Comment réduire la consommation d’énergie des moteurs électriques et quelles avancées dans le domaine?

Les moteurs électriques assureraient 85% du fonctionnement des installations industrielles et agricoles (Idelecplus). Cependant, ils conduisent généralement à des coûts de consommation électrique aussi élevés que leurs coûts d’acquisition. Il est donc nécessaire de trouver des solutions qui vont permettre la réduction de la consommation d’énergie et la réalisation d’économies.

De plus, les cantons et la confédération ont des programmes de subvention pour récompenser les entreprises s’engageant dans des processus de réduction de la consommation d’énergie. La plateforme Francsenergie vous permet d’avoir une vue d’ensemble des aides auxquelles vous pourriez prétendre.

Pour mettre en place une stratégie efficace de réduction de l’énergie consommée, il faut dans un premier temps faire un bilan de fonctionnement. Celui-ci passe par une mesure pour connaître les processus qui utilisent une grande quantité d’énergie et ainsi les cibler.

Par la suite, selon la charge et les forces en action (friction, gravité, inertie, traînée), on peut mettre en place plusieurs stratégies d’économie d’énergie telles que :

Pour faire des économies sur le coût d’acquisition d’un nouveau matériel, les entreprises ont souvent tendance à choisir des moteurs légèrement sous-dimensionnés. La consommation d’énergie des moteurs électriques dépend de deux facteurs : la vitesse de rotation et la charge du moteur. Un moteur lent à pleine charge (donc un plus petit moteur) consommera paradoxalement plus d’énergie qu’un moteur rapide sans charge. Il est donc essentiel de choisir son moteur en fonction de la charge qu’il aura à supporter et non pas exclusivement en fonction du coût d’acquisition. D’autre part, il faut privilégier les moteurs à haut rendement énergétique. Les évolutions et normes en la matière vous sont présentées à la fin de cet article.

Cette solution permet évidemment d’éviter la consommation inutile d’énergie lorsqu’aucun travail n’est nécessaire. Un système efficace doit pouvoir démarrer et arrêter automatiquement le moteur et plusieurs outils tels que les capteurs, les détecteurs de niveau, … le permettent. Il est néanmoins préconisé d’utiliser des démarreurs progressifs car ces arrêts accélèrent l’usure des moteurs. Cela s’explique par la grande intensité d’électricité qu’accueille le moteur lors des redémarrages. C’est particulièrement le cas des moteurs à démarrage direct qui, lors de la mise en marche peuvent atteindre jusqu’à 6 à 8 fois leur intensité nominale.

Cette stratégie peut être mise en place pour des équipements qui ne doivent pas constamment fonctionner à pleine vitesse, tels que les ventilateurs, les pompes centrifuges, … Pour ces installations, une réduction de la vitesse va se traduire par une réduction du travail, et donc de l’énergie consommée. Par l’intermédiaire d’un ou plusieurs capteurs, des variateurs permettent de réguler la vitesse du moteur selon les besoins réels et de faire des économies d’énergie substantielles. L’utilisation de variateur de vitesse a également pour avantage de garantir une performance optimale des équipements industriels et agricoles sur une plus longue période, en limitant la charge qu’ils subissent.

les moteurs électriques ont la particularité d’être plus efficaces lorsqu’ils atteignent un niveau de charge optimal. Leur rendement diminue lorsque la charge se situe en dessous de 50%. Ceci est aussi valable pour les moteurs à haut rendement.  Les contrôleurs intelligents du moteur vont permettre de faire des économies d’énergie lorsque la charge est variable ou que le moteur fonctionne avec une charge légère sur une longue période. Ces contrôleurs intelligents, en plus de réguler la consommation d’énergie, protègent le moteur contre la surchauffe et surveillent la puissance et la tension.

Il est nécessaire de mettre en place une stratégie de maintenance pour garantir le bon fonctionnement des moteurs électriques. Les pertes d’énergie peuvent notamment être dues à un problème d’enroulement ou de frottement qui peuvent être corrigés lors d’opérations de maintenance. Pour plus d’informations à ce sujet consultez notre article traitant de l’entretien et la réparation des moteurs électriques.

Parmi ces alternatives, on retrouve notamment l’énergie solaire photovoltaïque. C’est une énergie renouvelable qui va permettre de préserver l’environnement, mais également de réduire considérablement sa facture d’électricité. Cependant, l’installation du matériel nécessaire pour la production de cette énergie peut s’avérer coûteuse. Une installation d’environ 30 m2 coûte environ 15000 CHF (Suisse énergie). Néanmoins, la confédération subventionne à hauteur de 30% de la valeur estimée de l’installation ceux qui désirent recourir à ce type d’énergie. En plus de cette aide fédérale, il existe des aides cantonales et des réductions fiscales (SwissInfo). Le recours à l’énergie solaire photovoltaïque est une solution d’avenir et son coût d’acquisition s’amortit sur 5 à 10 ans. En cas de surplus, le restant de l’énergie produite peut être revendu aux compagnies d’électricité.

Les moteurs asynchrones sont les plus utilisés par les entreprises industrielles et agricoles du fait de leur polyvalence. Ils sont compatibles avec une grande majorité d’équipements industriels. Les moteurs asynchrones ou encore moteurs à induction sont classés suivant leur efficacité en 4 catégories. Cette classification a été mise en place au niveau mondial pour maîtriser les dépenses énergétiques et pour un motif environnemental. On retrouve donc les moteurs IE1, IE2, IE3 et IE4. Plus la catégorie est récente, plus le rendement du moteur est élevé. Les moteurs IE1 sont Les moteurs à efficacité standard, leur commercialisation a été proscrite en 2017. De nouvelles règles ont été mises en place en Suisse dans un souci d’amélioration de la consommation d’électricité. Dès le 1^er juillet 2021 les moteurs d’une puissance nominale comprise entre 0.12 kW et 0.75 kW devront appartenir aux classes IE2, IE3 OU IE4. Les moteurs d’une puissance nominale comprise entre 0.75 kW et 1000 kW devront respecter les exigences des classes IE3 et IE4. Finalement, lorsque la puissance dépasse les 1000 kW, les moteurs devront se reporter à la classe IE4 pour pouvoir être commercialisés. Un délai de prescription d’un an a néanmoins été accordé (Topmotors).

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