d'énergie. Cela imposera surement un
changement de surgélateurs pour choisir un surgélateur avec un
transfert plus efficace à -47°C
3 110
81 848
2 372
1 500
4%
1%
4%
1%
Groupes Froids
9%
A éroréfrigérant sec
2%
0,6
Filtration huile
11%
450 000
1,7
4 800
1,5
Lavage pièces
E clairage
Divers
Mise en place de VEV pour les ventilateurs des condenseurs
A spiration polluants
61%
A ir comprimé
11
12
6
Le plan de comptage
ATTENTION !
Objectifs :
Trop d’indicateurs peuvent être néfastes
–
Obtenir une répartition pérenne de ses consommations énergétiques
–
Suivre des indicateurs corrélés à des facteurs d’influence
Une mesure n’a de sens que si on sait estimer sa précision
Ne pas mésestimer les coûts d’exploitation
Mettre en place un plan de comptage
Ne pas faire l’impasse sur un diagnostic approfondi du besoin
–
Faire un état des lieux énergétique et des moyens déjà en place
–
Identifier les facteurs d’influence
–
Choix du matériel et de son installation
Installer de nouveaux moyens de comptage et de recueil de données
–
Choix de la gestion et adéquation entre les différents systèmes
–
d’informations
Suivi
–
Utiliser le juste facteur temps
–
Etalonner et maintenir les moyens de comptage
13
14
7
Concrètement…
L’air comprimé : des améliorations rentables
Quelles économies potentielles ?
15
16
8
L ’air comprimé : son rendement
Répartition des dépenses liées à l'air comprimé
80%
Investissement
Maintenance
Energie
9%
11%
Pour 6000 h de fonctionnement pendant 5 ans
Source ADEME
17
18
9
Des exemples concrets d’
d’amé
amélioration
Entreprise de 250 personnes : Fabrication de plats cuisinés
Trois compresseurs VF d’une puissance totale de 270 kW
Taux de fuite du réseau d’air comprimé mesuré à 44 % (comparaison de charge avec mesure
hors production).
Chasse aux fuites réduisant ce taux à 20 % de la consommation.
La ventilation : des gisements sous-estimés
Gain direct : environ 90 MWh/an soit 4,5 k€
Temps de retour brut : immédiat
Utilisation variable de la puissance d’air comprimé
Reprogrammation des compresseurs et mise en place d’une VEV
Gain direct : environ 250 MWh/an soit 12,5 k€
Temps de retour brut : 3 à 4 ans
19
20
10
La ventilation : les principales améliorations
Limiter les consommations parasites (encrassement, fuites),
Recycler l’air si possible : choix d’un épurateur performant,
Récupérer l’énergie sur l’air extrait : mise en place d’un récupérateur,
Choisir des composants optimisés (moteurs, ventilateurs, transmission),
Capter les polluants à la source,
Adapter le régime de ventilation à ses besoins (interrupteurs, VEV),
Ventiler par déplacement.
Source ADEME
21
22
11
La ventilation : Variation de vitesse
La ventilation par déplacement
Impact sur la consommation énergétique de différents systèmes de régulation de débit
Source ADEME
Source ADEME
23
24
12
L’éclairage : une utilité souvent oubliée
Présent dans toutes les entreprises.
L’éclairage : une source d’économie souvent
négligée
Souvent négligé, considéré comme ayant un faible enjeu financier.
Puissances installées faibles ? Utilisation souvent continue.
Part relative pouvant être importante dans le cadre de certaines
activités (assemblage, stockage, chaudronnerie...).
25
26
13
L ’éclairage : les principales améliorations
Un exemple de suivi énergétique
Optimisation de l’éclairage naturel.
Puissance appelée par l'éclairage
Automatisation de l’éclairage (Horloge de programmation, cellule crépusculaire,
détecteur de présence).
120
100
Puissance en kW
Utilisation de sources et de dispositifs annexes plus efficaces (ballasts
électroniques, luminaires adaptés …).
Adaptation de l’éclairage à l’utilisation des locaux (respect des normes et décrets)
et recherche du meilleur confort pour les utilisateurs.
Mise en place d’une maintenance préventive
(remplacement des lampes, nettoyage des luminaires).
80
60
40
20
0
jeudi 10 juin
2010
27
vendredi 11 juin
2010
samedi 12 juin
2010
dimanche 13
juin 2010
lundi 14 juin
2010
mardi 15 juin
2010
mercredi 16 juin
2010
jeudi 17 juin
2010
vendredi 18 juin
2010
samedi 19 juin
2010
28
14
Un exemple concret d’
d’amé
amélioration
Entreprise de 90 personnes : Fabrication d’échangeurs de chaleur et d’appareils
thermique de très grande taille. Usinage à façon
Eclairage par lampes mercure de 2 zones de l ’entreprise. P= 35 kW
Économiser sur les process de
fabrication
Consommation Electricité initiale pour l ’éclairage de ces zones :
121 MWh pour un coût de 9 k€ soit 14 % dépense totale
Remplacements des ampoules existantes par des ampoules sodium haute pression.
Eclairement constant mais baisse puissance installée.
Gain direct : environ 31,5 MWh soit 2,3 k€
Un investissement de l’ordre de 5,5 k€
Temps de retour brut : environ 2,5 ans
Remerciements et source CETIM
29
30
15
Economies d’énergies sur les procédés
Amélioration : le cas des tunnels de peinture 1/3
Le potentiel d’économies est important : jusque 70%
Les procédés de finition font partie
des procédés utilisés en industrie
mécanique
En contrepartie, les freins sont légitimement importants
Deux études ont été conduites sur le
sujet :
–
Cofinancement CETIAT – CETIM ADEME
1. Etude comprenant le bilan thermique
de 8 installations
2. Etude concernant les pertes par les sas
Il faut distinguer différents leviers d’actions :
Amélioration
Optimisation
Evolution
31
32
16
Les solutions
Pertes par les extractions
31%
Limiter les extractions au nécessaire (utilisation de VEV)
Convoyeur
3%
Pièces métalliques
2%
Cas Standard
Pertes par les extractions
45%
Pertes par les parois
3%
Convoyeur
13%
Pertes par les sas
61%
Travailler sur la forme des sas
Isoler si nécessaire
Choisir un matériau à faible conductivité thermique pour
le convoyage
Cas hors norme
Pièces métalliques
13%
Pertes par les sas
19%
Les voies d’optimisation
Pertes par les parois
10%
33
34
17
Optimisation : le cas des tunnels de séchage
Simulation aérauliques des pertes
par les sas
Evolution : la cuisson de la pomme de terre 1/2
Procédé conventionnel :
Constitution d’un outil de calcul
pour la définition des tunnels de
séchage
Séchage ?
OUI
Données sas
Donnée s production
Surface sas [m2]
2.3
Température air sas [°C]
50
Vitesse air [m/s]
0.5
Extraction
Débit air extrait [m3/h]
3300
Température air extrait [°C]
140
Tambiante [°C]
26
Coefficient d'échange [W/m² °C]
10
Surface n°1 [m2]
70
T paroi [°C]
35
T paroi [°C]
Surface n°3 [m2]
T paroi [°C]
Surface n°4 [m2]
T paroi [°C]
Débit pièce [kg/h]
2800
T entrée pièce [°C]
23
T sortie pièce [°C]
85
autoclave vapeur
temps de cycle : 60 minutes environ
température de cuisson : ~95°C
consommation spécifique : 0,65 kWh / kg de
produit
Conv oye ur
Données parois
Surface n°2 [m2]
–
–
–
–
35
35
0
10
4.8
Auxiliaire s éle ctriques
94
94
Masse chaine [kg/m]
Vitesse convoyeur [m/min]
Re ndement étuv e
Rendement (%)
Puissance Auxiliaire n°1 [kW]
20
20
1
0
0
90
40
35
Objectifs :
– Diminuer le temps de cuisson
– Améliorer l’efficacité énergétique
36
18
Evolution : la cuisson de la pomme de terre 2/2
Nouvelle solution micro-ondes :
– tunnel à bande transporteuse
– puissance micro-ondes de 24 kW et
batterie air chaud de 12 kW
– dimensions tunnel : 9 x 1 m²
– temps de cycle : 20 minutes
– température de cuisson : ~ 95 °C
Récupérer l’énergie
Gain énergétique : 70 % / procédé AC
– 0.20 kWh au kg de produit traité au lieu de 0,65 kWh
Traitement continu et rapide (20 minutes contre 60 minutes en autoclave)
Augmentation de la productivité de 30 %
Gain de place : un tunnel MO pour 3 autoclaves
Amélioration de qualité des produits finis
37
38
19
Récupération énergétique sur air extrait
Contexte :
Entreprise secteur industrie plastique
Four de séchage de films plastiques enduits de colle
– Production d’air chaud par échangeur vapeur/air
Objectif : Utiliser l’énergie fatale issue de l’opération x pour
réaliser l’opération y
Vue d’ensemble
39
Conduits d’extraction
40
20
Bilan thermique du séchoir
Pertes cheminée
TC1
20%
Pertes par les
parois
3%
Pistes d’optimisation
Récupération sur l’air extrait pour préchauffage de l’air neuf
Pertes cheminée
TC2
9%
– Gain sur la consommation de vapeur de 17%
– Investissement : échangeur à plaques à courants croisés + ventilateur
d’admission d’air 24k€
Pertes cheminée
TC3
20%
– Immobilisation séchoir : 2 j
– Temps de retour de 2.5 ans
Séchage colle
(évaporation eau)
30%
Pertes cheminée
sas d'entrée
0%
Echauffement de
la colle
Echauffement du
1%
film
9%
Pertes cheminée
sas de sortie
8%
41
42
21
4ème Forum Industriel de la Récupération d’Energie
Une journée de conférence dédiée à la récupération et au
stockage d’énergie
Avril 2013 à Lyon
Merci de votre attention
Toutes les infos prochainement sur www.industrie.cetiat.fr
[email protected]
33.(0)4.72.44.49.63
43
44
22

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