I/ L’économie d’énergie et l’efficacité énergétique

Dans le monde industriel de demain, les termes d’« économie d’énergie » devrait rimer avec ceux d’ « efficacité énergétique ». L’efficacité énergétique est désormais à adopter pour avoir une société qui consomme moins, qui consomme mieux et qui est plus confortable.

Cette solution s’inscrit dans un contexte alarmant et tend à un enjeu planétaire. En effet, la consommation d’énergie à augmenter de 45% depuis 1980, et elle est estimée à + 70% d’ici 2030. On compte également une hausse de 33% d’émission de CO2 depuis la révolution industrielle.

L’électricité est un vecteur clé dans l’amélioration de l’efficacité énergétique, notamment grâce aux automatismes et la régulation des usages (y compris thermiques).

Dans l’industrie, 70% des consommations électriques passent par des moteurs. Les systèmes à moteurs électriques représentent 2/3 des consommations d’électricité de l’industrie, en France comme en Europe, soient 90 TWh annuels sur les 120 TWh consommés annuellement en France.


II/ Une classification des moteurs électriques : les moteurs à haut rendement, source de progrès en la matière

Il y aujourd’hui environ 10 millions de moteurs électriques en France. (Pour exemple, le site de PSA à Valenciennes compte 2500 moteurs et en change 10% chaque année.)

Depuis 1999, des moteurs électriques à haut rendement apparaissent sur le marché des moteurs électriques. Classés par ordre de rendement, ces moteurs permettent une économie d’énergie par le biais de l’efficacité énergétique.

Les moteurs utilisés dans l’industrie étant responsable de la majorité des consommations électriques, d’importantes économies peuvent être réalisées grâce à ces nouveaux moteurs à haut rendement. Leur naissance ne doit donc plus passer inaperçue.

Conçue de manière simple et claire, la classification permet aux assembleurs et aux utilisateurs de décider si leurs moteurs peuvent être remplacés par des moteurs plus efficaces.
La classification des moteurs est bénéfique à trois niveaux, en effet, elle contribue à la réduction de la consommation d’énergie avec comme objectif de diminuer la consommation énergétique européenne ; à une économie financière en baissant les coûts pour les entreprises et permet une réduction d’émission de CO2

La classification du rendement énergétique des moteurs AC basse tension existe depuis 1999. Elle est issue de la collaboration entre le CEMEP (European Commitee of Manufactures of Electrical Machines and Power Electronics) et la Commission Européenne. Cette collaboration a été entreprise dans le but de parvenir à l’amélioration de l’efficacité énergétique et à la réduction des émissions de CO2.

La classification sensibilise les utilisateurs sur l’efficacité énergétique des moteurs. En moyenne, un moteur classé EFF1 permet de réduire de 40% les pertes énergétiques.

Conformément à la Directive Européenne 2005/32/EC, à partir de 2011- 2012, une nouvelle classe serait instaurée. Les classes IE1, IE2, IE3, viendront donc remplacer les classes EFF existantes depuis 1999. Ce sont des moteurs répondant à des normes démontrant une meilleure performance. La Directive Européenne de 2005 décrit les rendements minimaux à obtenir pour être classés « IE ». Il apparaît que la Commission Européenne prend à cœur l’efficacité énergétique et entend bien réaliser des économies d’énergies par ce biais-là, en instaurant de nouvelles normes. Ces moteurs classés IE fonctionnent sur le principe des circuits d’air. Le flux est ainsi amélioré et la perte de friction est moindre, permettant ainsi un gain d’énergie.


De plus, la Commission Européenne a adopté, en 2009, une mesure de régulation de la consommation électrique des moteurs industriels (cf. IEC 60034-31 :2009 ; 2/1554/CD). En trois étapes, les moteurs industriels les plus consommateurs ne seront plus mis en vente en Europe : ils devront respecter les normes de consommation IE2 en 2011 ; en 2015, seuls les moteurs de type IE3 seront autorisés pour les gros modèles, et pour tous les autres en 2017. Une alternative est toutefois admise : les moteurs IE2 pourront encore être vendus après 2015 à condition qu'ils soient dotés de régulateurs de vitesse. Cela afin d'adapter la consommation aux besoins réels.

Des économies d'énergie de l'ordre de 135 TWh par an, la création de 40 000 emplois, et 9 milliards d'euros d'économie sont attendus, d'ici 2020, grâce à cette mesure. Bruxelles reste donc attentive à l’impact de cette mesure, d’autant plus qu’elle souligne que cette économie d'énergie équivaut à la production électrique de la Suède. Selon la Commission, cette régulation est le résultat d'une étude approfondie des aspects techniques, économiques et environnementaux des marchés concernés.
Le Commissaire européen à l'énergie, Andris Piebalgs, a déclaré que "cette mesure est une contribution concrète aux objectifs d'efficacité et de protection du climat, et résultera en des économies significatives et très rapides, ainsi que des bénéfices pour la société et l'industrie, comme prévu par le Plan de relance économique européen."


Il ne faut pas oublier que le coût de fonctionnement d’un moteur peut être 100 fois plus élevé que son prix d’achat. L’achat d’un moteur à haut rendement permet de réduire les consommations énergétiques et par conséquent la facture d’électricité. Il s’agit là d’un investissement très rapidement rentable (dans les 4-5 ans suivant l’achat et l’installation d’un moteur EFF1) et qui contribue en même temps à la protection de l’environnement.

De plus, un moteur IE1 fonctionne beaucoup plus longtemps qu’un moteur classique. Les matériaux utilisés pour sa fabrication sont de meilleure qualité et ainsi offrent une longévité de 15 ans. On utilise par exemple de la taule magnétique à faible perte et il y a une masse active plus importante.


III/ Le programme Européen « Motor Challenge » : vers une utilisation performante de l’électricité dans l’industrie.

Le programme européen « Motor Challenge » a été lancé pour soutenir l’amélioration de l’efficacité énergétique dans le secteur de l’industrie sur les systèmes à moteurs électriques. Un Label est décerné par la Commission Européenne aux entreprises qui s’engagent dans une démarche volontaire d’économies d’énergie après rédaction d’un plan d’actions annuel.
Spécialement orienté vers l’utilisation performante de l’électricité dans l’industrie, ce programme concerne tous les systèmes à moteurs électriques présentant un potentiel significatif d’économies d’énergie. En France, en moyenne, 30% de l’électricité consommée – notamment par les systèmes de ventilation, de pompage ou de compression d’air, peut être économisée.

A l’heure actuelle, 23 pays européens participent à ce programme « Motor Challenge ». L’ADEME, qui est le point de contact National avec le programme, aide les entreprises qui souhaitent s’investir dans l’économie d’énergie. Son aide se matérialise par la mise en place d’un plan d’actions d’économies d’énergie et la réalisation d’un état des lieux.


IV/ Les Certificats d’économie d’énergie

Les Certificats d’économie d’énergie : les acteurs du monde industriels sont soumis à des obligations d’économie d’énergie. D’une part, les personnes morales qui vendent de l’énergie (électricité, gaz, chaleur, froid) aux consommateurs finals, et dont les ventes annuelles excèdent un certain seuil (400 Millions de KWh d’énergie finale)
D’autre part, les personnes physiques et morales qui vendent du fuel domestique.
Les économies sont comptabilisées, en énergie finale, sous forme de certificats dont l’unité de compte est le KWh cumulé et actualisé. La valeur des « KWh Cumac » générés pour chaque technique performante esr définie réglementairement (arrêtés du Ministère de l’industrie). On prend en compte les KWh cumulés et les KWh actualisés. Pour tenir compte des économies générées sur toute la durée de vue de l’équipement mise en place et pour intégrer l’idée de « perte de rendement » ou « d’obsolescence » de l’équipement (on déprécie donc les économies de 4%/an)
(Cf. Ministère de l’économie, Certificats d’économie d’énergie, « Opération n°IND-UT-01 »)


V/ Quelques secteurs d’application et exemples

L’efficacité énergétique passant par les moteurs à haut rendement trouvent application dans le génie mécanique, le contrôle de l’éclairage, le contrôle des pompes, ventilateurs, moteurs, la gestion et distribution électrique, et dans l’optimisation de process…

Coupler un variateur et un moteur présente l’intérêt de pouvoir adapter la vitesse du moteur de manière très précise par rapport au besoin. Aujourd’hui, en France, on dénombre à peine 15% de moteurs dotés d’un variateur.

Exemple d’un moteur qui fonctionne 5000heures/ an pendant 10 ans. Lorsque l’on étudie le coût d’un moteur tout au long de son cycle de vie, il apparaît que 31% sont réservés au coût d’achat, 1% à son installation, 6% à la maintenance, 3% autres coûts de maintenance, 88% au coût de l’énergie (!)
Un moteur rembobiné (qu’on ne change pas pour un neuf, un IE1 ou EFF1) peut provoquer jusqu’à 15% de perte d’efficacité énergétique

« Pour un moteur de 15 kW, fonctionnant pendant une durée importante (6000heures/an), cela signifie une économie de 4MWh/an (soit environ 200€/an, si le kWh est à 0,05€) » (Source MEHR, CE, CEMEP)