Club ENERGIE AIRM

Intervenante : Fabienne ANSELIN

CAP-50 cap-50@orange.fr 06 48 30 93 50

6 Octobre 2015

Atelier AIR COMPRIME

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ENERGIE

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Atelier AIR COMPRIME

OPTIMISATION DES INSTALLATIONS D’AIR COMPRIME

AC : environ 10 % de l’électricité consommée en INDUSTRIE

Usages : Les automatismes (distributeurs et vérins)

outils pneumatiques,

Le sablage et grenaillage

La peinture

Le transport pneumatique

Le soufflage

L’agitation de bains, l’aération de bassins

Le refroidissement de pièces

etc …

Et vous, quelles sont les applications de l’ AC dans votre entreprise ?

ENERGIE

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Atelier AIR COMPRIME

Caractéristiques de l ’AIR COMPRIME

L’air comprimé est un vecteur d’énergie qui coûte très cher :La MAJORITE de l’énergie fournie pour faire de l’air comprimé est convertie en chaleur.le rendement global du système « air comprimé »: production/distribution/usage ne dépasse pas 10%.

Exemple: pour faire le même travail qu’un outil électrique de 750 watt (perceuse,meuleuse) un outil pneumatique équivalent fonctionnant à une pression de 6 barconsommera 60 m3/h d’air ce qui nécessitera un compresseur de puissance 7,5 kW.L’air comprimé représente un coût important pour l’ entreprise -> A OPTIMISERPrix de revient du m 3 d’air : Les dépenses annuelles sont de deux ordres:� Amortissement / d’entretien� La consommation d’énergie électrique (kWh du compresseur ET des auxillaires

total des dépenses annuellesCoût du m 3 d’air comprimé = ---------------------------------- -------

nombre de m 3 d’air produits

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Prix de revient - AIR COMPRIME

Supposé en bonne charge en 3x8 : Nombre de m 3/par an: 2228500 kWh/an correspondants: 278000Investissement : 32000 €, Coût annuel, sur 10 ans, intérêts 4% = 4150 € / anEntretien: 3000 €/anEnergie électrique: 278000 kW/h x 0,085 €/kWh = 23.630 €/anCoût total annuel: 26630 €/anCoût du m 3 d’air : 26630 / 2228500 = 1,20 ct€ /m 3

Note: si ensemble de traitement d’air ajouter entre 0,20 ct€ /m3 et 0,80ct€ /m3 suivanttype de sécheur d’air comprimé.

Exemple: compresseur à vis 55 kW - sans traitement d’air - Débit maximal: 552 m3/h

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Prix de Revient – Air Comprimé

Raisonnement en coût global :

Le poste « ENERGIE » pèse très lourd !

-> démarche d’optimisation :

Utiliser à bon escient : usages ?

Distribuer efficacement : réseau ?

Produire efficacement : performance

compresseur et auxilliaires

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Atelier AIR COMPRIME

Le compresseur : aspire l’air ambiant et e refoule dans le réseau Caractérisé par : débit en m3/h - pression de service en bar - puissance nominale en kW.Note: compter environ 1kW pour produire 10 m3/h pour une pression de 7 bar.Différents types de compresseurs : alternatifs à pistons et rotatifs à vis lubrifiée

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Atelier AIR COMPRIME

Compresseurs à pistons : plutôt petites puissances, usages intermittents Avantages:- Très large gamme de pression (1 à 70 bar)- Coût d’investissement et d’entretien faible, facilement réparable.- Régulation « marche-arrêt» simple et économique (avec des écarts de pression).Inconvénients:- Nécessite un taux de charge réduit avec marche à vide ou arrêt pour se refroidir.- Génère des vibrations et du bruit, air chargé en huile- Son rendement décline avec l’usure/ l’encrassement des clapets- Nécessite un réservoir d’air de taille suffisante pour éviter des démarrages fréquents

Les compresseurs rotatifs à vis lubrifiéAvantages:- Large Gamme de puissance (débits de 20 à 10.000 m3/h), pression 5 à 14 bar- Pas ou peu d’usure du bloc de compression à vis. Durée de vie env. 40 à 50.000 h- Rendement constant (1 peu supérieur aux pistons), moins de vibration et de bruit- Conduite et entretien facilités avec tableau de bord électronique à affichage- Peu d’entraînement d’huile dans l’air, faible température de sortie de l’air - Fonctionnement à pleine charge possible en permanenceInconvénients:- - Forte consommation électrique en marche à vide (+ de 25% de pleine charge)

- Coût d’investissement ET maintenance plus élevé que les pistonsDaniel

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Air Comprimé : modes de régulation

Moteur à vitesse FIXE : Régulation Marche en Charge /à VideConsommation parfois importante à vide sur ses heur es de fonctionnement : ATTENTION au dimensionnement !

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Air Comprimé : modes de régulation

Moteur à vitesse VARIABLE : Régulation du niveau de pression attenduEn général, charge de 30 à 80 %, compresseur toujo urs en chargeCoût INVESTISSEMENT + élevé, performance « dégradée » à petit débit

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QUALITE de l’air produit

Eliminer les particules : FILTREEliminer la vapeur d’eau (éviter condensation) : Sé cheur

(frigorifique / Adsorption)

Attention : La qualité d’air comprimé a un coût.Consommation énergétique moyenne des sécheurs d’air comprimé:Type frigorifique: point de rosée +3°C. 4kWh / 1000 m3Type adsorption par régénération air sec: point de rosée -20°C 18 kWh / 1000 m3Type adsorption régénération en air chaud externe : point de rosée -20°C 7 kWh / 1000 m3

- > Ne pas faire de la sur-qualité d’air:Est-il nécessaire de traiter tout le réseau avec la même qualité ?Adapter la qualité d’air localement suivant les applications et suivant les saisons

(risque ou non de gel)

Ne pas oublier la récupération des condensats.L’eau liquide / huile est extraite du circuit d’air par les purgeurs de condensats

-> à faire éliminer (après séparation)

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Optimisation des installations

1/ Réduire / Limiter ses USAGES :- Pression du réseau au JUSTE besoin (7 bars)- Sectionner l’ai sur machines / ilôts non utilisés- couper l’air la nuit / le week-end si pas indispen sable

2/ Optimiser la production et la distribution - Production : mesurer possible du ratio kWh/m3 prod uit ?

(bon ratio : 0,110 kWh/m3 sans traitement d’air , 0,115 à 0,120 kWh/m3 avec filtres et sécheur - Un ratio de 0,140 est plutôt mauvais)

- Réseau : bouclage réseau, limiter les coudes, chasse aux FUITES !

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AC : Mesure du taux de Fuites

Méthode simple à l’aide du réservoir d’air – fuites Réseau : a) S’assurer que tous les appareils pneumatiques de l’atelier soient à l’arrêt et isolés ducircuit de distribution d’air.b) Vérifier que le réservoir a atteint la pression de service: exemple 7,5 bar.c) Arrêter le compresseur.d) Chronométrer le temps en secondes pour que la pression chute de 1 bar.

Volume réservoir en m3 x 3600Débit de fuites en m3/h = ------------------------- ----------

temps en secondesTaux de fuite en % = débit de fuites (m3/h) / débit moyen d’AC (m3/h)

Les taux rencontrés sont souvent compris entre 15 et 30%

-> coût important : temps de retour chasse au fuite s : court !-> Ne pas laisser tourner le système d’AC en l’absence de production !

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Optimisation des consommations AC

Repenser / Adapter les usages :

• Soufflage pour refroidir/sécher des pièces: soufflante basse pression au lieu de 7 bar• Soufflage pour sélectionner/éjecter : envisager un système mécanique• Soufflage pour agiter ou aérer des bains : soufflante basse pression 0,3 bar.• Production de vide industriel sur ventouses: remplacer l’aéroéjecteurs à 7 bar par PAV• Outils portatifs avec batterie électrique• Soufflettes basse pression !

Adapter le réseau et la pression de service sans que cela affecte le fonctionnement :Bouclage des réseaux, bon dimensionnement et faible rugosité des tuyaux (0,1 bar perte !)La plupart des outils pneumatiques fonctionnent très bien avec 5 bar ce qui de pluscause moins de casse.

Le gain d’énergie procuré avec une baisse de pression de 1 bar (ex: 7 à 6 bar) = 7%

Agir contre tous les obstacles qui causent des pert es de charge en ligneAssurer une bonne maintenance au niveau des cartouches de filtres de ligneUtiliser des composants à faible perte de charge in terne tels des raccordsrapides à passage intégral et des vannes à boisseau sphérique lors des remplacements.

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Optimisation des consommations AC

• Assurer une bonne maintenance du compresseur:- remplacer le séparateur air/huile avant 0,7 bar de perte de charge- un filtre à air colmaté réduit le débit et augmente la puissance absorbée

• Veiller à un bon refroidissement du compresseur et à l’aspiration d’air fraisToute augmentation de 3°C de température d’air aspiré engendre une réductionde 1% du débit du compresseur .Exemple: un air aspiré à 35 °C au lieu de 20°C réduit le débit de 5%.• Contrôler le réglage et la marche des auxiliaires

Note : Usage déporté important (gros débit, ponctue l) : envisager un réservoir déporté -> pas besoin de surdimensionner, meilleure stabilité de fonctionnement

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Optimisation des consommations AC

Renouvellement / extension d’une installation -> Dimensionnement correct !

Nécessité de connaitre son juste besoin et ses usag es

- La pression au départ des compresseurs: déterminée par le besoin à la machine et par les pertes en ligne (correct : total de +0,7 bar maxi, yc filtres).

- Le débit d’air nécessaire :le débit de pointe maxi, le débit mini et le débit moyen.(petite installation : débit moyen donné par le taux de charge de l’installation :Relever les compteurs horaires total + en charge)

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Optimisation des consommations AC

Choix des OPTIONS ? Envisager Variation de Vitesse (si besoin fluctue), récupération de chaleur (si valorisation possible).

Raisonner en coût GLOBAL et prendre en compte les CEE

Installations plus importantes (> = 75 kW) : mesure/enregistrement débit-pression

Exemple d’enregistrement: consommation variable avec des pointes à 700 m3/h et un talon mini d’environ 250 m3/h qu’il faudra identifier - Un compresseur à vitesse variable se justifierait ici.

Eligible aux CEE :

VV sur AC 75 kW

9.500 * P = 712.500 kWhCumac

Valorisable : 1750 € environ

Gain annuel en 3X8 : environ

70.000 kWh soit environ 5.500 €

par an d’électricité

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Optimisation des consommations AC

Les sytèmes multi-compresseursIntéressant d’avoir des compresseurs de puissancesdifférentes : engager la capacité juste nécessairepour couvrir les besoins.

Dimensionner le compresseur pour le débit moyenSecond compresseur démarrera en appoint si la demande augmente

Il existe aujourd’hui des séquenceurs pour gérer ces types de fonctionnement, à un coût modéré.

Fractionnement en plusieurs compresseurs : si on identifie des plages de consommation nettement différentes et sur des durées suffisamment longues.

Solution 1 : Système par alternance - un gros compresseur le jour, un petit la nuitSolution 2 : Système cascade + alternance : un moyen plus un petit compresseur le jour et le petit compresseur seul la nuit (production d’air centralisée,

optimise investissement)

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Air Comprimé : récupération de chaleur

La récupération de chaleur sur les compresseurs contribuer aux économies d’énergie globales de l’entrepriseRappel: 100% de l’énergie électrique est convertie en chaleur par le compresseurRécupération d’air chaud par gainage sur compresseurs refroidis par air :chauffage d’atelier, , d’aires de stockageLa quantité de chaleur récupérée peu théoriquement atteindre 60 à 70% de lapuissance du compresseur.

Attention: la longueur de gainage ne peut excéder quelques mètres. Prévoir des ventilateurs auxiliaires d’extraction.

Exemple : compresseur de 75 kW

Fonctionne en 3X8

CEE : 19700 * 75 = 1.477.600 kWhCumac

Valorisable : autour de 3.700 €

Gain en chaleur : environ 5 mois / an, en 3X8, 50 à 60 % de l’énergie électrique récupérée soit :

75 * 0,55 * 5*24*20 : plus de 100.000 kWh/an, soit environ 4.500 € de GN/an

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AC Récupération de chaleurProduction d’eau chaude avec un échangeur huile/eau- exemple: production d’eau chaude pour sanitaires, d’eau de lavage, préchauffaged’aérothermes, chauffage de bains…- La température d’eau obtenue est comprise entre 55°C et 75°C

Exemple : compresseur de 75 kW

Fonctionne en 3X8

Usage : eau chaude sanitaire (agro.), chauffage

de bains (mécanique,…) :

CEE : 31.800 * 75 = 2.385.000 kWhCumac

Valorisable : autour de 5.900 €

Gain en chaleur : environ 60 % à 70 de

l’énergie électrique récupérée soit :

75 * 0,65 * 5*24*50 : plus de

290.000 kWh/an, soit environ 11.000 € de

GN/an

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AC CEE

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Air Comprimé : les CEE

FICHES D’OPERATIONS STANDARDISEES RELATIVES A L’INDUSTRIE

Site du Club CEE / Opérations standardisées / Industrie / Utilités / 3ème période

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AC les CEE

IND-UT-102 Système de variation électronique de vitesse sur un moteur asynchrone

IND-UT-103 Système de récupération de chaleur sur un compresseur d'air

IND-UT-120 Compresseur d'air basse pression à vis ou centrifuge

IND-UT-122 Sécheur d'air comprimé à adsorption utilisant un apport calorifique pour sa

régénération

IND-UT-124 Séquenceur électronique pour le pilotage d'une centrale de production d'air

comprimé

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AC : Optimisation des consommations

Questions - Echanges ??

Fabienne ANSELIN

Cap-50@orange.fr

06 48 30 93 50

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Conseil en Energie Partagé

� Création d’un service de Conseil en Energie Partagé (CEP) industriel regroupant plusieurs

adhérents de l’AIRM et piloté par Fabienne ANSELIN

� Accompagnement de 3 ans minimum pour les entreprises avec 2 phases en parallèle :

� Phase individuelle : installation d’outils de mesure, création de tableau de suivi et

d’indicateurs, accompagnement de l’entreprise dans la réduction de ses consommations

� Phase collective : Montée en compétence collective sur la thématique de l’énergie à

l’aide d’une ressource partagée

� Phase individuelle : Aide possible par l’ADEME (jusqu’à 70 % en TEP-CV pour PME)

Projet

Financements potentiels

� Partage d’une ressource mutualisée experte en performance énergétique pour les entreprises

� Mise en place d’actions d’économies d’énergie

� Structuration et Montée en compétence de la gestion d’énergie dans l’entreprise

� Des gains accessibles d’au moins 5 à 15 % de la facture énergétique selon situation initiale

� Accès à des tarifs intéressants (cf effacement ou mutualisation)

Gains pour les entreprises

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CEPI : phasage

Année 1

• Etat des lieux, contrats

• Tableau de bord / indicateurs

• Plan d’actions

Année 2

• Suivi des TdB / indicateurs, reprise si nécessaire

• Suivi des actions, appui à la mise en oeuvre

Année 3

• Suivi des TdB, indicateurs / actions

• Reprise de l ’état des lieux initial

• bilan de l’opération

Volet COLLECTIF : 8 Ateliers Collectifs prévus, moments d’échanges

Sujets potentiels : Contexte / Management de l’énergie, Contrats d’énergie, Mesures /

plans de comptage / indicateurs , Conditionnement d’ambiance des bâtiments , Air

Comprimé, Eclairage, Systèmes motorisés, Froid industriel, vapeur / fours / thermique,

Energie Renouvelable et de récupération en industrie, Aspects managériaux /

changement de comportement / communication, … (sujets définis selon besoins /

souhaits du groupe)