mieux consommer grâce à la compensation d`énergie réactive

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ENVIRONNEMENT & EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE
MIEUX CONSOMMER GRÂCE À LA
COMPENSATION D’ÉNERGIE RÉACTIVE
Accroître la qualité et la
disponibilité de l’énergie
électrique tout en diminuant
les coûts de consommation,
c’est tout l’intérêt des
équipements de compensation
d’énergie réactive. Reposant
sur des batteries de
condensateurs, ces dispositifs
offrent une solution simple,
économique et performante
pour améliorer le
fonctionnement et l'efficacité
énergétique des réseaux.
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omment mieux et moins consommer
l’énergie électrique ? La compensation
de l’énergie réactive est une des
réponses efficaces : elle permet, d’une
part, de réduire les coûts en limitant la
consommation d’énergie réactive. Elle permet
également d’augmenter la puissance disponible,
tout en réduisant le courant dans l’installation.
Au-delà des économies d’énergie réalisées, et
donc d’une diminution de la facture énergétique,
ces systèmes limitent aussi l’usure prématurée
des équipements, la destruction de composants
sensibles, ou les déclenchements intempestifs.
C
QU’EST CE QUE L’ÉNERGIE RÉACTIVE ?
Une installation électrique en courant alternatif,
comprenant des récepteurs (transformateur,
moteur, soudeuse, électronique de puissance, etc.)
dont l'intensité est déphasée par rapport à la
tension, absorbe une énergie totale que l'on
appelle énergie apparente (E ap). Cette énergie,
qui s'exprime généralement en kilovolt-ampèreheure (kVAh), correspond à la puissance apparente
S (kVA) et se répartit en deux éléments opposés :
- Énergie active (Ea) : exprimée en kilowatt heure
(kWh), elle est utilisable, après transformation par le
récepteur, sous forme de travail ou de chaleur. A
cette énergie correspond la puissance active P (kW) ;
- Énergie réactive (Er) : exprimée en kilovar heure
(kvarh), elle sert en particulier à créer dans les
bobinages des moteurs, transformateurs, le
champ magnétique sans lequel le fonctionnement
serait impossible. A cette énergie correspond la
puissance réactive Q (kvar). Contrairement à la
précédente, cette énergie est "improductive" pour
l'utilisateur. Du fait d’un courant appelé plus
important, la circulation de cette énergie réactive
sur le réseau de distribution entraîne des
surcharges au niveau des transformateurs,
l’échauffement des câbles d’alimentation, des
pertes supplémentaires, des chutes de tension
importantes. Facteur aggravant, elle est de plus
facturée par les fournisseurs d’énergie sous la
forme de pénalités au-delà d’un certain seuil.
Compenser l’énergie réactive en améliorant le
facteur de puissance de l’installation électrique
répond donc à une demande croissance qui
traduit une prise de conscience des utilisateurs.
Cette compensation est assurée par des
condensateurs qui constituent la solution la plus
utilisée compte-tenu de ses caractéristiques :
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© Doc. Epcos
EFFICACITÉ
ÉNERGÉTIQUE
La compensation de l’énergie réactive est assurée par
des condensateurs.
non-consommation en énergie active, coût d'achat,
facilité de mise en œuvre, durée de vie (10 ans
environ), très faible entretien (appareil statique).
UN LARGE CHOIX DE SOLUTIONS
Dans une installation électrique basse tension, les
b a t te r i e s d e co n d e n s a te u rs p e u ve n t ê t re
implantées à 3 niveaux différents :
- Implantation centralisée en tête d’installation,
qui représente la solution la plus économique et
convient lorsqu'on cherche essentiellement à
supprimer les pénalités et soulager le poste de
transformation ;
- Implantation locale ou par secteur, solution
généralement utilisée lorsque l’installation est
étendue et comporte des ateliers dont les régimes
de charge sont différents ;
- Implantation individuelle aux bornes des
équipements (moteurs en particulier), qui est une
solution performante, mais aussi la plus coûteuse
compte tenu de la multiplicité des installations et
de la non-intégration du coefficient de
foisonnement.
Les batteries de condensateurs peuvent être fixes
ou automatiques. Les équipements fixes, qui
fournissent une puissance réactive constante
(fonctionnement tout ou rien), sont adaptés
lorsque la puissance réactive est faible (<15 % de
la puissance du transformateur) et la charge
ENVIRONNEMENT & EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE
relativement stable. Avec les équipements automatiques, la puissance
réactive fournie par la batterie est modulable en fonction de la
consommation d’énergie réactive. Ces batteries sont composées d’une
association fractionnée en « gradins » de condensateurs en parallèle,
la mise en ou hors service de tout ou partie de la batterie étant
asservie à un régulateur varmétrique intégré.
UNE EXPERTISE SOUHAITABLE
Avant de s’engager dans une démarche de compensation de l’énergie
réactive, il faut au préalable avoir une bonne connaissance de sa
consommation. Le déclencheur est souvent la facture ou la feuille de
gestion. Mais la mise en œuvre d’une centrale de mesure analysant le
Cos Phi est également un excellent indicateur.
La mise en place d’un dispositif de compensation nécessite de prendre
quelques précautions. Il est important de préciser quelle est la charge
polluante et si cette dernière est ponctuelle ou générale afin de
déterminer à quel niveau les batteries de condensateurs devront être
mises en place. Il peut être recommandé de faire appel à des experts
car les effets d’une compensation mal étudiée peuvent être plus
néfastes que bénéfiques si les niveaux de pollution harmonique ne
sont pas correctement pris en compte. C’est une des raisons qui incite
certains industriels à proposer des solutions hybrides associant
compensation et filtrage des harmoniques.
Le prix d’une solution de compensation dépend du niveau de
régulation des batteries de condensateurs, niveau qui varie en fonction
de la finesse des sections de condensateurs et des capacités du
système à ne pas toujours travailler avec les mêmes condensateurs.
RETOUR SUR INVESTISSEMENT
Le retour sur investissement est une question à laquelle il est difficile
d e ré p o n d re d ’ u n e f a ç o n g é n é r a l e . E n e f f e t , s i o n p a r l e
d’investissement en termes de compensation d’énergie, le client
souhaitera éliminer de sa facture toute l’énergie réactive qu’EDF
pourrait facturer.
Par rapport à la plupart des autres pays, la tarification actuellement
appliquée en France n’est pas la plus draconienne. En effet, EDF ne
facture les kVAr/h (1,77 centime) que durant 5 mois par an (du
1 er novembre au 31 mars) avec un seuil de Cos Phi fixé à 0,928. Un
simple relèvement de ce seuil à 0,95 (valeur couramment appliquée en
dehors de l’Hexagone) se traduirait par une augmentation de 17 à 18 %.
Le retour sur investissement va dépendre de la solution installée et
des équipements qui sont connectés sur l’installation. Tout dépend du
réactif. Dans le cas d’une installation équipée uniquement de moteurs
asynchrones, le calcul sera simple à faire car il sera possible de mettre
des batteries fixes ou régulées avec uniquement des condensateurs.
Dans le schéma actuel de facturation, des temps d’amortissement de
12 à 18 mois peuvent être envisagés rien que par la non facturation des
pénalités.
Par contre si cette installation est équipée de variateurs de vitesse
(générateurs d’harmoniques), il faudra compenser en protégeant les
condensateurs et éviter l’amplification des taux d’harmoniques. Dans
ce cas de figure, le choix des selfs dépend de nombreux paramètres
(puissance de court circuit du réseau, taux d’harmoniques, etc.). Dans
certaines installations très polluées, il faudra même prévoir un filtre
anti harmonique, ce qui complique grandement l’étude qui devra être
faite par des experts. Dans de tels cas, il se peut que l’investissement
engendre un temps de retour plus long. Mais si les taux
d’harmoniques sont réduits, cela sera bénéfique pour d’autres
matériels que la batterie de condensateurs elle-même. ■
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