1. GESTION EFFICACE DES SYSTÈMES MOTEURS

Les systèmes moteurs à haut rendement aident à accroître les bénéfices nets.

Les systèmes moteurs consomment plus de 75 % de l'électricité d'une usine. Les moteurs font fonctionner tous les types d'équipement de transformation et ont un effet direct sur la productivité d'une installation et la qualité du produit. Un rendement énergétique accru permet de diminuer les frais d'exploitation de votre usine, d'en augmenter la productivité et de réduire les émissions de gaz à effet de serre qui contribuent aux changements climatiques.

Étudier la question du rendement énergétique lors de la conception et de la sélection des équipements constitue une pratique commerciale avisée. Souvent, c'est en s'efforçant d'améliorer l'efficacité d'un système moteur que l'on découvre des solutions à bon nombre de problèmes de production et d'entretien. Par définition, un système moteur comprend tous les composants depuis l'intrant énergétique initial jusqu'à l'utilisation en fin de procédé. Dans cette perspective, la consommation d'énergie correspond à la quantité d'énergie utilisée par unité de produit fabriquée. La gestion d'un système moteur comprend la capacité de tirer le plein rendement de ce système tout en réduisant le plus possible ses frais d'exploitation et en maintenant une production efficace et fiable. La gestion efficace des systèmes moteurs crée une synergie entre les programmes d'entretien préventif, le fonctionnement des équipements et la productivité du procédé pour établir une politique de réparation et de remplacement basée sur l'engagement envers le choix et l'utilisation d'équipement à haut rendement énergétique.

Habituellement, la valeur de ces avantages ne se limite pas aux économies d'énergie. Des améliorations peuvent être obtenues aux chapitres de la productivité, de la fiabilité et des coûts.

Étudier la question du rendement énergétique lors de la conception et de la sélection des équipements constitue une pratique commerciale avisée. Souvent, c'est en s'efforçant d'améliorer l'efficacité d'un système moteur que l'on découvre des solutions à bon nombre de problèmes de production et d'entretien. Par définition, un système moteur comprend tous les composants depuis l'intrant énergétique initial jusqu'à l'utilisation en fin de procédé. Dans cette perspective, la consommation d'énergie correspond à la quantité d'énergie utilisée par produit fabriqué. La gestion d'un système moteur comprend la capacité de tirer le plein rendement de ce système tout en réduisant le plus possible ses frais d'exploitation et en maintenant une production efficace et fiable. La gestion efficace des systèmes moteurs crée une synergie entre les programmes d'entretien préventif, le fonctionnement des équipements et la productivité du procédé pour établir une politique de réparation et de remplacement basée sur l'engagement envers le choix et l'utilisation d'équipement à haut rendement énergétique.

Habituellement, la valeur de ces avantages ne se limite pas aux économies d'énergie. Des améliorations peuvent être obtenues dans les domaines de la productivité, de la fiabilité et des coûts.

1.1 ÉLÉMENTS D'UN SYSTÈME MOTEUR

Les systèmes moteurs comprennent un certain nombre de composants, comme l'illustre la figure ci-dessous. Chaque installation possède un certain nombre de systèmes, comme les systèmes de ventilation, de chauffage et de réfrigération, ainsi que les systèmes de chaudières à combustion et les systèmes à air comprimé. Les éléments communs à tous les systèmes sont l'énergie consommée, le matériel de conversion d'énergie, les mécanismes de contrôle et une production de qualité satisfaisant aux exigences en matière de procédé.

L'approche proposée permet d'adapter avec précision et efficacité le rendement du système aux exigences du procédé industriel. Le présent guide est axé sur les systèmes les plus énergivores de l'industrie. Ces systèmes comportent des ventilateurs, des pompes et des compresseurs qui répondent aux exigences particulières en matière de productivité et se révèlent nécessaires pour la maintenir à un niveau élevé.

1.2 CONSIDÉRATIONS ÉCONOMIQUES

L'analyse du cycle de vie peut vous permettre de cerner de nouvelles possibilités d'augmenter vos profits.

La consommation d'énergie des systèmes moteurs a une incidence directe sur les bénéfices nets. Les systèmes moteurs influent sur les coûts variables et les coûts fixes. Bien que les coûts en énergie puissent ne pas constituer un haut pourcentage de vos frais de production, toute réduction de la consommation d'énergie fera augmenter votre marge de profit. Par exemple, si vos profits sont de 10 % et que la consommation d'électricité représente en moyenne 4 % de vos frais de production, alors une réduction de 25 % des coûts d'énergie augmentera vos profits de 10 % pour le même volume de ventes.

Tout d'abord, le coût de chaque composant ou système doit être examiné par rapport à son cycle de vie pour chaque application. Les coûts en énergie durant la vie utile d'un moteur ou d'un système sont souvent de plusieurs fois supérieurs au coût marginal d'achat d'équipement à haut rendement énergétique. On devra prévoir dans les calculs financiers une estimation des économies annuelles réalisées grâce à une meilleure fiabilité, à une réduction des temps d'arrêt, à des frais d'exploitation plus bas et à une meilleure productivité. La valeur monétaire de ces avantages dépasse généralement celle des seules économies d'énergie; elle doit donc être prise en compte dans l'évaluation des différentes solutions en matière d'économie d'énergie.

Les comparaisons sont souvent simplifiées en fonction :

• du coût marginal. Il s'agit du supplément payé par rapport au prix d'un composant à rendement inférieur et dont on doit tenir compte quand on prévoit remplacer un composant;
  
  
• du coût total d'achat, moins les frais à verser pour ramener l'équipement original à l'état neuf; on en tient compte au moment de remplacer une pièce d'équipement.

L'équipement industriel fonctionne très longtemps. Avec un bon entretien (y compris les rebobinages), un gros moteur peut durer jusqu'à 25 ans avant d'être remplacé. Dans la décision d'achat d'un équipement, une attention particulière devrait être portée à son rendement énergétique afin de ne pas perdre d'occasions d'accroître l'efficacité énergétique des activités de l'usine.

Les méthodes les plus souvent employées pour comparer les projets sont les suivantes :

• rendement simple = coût de mise en oeuvre du projet ÷ économies annuelles moyennes;
  
  
• valeur actuelle nette = calcul de la valeur des coûts et des économies en dollars courants considérés au long de la durée de vie de l'équipement (les économies réalisées devraient être plus importantes que la somme investie);
  
  
• taux de rentabilité interne = pourcentage du rendement des économies comparé au coût de mise en oeuvre du projet (ce pourcentage de rendement devrait être plus élevé que le pourcentage des coûts de mise en oeuvre du projet au sein de l'entreprise).

Déterminez la méthode employée dans votre entreprise. Les déductions pour amortissement et la dépréciation accélérée peuvent réduire encore davantage la période de récupération de l'investissement consenti pour acheter de l'équipement à haut rendement.

Afin de bien calculer les économies d'électricité, assurez-vous d'évaluer tant la consommation que les économies d'énergie. Le coût marginal de l'électricité doit entrer dans le calcul du rendement des économies d'énergie. Le coût du courant apparaît sur votre facture d'électricité ou votre grille de tarif. L'évaluation des coûts devrait être fondée sur la moyenne des coûts en énergie, obtenue en divisant la consommation globale par le coût total. Les économies réalisées en période de consommation réduite et celles qui sont attribuables aux changements de classe de tarification doivent aussi être prises en compte.

1.3 ÉVALUATION DES SYSTÈMES : UNE PRIORITÉ

Adapter les capacités du système aux exigences en matière de production rapporte beaucoup.

L'approche proposée permet d'adapter avec précision le débit et la pression de sortie du système aux exigences en matière de procédé. Grâce à cette approche, vous pourrez obtenir des économies d'énergie de 20 à 50 % comparativement aux économies de 3 à 15 % que vous apporterait l'amélioration du rendement des composants. Des problèmes variés, de nature technique, fonctionnelle et financière, devront être résolus. Pour commencer, identifiez les employés des services d'achat, d'entretien, de production et de planification qui ont la responsabilité d'assurer le bon fonctionnement de l'usine. Ces personnes devront travailler ensemble et comprendre qu'elles en bénéficieront toutes.

Dans des installations dotées d'un grand nombre de systèmes, les directives suivantes pourront être utilisées comme méthode d'attribution des priorités :

• déterminez d'abord les systèmes les plus problématiques;
  
  
• examinez les systèmes dont les moteurs ou les composants devront être remplacés ou soumis à un entretien majeur;
  
  
• repérez les moteurs de plus de 75 hp fonctionnant au moins 2 000 heures par année;
  
  
• examinez les systèmes munis de souffleurs, de pompes, de ventilateurs et de compresseurs, en particulier ceux dont le débit est contrôlé à l'aide de dispositifs d'étranglement.

L'approche envisageant le système de façon intégrale peut servir à améliorer son efficacité énergétique et permettre de résoudre les problèmes d'une usine, ce qui importe davantage. Ci-dessous se trouvent quelques solutions courantes mentionnées par le personnel d'une usine dans le but de régler le problème commun que constitue le manque de ressources, dans ce cas l'air comprimé. Les principes énoncés peuvent s'appliquer à tout système moteur.

• Puissance — Acheter un compresseur de 50 % plus puissant au plus bas prix ou doubler la capacité en utilisant le compresseur existant comme unité d'urgence et en période de pointe. C'est une solution à coût initial élevé qui accroît la consommation d'énergie.
  
  
• Composants — Réparer les composants qui ne satisfont pas aux exigences initiales ou les remplacer par un modèle équivalent ou à plus haut rendement. Potentiel d'économie de 15 %.
  
  
• Système — Analyser le problème en détail et déterminer les solutions pour l'éliminer. Corriger toute défaillance et choisir de nouveaux composants bien dimensionnés pour qu'ils répondent aux exigences en utilisant l'option la moins coûteuse et de plus haut rendement. Potentiel d'économie de 20 à 50 % ou plus.

Dans une usine où l'on avait besoin de plus d'air comprimé, la solution a été d'éliminer les fuites, de réduire la pression de 125 à 110 lb/po², et d'installer un dispositif de séchage plus efficace ainsi qu'un plus grand réservoir pour les courtes périodes de pointe. Ces mesures ont permis aux employés de remplacer le compresseur par une unité plus petite et à plus haut rendement, ce qui leur a valu une période de récupération de l'investissement plus rapide et des économies plus substantielles que s'ils avaient remplacé le compresseur par une unité de plus grande dimension. Parmi les autres avantages, mentionnons des économies potentielles de 40 %, une fiabilité accrue, un contrôle de pression amélioré et une qualité de produits supérieure, la diminution des pertes de matériel, le prolongement de la durée de vie de l'équipement, des employés moins frustrés et une productivité rehaussée, car le réservoir a été placé près des outils nécessitant la plus haute pression.

1.4 SEPT ÉTAPES VERS L'EFFICACITÉ DES SYSTÈMES MOTEURS

1. Identification du problème ou de l'objectif
   L'équipe doit consulter les opérateurs de machinerie au début du projet pour gagner leur appui. Les tâches à exécuter comprennent l'étude de la documentation sur le système visé et la définition des objectifs, soit l'économie d'énergie ou l'amélioration du procédé. Déterminez si les problèmes éprouvés sont continus ou non, leur début, les changements survenus dans la production de l'usine ou son fonctionnement, et autres.
   
   
2. Rassemblement d'information
   Faites un diagramme linéaire montrant tous les composants et les charges qui sollicitent la capacité du système. Décrivez le système en indiquant le type de moteur qu'il comporte, son fonctionnement, ses dispositifs de commande et l'information sur les plaques. Une inspection permettra de déterminer si les composants fonctionnent bien et s'ils sont utilisés.
   
   
3. Évaluation de l'exploitation du système
   Préparez un plan définissant les évaluations à faire et les conditions dans lesquelles elles seront effectuées. Évaluez les exigences en matière de besoins opérationnels par rapport aux préférences. Comparez les données obtenues avec l'information sur la conception.
   
   
4. Élaboration d'options techniques
   Élaborez des solutions de rechange, calculez les économies, estimez les coûts de mise en oeuvre et évaluez leur faisabilité sur les plans financier et fonctionnel. Déterminez des moyens techniques pour augmenter l'efficacité du système et satisfaire les besoins de la production.
   
   
5. Évaluation des propositions
   Évaluez les options, leurs avantages pour les systèmes, les possibilités d'amélioration et les recommandations. Au besoin, faites appel aux services d'entrepreneurs, de fournisseurs ou de consultants.
   
   
6. Mise en oeuvre du projet
   Apportez les changements nécessaires et installez les équipements. Une fois le projet mis en oeuvre, évaluez les économies réalisées grâce aux mesures appliquées et comparez-les aux économies prévues.
   
   
7. Communication
   Communiquez les activités et les progrès à la direction et au personnel de l'usine. Ceux-ci vous appuieront davantage lors d'initiatives futures.