CHAPITRE III : BILAN ENERGETIQUE DES INSTALLATIONS
3.2. Bilan de la consommation électrique
3.2.1. Bilan des luminaires
La consommation de l’énergie au niveau des luminaires se traduit par la formule suivante :
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟𝑎𝑔𝑒 = 𝑃𝑇é𝑐𝑙𝑎𝑖[ ∑ (𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑜 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑜) + ∑ (𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑓𝑠 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑓𝑠)] /𝑗𝑟
(10)
avec :
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟𝑎𝑔𝑒 : Consommation d’énergie d’éclairage 𝑗𝑟 : Jour
𝑃𝑇é𝑐𝑙𝑎𝑖 : Puissance totale des lampes
Eclairage intérieur
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑜 = 16,81[(0,82× 14) + (0,7 ×1)+(0,79 × 8) +(0,51 × 1)]
𝑬é𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓 𝒊𝒏𝒕𝒋𝒐= 319,55 kWh
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑓𝑠= 16,81[(0,82× 14) + (0,5 ×1)+(0,79 × 8) +(0,52 × 9)]
𝐄é𝐜𝐥𝐚𝐢𝐫 𝐢𝐧𝐭𝐣𝐟𝐬 = 𝟐𝟖𝟎, 𝟎𝟓 𝒌𝑾𝒉
avec :
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑜 : Énergie d’éclairage intérieur par jour ouvrable
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑓𝑠 : Énergie d’éclairage intérieur par jour férié et fin semaine
Eclairage extérieur
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑜 = 16,11[(1× 13) + (0,15 × 11) ]
𝑬é𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓 𝒆𝒙𝒕𝒋𝒐 = 𝟐𝟑𝟔, 𝟎𝟏 𝒌𝑾𝒉
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑓𝑠 = 16,11[(1× 13) + (0,15 × 11) ]
𝑬é𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓 𝒆𝒙𝒕𝒋𝒇𝒔 = 𝟐𝟑𝟔, 𝟎𝟏 𝒌𝑾𝒉
avec :
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑜: Energie d’éclairage extérieur par jour ouvrable
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑓𝑠: Energie d’éclairage extérieur par jour férié et fin semaine
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
Présenté par Boris ALODE – EPAC/UAC - 2016 54
Eclairage des corridors et toilettes 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑐𝑜𝑟,𝑡𝑜𝑖𝑗𝑜 = 3,4[(0,6× 14) + (0,48 ×10) ]
𝑬é𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓 𝒄𝒐𝒓,𝒕𝒐𝒊𝒋𝒐 = 44, 88 kWh
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑐𝑜𝑟,𝑡𝑜𝑖𝑗𝑓𝑠 = 3, 4[(0, 6× 14) + (0,48 ×10) ]
𝑬é𝒄𝒍𝒂𝒊𝒓 𝒄𝒐𝒓,𝒕𝒐𝒊𝒋𝒇𝒔 = 44, 88 kWh
Avec :
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑜: Energie d’éclairage extérieur par jour ouvrable
𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑓𝑠: Energie d’éclairage extérieur par jour férié et fin semaine
Le calcul de la consommation totale d’éclairement et d’énergie annuelle des luminaires se fait à l’aide des formules suivantes :
𝐸𝑇𝐿𝑗𝑜 = 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑜 + 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡𝑗𝑜 + 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑐𝑜𝑟,𝑡𝑜𝑖𝑗𝑜 (11) 𝐸𝑇𝐿𝑗𝑜 = 319, 55 + 236, 01 + 44, 88
𝑬𝑻𝑳𝒋𝒐 = 600, 44 kWh
𝐸𝑇𝐿𝑗𝑓𝑠 = 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑖𝑛𝑡𝑗𝑓𝑠 + 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑒𝑥𝑡 𝑗𝑓𝑠+ 𝐸é𝑐𝑙𝑎𝑖𝑟 𝑐𝑜𝑟,𝑡𝑜𝑖𝑗𝑓𝑠
𝐸𝑇𝐿𝑗𝑓𝑠 = 280, 05 + 236, 01 + 44, 88
𝑬𝑻𝑳𝒋𝒐 = 560, 94 kWh
avec :
𝐸𝑇𝐿𝑗𝑜 : Energie totale des luminaires par jour ouvrable
𝐸𝑇𝐿𝑗𝑓𝑠 : Energie totale des luminaires par jour férié et fin semaine
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑐𝑙𝑎𝑖 = (𝐸𝑇𝐿𝑗𝑜 × 𝑁𝑗𝑜) + (𝐸𝑇𝐿𝑗𝑜 × 𝑁𝑗𝑓𝑠) (12)
avec :
𝐸 𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑐𝑙𝑎𝑖 : Consommation annuelle des luminaires /jour 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑐𝑙𝑎𝑖 = (600,44 × 255) + (560,94 × 110)
𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 é𝒄𝒍𝒂𝒊 = 214815,6 kWh 3.2.2. Bilan des équipements électriques de laboratoire
La formule traduisant le calcul d’énergie au sein des équipements du laboratoire est :
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜 = 𝑃𝑇𝑙𝑎𝑏𝑜[ ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑜 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑜) + ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑓𝑠 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑓𝑠)] (13)
avec :
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜 : Consommation d’énergie du laboratoire
𝑃𝑇𝑙𝑎𝑏𝑜 : Puissance totale des équipements du laboratoire
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜 𝑗𝑜 = 20,45[(0,45× 19) + (0,96 × 5) ]
𝑬𝒍𝒂𝒃𝒐 𝒋𝒐 = 𝟐𝟕𝟑, 𝟎𝟏 𝒌𝑾𝒉
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜𝑗𝑓𝑠 = 20, 45[(0, 45× 24) ]
𝑬𝒍𝒂𝒃𝒐𝒋𝒇𝒔= 220, 86 kWh
La formule de l’énergie annuelle au sein des équipements de laboratoire est la suivante :
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑏𝑜 = (𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜𝑗𝑜 × 𝑁𝑗𝑜) + (𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜𝑗𝑓𝑠 × 𝑁𝑗𝑓𝑠) (14)
avec :
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑏𝑜: Consommation annuelle du laboratoire 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑏𝑜 = (273,01 × 255) + (220,86 × 110)
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
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𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 𝒍𝒂𝒃𝒐 = 𝟗𝟑𝟗𝟏𝟐, 𝟏𝟓 𝒌𝑾𝒉
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜 𝑗𝑜 : Consommation d’énergie du laboratoire par jour ouvrable
𝐸𝑙𝑎𝑏𝑜𝑗𝑓𝑠 : Consommation d’énergie du laboratoire par jour férié et fin semaine 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑙𝑎𝑏𝑜 : Consommation annuelle d’énergie du laboratoire.
3.2.3. Bilan des équipements bureautiques et électroménagers
La formule suivante sert à calculer la consommation d’énergie des équipements de bureaux et électroménagers.
Bureautiques
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 = 𝑃𝑇 𝑏𝑢𝑟𝑜[ ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑜 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑜) + ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑓𝑠 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑓𝑠)] (15)
avec :
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 : Consommation d’énergie des équipements bureautiques 𝑃𝑇 𝑏𝑢𝑟𝑜 : Puissance totale des équipements bureautiques
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑜 = 125,43[(0,38× 14) + (0,95 × 10) ]
𝑬𝒃𝒖𝒓𝒐 𝒋𝑶 = 𝟏𝟖𝟓𝟖, 𝟖𝟖 𝒌𝑾𝒉
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 = 125,43[(0,38× 24) ]
𝑬𝒃𝒖𝒓𝒐 𝒋𝒇𝒔 = 𝟏𝟏𝟒𝟑, 𝟗𝟐 𝒌𝑾𝒉
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑏𝑢𝑟𝑜 = (𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑜 × 𝑁𝑗𝑜) + ( 𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 × 𝑁𝑗𝑓𝑠) (16)
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑏𝑢𝑟𝑜 = (1858,88 × 255) + (1143,92 × 110)
𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 𝒃𝒖𝒓𝒐 = 𝟓𝟗𝟗𝟖𝟒𝟓, 𝟔 𝒌𝑾𝒉
avec :
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑜 : Consommation d’énergie par jour ouvrable des équipements bureautiques
𝐸𝑏𝑢𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 : Consommation d’énergie par jour férié et fin semaine des équipements bureautiques
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑏𝑢𝑟𝑜 : Consommation annuelle d’énergie de bureaux
Electroménagers
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 = 𝑃𝑇 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜[ ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑜 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑜) + ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑓𝑠 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑓𝑠)] (17) avec :
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 : Consommation d’énergie des équipements électroménagers 𝑃𝑇 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 : Puissance totale des équipements électroménagers
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑜 = 67,14 [(0,89 × 14) + (0,98 × 10) ]
𝑬é𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐 𝒋𝒐 = 𝟏𝟒𝟓𝟒, 𝟐𝟓 𝒌𝑾𝒉
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 = 67, 14 [(0, 89 × 24) ]
𝑬é𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐 𝒋𝒇𝒔 = 1434, 11 kWh
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 = (𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑜× 𝑁𝑗𝑜) + ( 𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 × 𝑁𝑗𝑓𝑠) (18) 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 = (1454,25 × 255) + (1434,11 × 110)
𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 é𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒐 = 𝟓𝟐𝟖𝟓𝟐𝟐, 𝟏 𝒌𝑾𝒉
avec :
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑜 : Consommation d’énergie par jour ouvrable des équipements électroménagers
𝐸é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 𝑗𝑓𝑠 : Consommation d’énergie par jour férié et fin semaine des équipements électroménagers
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜 : Consommation annuelle d’énergie des électroménagers
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
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3.2.4. Bilan de la consommation électrique des climatiseurs
𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚 = 𝑃𝑇 𝑐𝑙𝑖𝑚[ ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑜 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑜) + ∑(𝑇𝑎𝑢𝑥𝑗𝑓𝑠 × 𝑇𝑒𝑚𝑗𝑓𝑠)] (19) avec :
𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚 : Consommation d’énergie des climatiseurs 𝑃𝑇 𝑐𝑙𝑖𝑚 : Puissance totale des climatiseurs
𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚𝑗𝑜 = 129,904[(0,24× 14) + (0,99 × 10) ]
𝑬𝒄𝒍𝒊𝒎𝒋𝒐= 1722,53 kWh 𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚𝑗𝑓𝑠 = 129,904[(0,24× 24) ]
𝑬𝒄𝒍𝒊𝒎𝒋𝒇𝒔 = 𝟕𝟒𝟖, 𝟐𝟓 𝒌𝑾𝒉
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑙𝑖𝑚 = (𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚𝑗𝑜 × 𝑁𝑗𝑜) + ( 𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚 𝑗𝑓𝑠× 𝑁𝑗𝑓𝑠) (20)
𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑙𝑖𝑚 = (1722,53 × 255) + (748,25 × 110)
𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 𝒄𝒍𝒊𝒎 = 𝟓𝟐𝟏𝟓𝟓𝟐, 𝟐𝟐 𝒌𝑾𝒉
avec :
𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚𝑗𝑜 : Consommation d’énergie par jour ouvrable des climatiseurs
𝐸𝑐𝑙𝑖𝑚𝑗𝑓𝑠 : Consommation d’énergie par jour férié et fin semaine des climatiseurs 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑐𝑙𝑖𝑚 : Consommation annuelle d’énergie des climatiseurs
3.2.5. Bilan de la consommation électrique des moteurs
L’usine tourne de façon quasi permanente. Ce qui fait que l’énergie consommée par les moteurs est la même aussi bien, les jours ouvrables, que les fins de semaine et les jours fériés.
Tous les moteurs n’ont pas la même durée d’utilisation journalière. Nous allons donc tenir compte de ce fait pour les répartir, ce qui facilitera les calculs.
Nous pouvons distinguer les moteurs fonctionnant 1 heure par jour, ceux fonctionnant 3 heures par jour, 8 heures par jour, 16 heures par jour…
Pour les moteurs triphasés, la puissance appelée est déterminée par la formule suivante :
P = 𝑈. 𝐼. √3 cos 𝜑𝑅𝐶
1000
(21) Pour ceux-monophasés :
P = 𝑈.𝐼.cos 𝜑 𝑅𝐶
1000
(22)
avec :
P : Puissance appelée (kW) ;
U : Tension nominale à pleine charge (V) ; I : Intensité nominale à pleine charge (A) ; cos 𝜑: Facteur de puissance nominal ;
RC : Rapport de charge.
Lors de l’audit énergétique, les relevés pris ont permis d’estimer la puissance électrique totale installée ainsi que la consommation annuelle du site.
Alors pour chaque poste de consommation, l’énergie consommée sera déterminée comme suit :
𝑬𝒂𝒏𝒖𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒕𝒆𝒖𝒓 = H × RC ×∑ 𝑃𝑛 𝑖 avec 𝑃𝑛 𝑖 = 𝑈𝑛 𝑖 𝐼𝑛 𝑖 √3 𝐶𝑜𝑠𝜑 𝑖 (23) avec :
H : heure de fonctionnement des moteurs RC : rapport de charge
𝑃𝑛 𝑖 : Puissance nominale des moteurs
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𝑈𝑛 𝑖 : Tension nominale des moteurs 𝐼𝑛 𝑖 : Intensité nominale des moteurs
𝐶𝑜𝑠𝜑 𝑖 : Facteur de puissance nominale des moteurs 𝐸𝑎𝑛𝑢𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑒𝑢𝑟 : Energie annuelle des moteurs
De même l’énergie annuelle de certains moteurs peut se calculer à l’aide de la formule suivante :
𝐸𝑎𝑛𝑛𝑢𝑒𝑙𝑙𝑒 = 𝑃 × hi (24) 3.2.6. Détermination du rapport de charge
Le rapport de charge d’un moteur représente le rapport de la puissance d’entrée mesurée à la puissance d’entrée nominale à pleine charge.
Il s’agit de déterminer si le choix du moteur correspond réellement au travail pour lequel il est destiné. Pour ce faire, nous évaluons le rapport entre la puissance absorbée à l’entrée " P " du moteur et sa puissance nominale " 𝑃𝑛"
Pour déterminer le facteur de charge, la formule utilisée est la suivante : RC = 𝑰𝒎𝒆𝒔 . 𝑼𝒎𝒆𝒔. 𝒄𝒐𝒔 𝝋𝒎𝒆𝒔
𝑰.𝑼.𝐜𝐨𝐬 𝝋 ou RC = 𝟏𝟎𝟎 ×𝑷
𝑷𝒏 (25) Avec :
𝐼𝑚𝑒𝑠: Intensité mesurée (A) ; 𝑈𝑚𝑒𝑠: Tension mesurée (V) ;
𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑚𝑒𝑠: Facteur de puissance mesuré ; P : Puissance absorbée à l’entrée du moteur 𝑃𝑛 : Puissance nominale
L’idéal serait de déterminer le rapport de charge de chaque moteur électrique. Mais compte tenu des contraintes que nous avons à savoir la limite
du temps, l’indisponibilité du matériel de mesure et les conditions d’accès difficiles au niveau de certains moteurs, nous allons porter cette étude sur quelques moteurs. Ensuite, nous allons faire la moyenne de ces rapports de charge pour obtenir un rapport de charge moyen à appliquer à tous les moteurs.
Nous avons utilisé la fonction de comptage du SENTRON PAC3200 et du multimètre à pince pour avoir quelques valeurs. A l’aide de ces valeurs, nous pouvons accéder au rapport de charge. Le tableau 3.19 récapitule les données utilisées pour le calcul du rapport de charge moyen
Tableau 3.19. : Rapport de charge moyen des moteurs de l’usine
Pôles avec puissance
Le rapport de charge que nous utiliserons est donc RC= 59,54%. Le calcul de l’énergie consommée par les moteurs en fonction des heures de fonctionnement est donc le suivant :
Moteurs fonctionnant 8424 h par an
Dans cette catégorie, on retrouve les moteurs des compresseurs, des sécheurs d’air, des surpresseurs d’eau, du séparateur, et de la mouture, ce qui nous donne
E1= 8424 x RC x ∑ 𝑷𝒏𝒐𝒎𝒊𝒏𝒂𝒍𝒆𝒔
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E1=8424 x 0.595(61+1.73+5.5+2.2+220.1+1353.23) E1=8238985.37 kWh
Moteurs fonctionnant 324 h par an
On retrouve dans cette catégorie, les moteurs du déchargement de matières premières
E2=324 x 0.595 x 93.6
E2=18044.208 kWh
Moteurs fonctionnant 7020 h par an
On y retrouve les moteurs du chargement de matières premières E3=7020 x 0.595 x 47.75
E3=199446.975 kWh
Moteurs fonctionnant 3510 h par an
On y retrouve les moteurs des surpresseurs d’air E4=3510 x 0.595 x 2.2
E4=4594.59 kWh
Moteurs fonctionnant 4212 h par an
Les moteurs de l’ensachage sont ceux concernés E5=4212 x 0.595 x 96.9
E5=242844.97 kWh
Autres appareils électriques
Dans cette catégorie, on regroupe les autres appareils électriques tels les postes à souder, les perceuses etc…En supposant qu’ils fonctionnent 1825 h par an
E6=1825 x 55.9
E6=102017,5 kWh
En somme, l’énergie imputable aux moteurs se ramène à : Eannuel_mot=E1 + E2 +E3 + E4 + E5 +E6
Eannuel_mot=8.703.916,11 kWh
Tableau 3.20. : Récapitulatif du bilan énergétique électrique Poste de
consommation
Puissance installée
(kW)
Pourcentage (%)
Consommation annuelle (kWh)
Pourcentage (%)
Éclairage 36,33 1,46 214815,6 2
Climatisation 129,904 5,22 521552,22 4,85 Force motrice 2054,89 82,53 8703916,11 80,86 Equipements de
bureaux 125,434 5,04 599845,6 5,57
Laboratoire 20,395 0,82 93912,15 0,87
Electroménagers 67,14 2,7 528522,1 4,91
Autres 55,9 2,23 102017,5 0,94
Total 2489,993 100 10.764.581,28 100
La consommation électrique concernant le pôle ‘’Autres’’ inclut les postes à souder, les perceuses ; les meules ; en somme, les équipements utilisés de façon aléatoire.
Figure 3.9. : Profil de répartition de la puissance électrique installée
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
Présenté par Boris ALODE – EPAC/UAC - 2016 64
Figure 3.10. : Profil de répartition de la consommation électrique annuelle Il ressort donc de ces profils que les moteurs sont de loin les premiers consommateurs d’énergie électrique à la CIMBENIN. Ils sont suivis par les appareils de la climatisation, l’éclairage, les équipements bureautiques et électroménagers. Le bilan énergétique nous donne une consommation annuelle de 10.764.581,28 kWh contre une consommation réelle facturée de 11145628 kWh (en 2015). Il en résulte un écart, une augmentation de 3,54%, par rapport à la consommation calculée.
Cet écart enregistré peut s’expliquer par le fait que l’énergie est gaspillée, entre autres, lorsque certains usagers oublient parfois d’éteindre les climatiseurs, voire l’irrégularité de leurs entretiens. De plus, cela peut être dû à la mauvaise utilisation des temps de fonctionnement de certaines lampes, ainsi que le surdimensionnement de certains appareils comme les climatiseurs et les moteurs. Il y a également la consommation des prestataires de service qui est variable. Ce dernier n’est pas dû aux contraintes que nous avions évoquées précédemment.
De tout ce qui précède, l’inventaire des équipements a été effectué. Il a conduit au relevé de leurs puissances nominales ; ce qui nous a permis de calculer le bilan nominal global de la consommation électrique de la société, afin de faire une analogie avec la puissance réelle : celle facturée.
A travers ce chapitre, nous abordons les analyses pertinentes faites par rapport au chapitre précèdent, ainsi que les facteurs influant la consommation électrique de la CIMBENIN S.A.
4.1. Comptage de l’énergie
Les principaux compteurs relevés sur place portent les identifications suivantes : 1-TE001M / 1703631, 2-Form T2C 14W1-1/6 Nr 36294 847, 3-Form BV90C14W1-1/6q Nr 36294 848. En dehors de ces trois compteurs, la CIMBENIN SA a installé neuf autres compteurs réservés : à l’ensachage, aux compresseurs, aux bureaux de la direction générale, aux blocs du laboratoire, aux blocs du magasin, aux blocs de l’atelier de maintenance, aux auxiliaires de broyages, aux autres auxiliaires. Le moteur du broyeur possède également son propre compteur.
4.2. Distribution de l’énergie électrique
La société a souscrit à des tarifs en Moyenne Tension et en Basse Tension. Le réseau de distribution Moyenne Tension se présente comme sur la figure 4.1:
CHAPITRE IV :
ANALYSE DE LA CONSOMMATION
ENERGETIQUE DE LA CIMBENIN S.A
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
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Figure 4.1. : Réseau électrique Moyenne Tension
Celui de la Basse Tension est donné par la figure4.2 suivante :
Figure 4.2. : Distribution électrique basse tension
4.3. Facturation
L’analyse de la facturation a été basée sur les données fournies par les services de la CIMBENIN SA. Les données qui nous ont été fournies couvrent entièrement l’année 2015 et une partie de l’année en cours. Dans le cadre de notre étude, nous nous pencherons sur l’année 2015, car elle est couverte entièrement et c’est une période récente qui nous permet donc d’avoir une idée assez juste sur la consommation électrique actuellement au sein de l’usine.
La consommation électrique totale enregistrée sur la phase 1 au cours de l’année 2015 est de 3254540 kWh ; celle de la phase 2 est de 3272331kWh et celle de la phase 3 est de 3411108 kWh. Ceci nous permet de dire que les charges sont relativement bien réparties sur les trois phases. Cette bonne répartition est dû au faite que la société a sur équilibré les charges de ses équipements sur les deux lignes de distribution.
Une brève analyse de ces relevés nous permet de constater que le facteur de puissance est bon en 2015, car il est au-delà de 0,9. Ceci évite donc à
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
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l’entreprise les pénalités dues à un mauvais facteur de puissance. Un autre point plus important qui ressort de ces relevés est la consommation active appelée sur la ligne de la SBEE aux heures de nuit, pointe et jour. Ceci est dû au fait qu’aux heures de nuit, pointe et jour, les groupes électrogènes ne prennent pas la relève, sauf s’il y a une coupure d’électricité.
La tarification appliquée par la SBEE à la CIMBENIN est de 78 F/kWh.
Le litre du gas-oil est en moyenne de 475 FCFA. Ce qui nous permet d’avoir les consommations en devise.
Les tableaux 4.1 ci-dessous nous renseignent sur la consommation des puissances actives de nuit, pointe, et jour, ainsi que sur l’évolution mensuelle de la consommation électrique de la production.
Tableau 4.1. : Consommation des actives de nuit, pointe et jour (kWh)
Mois Consommation actives de :
nuit (kWh) pointe (kWh) jour (kWh)
Janvier 232780 91173 374260
Février 331517 115691 534220
Mars 286099 74751 402084
Avril 282419 79146 412159
Mai 257994 68123 309755
Juin 302421 110139 474374
Juillet 192437 78193 313289
Aout 307003 90317 479139
Septembre 375268 122038 478677
Octobre 378911 110938 590589
Novembre 355303 81193 610645
Décembre 216210 83808 351984
Total 3518362 1105510 5331175
Figure 4.3. : Evolution mensuelle des consommations actives appelées nuit, pointe et jour de la CIMBENIN
La différence notable constatée sur la figure 4.3 par rapport aux consommations actives jour et nuit s’explique par le fait que certain appareils et moteurs sont mise en arrêts. La consommation active pointe quant à elle, est plus faible que celles de jour et nuit à cause de l’arrêt des activités de l’ensachage.
Tableau 4.2. : Récapitulatif des consommations et coûts correspondants
Mois SBEE
Juillet 588419 45896682 11720 1099 12880280
Août 930178 72553884 53100 103 5469300
Septembre 889383 69371874 88264 75 6619800
Octobre 920100 71767800 37975 153 5810175
Novembre 850610 66347580 188230 30 5646900
Décembre 907764 70805592 34483 146 5034518
0
Actif nuit(kWh) Actif pointe (kWh) Actif jour (kWh)
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La consommation totale sur le réseau de la SBEE est de 10.002.218 kWh
; celle des groupes électrogènes est de 1.143.410 kWh. Ce qui nous donne une consommation annuelle de 11.145.628 kWh. La consommation de la SBEE représente 89,74 % contre 10,26 % pour celle des groupes.
Le prix moyen du kWh produit par les groupes électrogènes est de 680 FCFA, ceci sans tenir compte des frais de la maintenance des groupes.
Le coût moyen du kWh appliqué à la CIMBENIN S.A par la SBEE est de 78 FCFA. On arrive à ce résultat en appliquant à chacun des deux prix, son pourcentage dans la production.
Coût de consommation = Puissance active consommée×cout moyen du kWh (26)
Figure 4.4. : Evolution mensuelle de la consommation électrique : SBEE et Groupes électrogènes (GE)
On constate sur la figure 4.4 que la consommation en énergie électrique qui provient de la ligne de SBEE est toujours supérieur à celle du groupe électrogène quel que soit le mois. Ceci s’explique par le fait que la CIMBENIN sollicite beaucoup plus l’énergie électrique de la SBEE que celui du groupe
Figure 4.5. : Montant facturé
La différence notable constatée sur figure 4.5 nous permet de dire que les montants facturés de par la consommation en énergie électrique sur la ligne de la SBEE est très grande par rapport à celle provenant du groupe électrogène quel que soit le mois.
En rapportant la consommation électrique mensuelle (en kWh), à la production de ciment correspondante (en Tonnes), nous obtenons la consommation électrique spécifique (en kWh/T).
Le tableau 4.3 nous renseigne sur la consommation mensuelle par tonne de ciment produit durant l’année 2015.
100000000 20000000 30000000 40000000 50000000 60000000 70000000 80000000
montant en F CFA
mois
Montant facturé
SBEE Groupes
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Tableau 4.3. : Consommation électrique spécifique en kWh/T de 2015
Mois
Septembre 889383 30819,7 28,86
Octobre 920100 28977,6 31,75
Novembre 850610 35021,2 24,29
Décembre 907764 32655,9 27,80
Total 10002218 369684,4 328,47
L’évolution de cette consommation spécifique est présentée sur la figure 4.6 suivante.
Figure 4.6. : Consommation spécifique mensuelle en 2015
0
On peut remarquer que le plus bas niveau de consommation spécifique a été observé en Mai (18,505 kWh/T) tandis que la pointe s’observe en Juillet (32,237 kWh/T). Entre les deux crêtes, nous observons un écart d’environ 13,73 kWh/T. Ce qui représente une lourde charge financière au regard de la production mensuelle de ciment de la société. Une réduction d’un kWh/T représente déjà un gain énergétique et donc financier énorme pour l’entreprise.
L’idéal serait d’arriver à uniformiser la consommation spécifique au niveau le plus bas possible. Ce qui justifie une analyse plus approfondie des systèmes énergétiques de l’entreprise. C’est ce que nous avons entrepris d’effectuer au moyen d’un analyseur de réseaux électriques.
4.4. Analyseur de réseaux électriques
L’analyseur de réseaux (Photo 4.1) est un outil idéal d’enregistrement et d’analyse de la qualité de la tension et de l'énergie électriques des installations commerciales et industrielles. Il associe la mesure de la tension, du courant, de la puissance à l'enregistrement des données dans un seul et même appareil. Cet analyseur enregistre tous les paramètres électriques fondamentaux, ainsi que leurs harmoniques, et mémorise les événements de tension. L’analyseur triphasé (3P) remplit de nombreuses fonctions à savoir :
l’étude de charge en réseau monophasé ;
la mesure générale de tension et de courant, et enregistrement de ces données ;
la visualisation des formes d’onde de courant et de tension à la mise en service d’équipements électriques ;
la mesure et surveillance de la distorsion d’harmonique provoqué par les charges électroniques ;
la surveillance des événements de tension provoqués par les commutations de charges et les équipements défectueux.
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
Présenté par Boris ALODE – EPAC/UAC - 2016 74
Il sert à tracer le profil des phases sur lesquelles est branché un bâtiment donné. L’enregistrement s’est fait sur une période de 48 heures à savoir, du jeudi 27 Octobre 2016 à 16h au samedi 29 Octobre 2016 à 16h.
Photo 4.1. : Analyseur de réseaux
Le branchement de cet instrument sur le réseau électrique de la CIMBENIN S.A. nous a permis d’obtenir les profils différents présentés sur les Figures de 4.7 à 4.13 (les données mesurées sont présentées en annexes 1, 2, 3 et 4) :
Figure 4.7. Profil de puissance des trois (3) phases
Figure 4.8. : Profil de puissance du cumul des phases
Une analyse de ces courbes nous montre qu’en un jour normal de travail, en l’occurrence le vendredi 28 Octobre 2016, les phases 1 et 2 atteignent leur pic à la même heure : 11 h 20. La phase 1 représentée ici en bleu, atteint la valeur de 190318,5 W, la phase 2 en orange atteint quant à elle 162992,3 W, quant à la phase 3 (gris), elle atteint son pic le même jour mais à 12h20 avec une valeur de 166562,3 W. Ces différentes valeurs nous confirment l’équilibre apparent existant entre les phases. La puissance cumulée maximale en un jour normal (28/10/16) de travail est de 519603,66 W. Nous remarquons une augmentation de la puissance consommée à partir de 7h ce qui confirme le démarrage des activités à l’ensachage. Cette augmentation est progressive jusqu’au-delà de 8h, ce qui témoigne de l’arrivée des autres membres du personnel. De même, on remarque une baisse de la consommation au départ du personnel administratif et de l’équipe de l’ensachage.
Analysons à présent les courbes des facteurs de puissance des trois phases ainsi que de leur cumul.
Chapitre V : Résultats et mesures correctives suite à l’analyse de la consommation électrique
Présenté par Boris ALODE – EPAC/UAC - 2016 76
Figure 4.9. : Profil du facteur de puissance des trois (3) phases
Figure 4.10. : Profil du facteur de puissance cumulé
Le profil de facteur de puissance cumulé nous donne comme valeurs maximale 0,903 et minimale 0,704. La moyenne de ces facteurs de puissance
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
16:00:00 16:40:00 17:20:00 18:00:00 18:40:00 19:20:00 20:00:00 20:40:00 21:20:00 22:00:00 22:40:00 23:20:00 00:00:00 00:40:00 01:20:00 02:00:00 02:40:00 03:20:00 04:00:00 04:40:00 05:20:00 06:00:00 06:40:00 07:20:00 08:00:00 08:40:00 09:20:00 10:00:00 10:40:00 11:20:00 12:00:00 12:40:00 13:20:00 14:00:00 14:40:00 15:20:00 16:00:00
27/10/2016 28/10/2016
profil du facteur de puissance des trois phases
PF1 PF2 PF3
donne une valeur de 0,875± 0,013. Cette valeur est faible et pourrait occasionner des pénalités à la CIMBENIN S.A. Il conviendrait donc de se procurer d’autres batteries de condensateurs à installer.
Figure 4.11. : Taux de distorsion harmonique en courant L1
Figure 4.12. : Taux de distorsion harmonique en courant L2
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Figure 4.13. : Taux de distorsion harmonique en courant L3
A partir de 5 % de taux de distorsion harmonique, des effets néfastes peuvent se faire sentir sur des équipements sensibles. Au-delà de 15 %, les effets à long terme sont pratiquement certains et une analyse détaillée s’impose afin de déterminer précisément les rangs prépondérants, le sens de propagation des courants harmoniques ainsi que la localisation du générateur d’harmoniques. Les courants harmoniques sont généralement générés par des charges non linéaires dites “déformantes” de types moteurs asynchrones, redresseurs, variateurs de vitesses, fours à arc, inverseurs, onduleurs et alimentations à découpage (appareillage informatique) qui injectent sur le réseau des courants de forme non sinusoïdale [2].
Leur présence engendre des phénomènes tels que :
l’échauffement anormal des machines, des câbles de raccordement (notamment du conducteur du neutre) ;
le déclenchement intempestif des dispositifs de protections ou perturbation d’automatismes ;
le vieillissement prématuré des appareillages électriques, notamment des condensateurs de compensation d’énergie réactive ;
la dégradation du facteur de puissance.
Des mesures seront alors proposées pour éviter les effets néfastes de ces harmoniques.
La moyenne des taux de distorsion harmonique est de 2,03 % sur la ligne 1, de 2,2 % sur la ligne 2 et de 2,16 % sur la ligne 3. La valeur maximale mesurée au niveau des trois lignes est de 4,2 %. Ceci témoigne de la faible présence de parasites sur le réseau ainsi analysé et cela est à noter à l’actif de la CIMBENIN.
Figure 4.14. : Puissance appelée au niveau de l’usine (CIM) et de la direction
Figure 4.14. : Puissance appelée au niveau de l’usine (CIM) et de la direction