L’air comprimé représenterait selon l’ADEME 10% de la consommation électrique des industriels de l’union européenne.  Suivant les industries cette utilité peut constituer jusqu’à 30% de la consommation totale d’électricité.

La production d’air comprimé est facilement optimisable et les gains attendus sont rapidement conséquents suivant la maturité de départ. Aussi nous avons recensé 10 bonnes pratiques facilement abordables pour réaliser des économies d’énergie sur ce poste.

Clé de lecture des indicateurs :

Capture légende

Le long de cet article nous prenons l’exemple d’une industrie qui utilise un compresseur de 50 kW en production de base tout au long de l’année avec: un rendement de production de 115 Wh/Nm3, un prix de l’électricité à 80 €/MWh , la facture de production d’air comprimé est de 35 k€/an .

 1 – Abaisser la pression de production

La pression de production d’air comprimé est souvent adaptée avec sécurité pour répondre à l’usage le plus défavorable (ex : une machine nécessite 8 bars, l’ensemble des autres équipements 6,5 bars). Au regard du gain attendu par la diminution de la pression de production il peut être plus intéressant d’isoler cet usage avec l’achat d’un petit compresseur dédié, et de maintenir l’ensemble du réseau à 6,5 bars.

Diminuer de 1 bar la pression de production permet d’économiser 7% de la consommation d’électricité. Soit un gain de 2,5 k€ / an dans notre exemple.

Note1

2 – Réaliser une chasse aux fuites d’air comprimé régulièrement et méthodiquement

Un réseau d’air comprimé sur lequel n’est pas réalisé de chasse aux fuites régulières dérive vers un taux de fuite de 30 à 40%. Une chasse aux fuites doit être réalisée 1 fois par an à minima. La mise en place d’un tableau de recensement des fuites permet d’identifier les zones sensibles et améliore l’efficacité de la chasse aux fuites.

Diminuer le taux de fuite de 10% permet d’économiser autant d’électricité soit dans notre exemple 3,5 k€/an.

Note2

3- Arrêter les compresseurs hors production

Par habitude et en l’absence de procédures simples d’arrêt et de remise en marche, les compresseurs sont laissés allumés les weekends hors production. Les compresseurs vont consommer l’énergie nécessaire pour maintenir le réseau en pression et donc compenser les fuites. Cette pratique tend à diminuer de plus en plus chez les industriels car cela constitue un gain économique évident et facile à réaliser. Un petit compresseur peut être utilisé pour répondre à un besoin ponctuel qui empêcherait l’arrêt de la production centrale.

Le gain attendu est la globalité de la consommation du weekend et dépend donc du taux de fuite de l’usine et de la puissance des compresseurs. Si l’on considère une reprise 4h avant le début de production le gain escompté est de 1,6 k€/an dans notre exemple.

Note 3

4 – Segmenter le réseau d’air comprimé

Isoler les zones de consommations permet de limiter les gaspillages. Certains ateliers ou zones de production ont des rythmes d’ouvertures sensiblement inférieurs au reste de l’usine. L’isolation de ces réseaux par des vannes permet d’annuler les pertes de ces segments de réseaux pendant les périodes de non utilisation.

Le gain attendu réside dans l’élimination de la compensation des fuites de ces segments de réseaux.

Note 4

5 – Limiter la marche à vide des compresseurs fixes

La régulation la plus performante consiste à utiliser le compresseur fixe en base et le variable en appoint. La puissance du compresseur fixe doit être dimensionnée sur le talon de consommation. Il n’est pas nécessaire d’équiper tous les compresseurs d’une variation de vitesse s’il existe un talon de consommation (la variation de vitesse peut entraîner une surconsommation de l’ordre de 3%).

Le gain attendu est réalisé sur la réduction de la marche à vide et dépend du taux de charge des compresseurs à l’état initial. Soit l’exemple d’un compresseur fixe qui fonctionnerait en appoint (50 kW – 3000h – 50% de marche à vide)  le coût de la marche à vide est de 1,2 k€/an et pourrait être évité.

note 5B

 

6 – Assurer une amenée d’air frais aux compresseurs

Le rendement des compresseurs est fortement affecté par l’approvisionnement en air frais. L’air aspiré doit être le plus froid possible. Les bonnes pratiques visent-à positionner les compresseurs à l’abri du soleil dans un local ayant une ventilation basse au niveau de la prise d’air du compresseur et une ventilation haute à l’opposé du local.

L’augmentation de 5,5°C de la température de l’air aspiré induit une diminution du rendement de 1% soit environ 1 k€ dans notre exemple.

Note2

 

7 – Adapter la contrainte de séchage au besoin réel

Deux types de sécheurs sont utilisés selon le besoin : les sécheurs frigorifiques jusqu’à 4°C (point de rosée) et les sécheurs à adsorption jusqu’à – 60°C (point de rosée). La consigne de séchage doit être adaptée au besoin et un système spécifique peut être utilisé si un seul usage est contraignant.

L’utilisation non « appropriée » d’un sécheur à adsorption entraîne une surconsommation d’air comprimé pour sa regénération de l’ordre de 15% soit dans notre exemple 5,2 k€.

Note 7

8 – Adapter l’usage des buses

De nombreux gaspillages sont générés par l’usage de buses non adaptées et trop nombreuses. Une réflexion adéquate sur :

  • La pression nécessaire : utiliser un régulateur de pression et un manomètre sur la ligne d’air pour maintenir la pression la plus faible possible.
  • Le débit nécessaire : choisir la buse avec le plus petit débit possible correspondant au besoin.
  • La qualité de l’air fourni (absence d’huile et d’eau).
  • Le positionnement des buses : optimiser la distance par rapport à l’impact et l’angle d’incidence.

Un gain de 20% peut être attendu sur un système optimisé (réduction du débit ; positionnement des buses ; etc.)

Note 8

9 – Usages à proscrire

  • Remplacement des petits outillages électriques : Le rendement d’un outillage à air comprimé est de 10% par rapport à 95% pour un outillage électrique.
  • Nettoyage : L’utilisation de l’air comprimé pour « pousser » les saletés est à proscrire de fait de son rendement très bas.

Travailler sur les alternatives disponibles nécessite du temps pour la veille et de la sensibilisation pour la substitution des usages.

Pour tous les usages substituables le gain est équivalent au gain de rendement d’un outil pneumatique (10%) par rapport à un outil électrique (95%).

Note 9

10 – Récupérer la chaleur sur le refroidissement d’huile

Dans de nombreuses industries la production d’air comprimé est un talon nécessaire. Or la quasi-totalité de l’énergie utilisée par le compresseur est transformée en chaleur transmise à l’air ambiant, à l’air comprimé, à l’huile. 70% de cette chaleur est récupérable au niveau du refroidissement de l’huile, les techniques de récupération sont standardisées et aidées financièrement par le dispositif des Certificats d’Economie d’Energie (CEE).

70% de la consommation du compresseur est valorisable en énergie calorifique, dans notre cas c’est l’équivalent de 306 MWh soit 10 k€ valorisé à la place d’un usage de gaz (35€/MWh). Le temps de retour sur investissement est en général inférieur à 2 ans grâce aux CEE.

Note 10

Pour conclure, ces bonnes pratiques sont régulièrement préconisées dans le cadre des audits énergétiques. Des marges de progrès existent donc pour de nombreux industriels. La technologie est maîtrisée, les actions sont faciles à mettre en place et les investissements sont rapidement rentables. Si toutes ces actions sont mises en place les gains accessibles représentent facilement 20% à 30% du coût de production de l’air comprimé.

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