Entraînements élec- triques de puissance: la révolution de la

Entraînements électriques de puissance: la
révolution de la grande
vitesse
Plus rapides, plus économiques, plus
écologiques – tels seront les critères qui
guideront à l’avenir la conception et le
choix des entraînements à courant
alternatif (c.a.). Parallèlement, ces mêmes
entraînements c.a. constitueront pour les
industriels – toujours plus dépendants des
moteurs, compresseurs, pompes,
soufflantes et bancs d’essais – un facteur
de progrès et de profit. Pour accélérer
cette évolution, ABB lance une nouvelle
gamme d’entraînements électriques à
Moteur à grande vitesse de 10 MW, 12 000 tr/min de la gamme HISPIN
grande vitesse baptisée HISPIN.
C
ouvrant des puissances de 2 MW à
gamme ACS 6000), tous deux des produits stan-
15 MW, la nouvelle gamme est destinée
dards, donc simples et rapides à mettre sur le
leur fonctionnement nécessitant un certain nom-
à remplacer les entraînements à turbine à gaz
marché. Ce qui différencie essentiellement les
bre d’auxiliaires. Citons, par exemple, la centrale
des compresseurs, pompes, soufflantes et bancs
nouveaux entraînements de puissance des
d’huile qui sert à la circulation et au maintien de
d’essais tournant à des vitesses comprises entre
systèmes à turbine à gaz qu’ils seront amenés à
la pression du lubrifiant dans les différents
3800 et 15000 tr/min. Les entraînements
remplacer est l’utilisation de paliers magnétiques
paliers de la machine, sans oublier les pompes
électriques pour compresseurs iront de 5 MW/
en lieu et place des paliers à huile.
et la tuyauterie redondantes.
15000 tr/min à 15 MW/10 000 tr/min, et ceux
Les paliers magnétiques sont pratiquement
Les systèmes à huile sont aussi plus lourds,
Ces auxiliaires augmentent donc la masse et
pour pompes atteindront 7,5 MW et 7500 tr/min.
exempts de frottement du fait de l’absence de
l’encombrement des systèmes à turbine à gaz. Ils
Actuellement les entraînements à turbine à
contact entre l’arbre et les roulements. Dans un
sont un facteur de surcoût à la construction,
gaz constituent la technologie de référence pour
système à turbine à gaz, ces composants sont en
l’installation, l’exploitation et la maintenance ; ils
ces applications; toutefois, le recours aux entraî-
contact étroit, n’étant séparés que par l’huile.
compliquent également la commande à distance.
nements électriques réduira de manière significa-
Avec un frottement minimal, les moteurs de ces
Enfin, la présence d’huile contribue aux risques
tive les coûts et l’impact sur l’environnement.
entraînements à grande vitesse accusent moins
d’incendie.
Les systèmes d’entraînement HISPIN sont
la fatigue et l’usure, et sont, par conséquent,
Autre avantage des paliers magnétiques: ils
constitués d’un moteur asynchrone à grande
plus fiables. Par ailleurs, les pertes énergétiques
peuvent être commandés et surveillés, et leur
vitesse et d’un convertisseur de fréquence (de la
sont également fortement réduites.
réglage être optimisé. A l’opposé, les paliers à
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huile sont des dispositifs passifs et impossibles à
implantés à proximité, voire au sein des zones
commander.
urbaines.
Les nouveaux systèmes à grande vitesse sont
Autre point important, ces nouveaux systèmes sont beaucoup plus économiques en termes
Des essais ont montré qu’en terme de rende-
d’investissement, d’exploitation et de maintenan-
beaucoup moins bruyants que les turbines à
ment, ils sont plus performants que les turbines
ce, ne nécessitant aucun des accessoires et
gaz, avec des niveaux sonores inférieurs de
à gaz ou autres entraînements électriques à base
auxiliaires requis par les entraînements à turbine
30 décibels en moyenne. Ils sont également plus
d’huile. Les valeurs mesurées atteignent 98,5%
à gaz. ABB estime que le budget de maintenan-
respectueux de l’environnement. Ne produisant
pour le rendement électrique et 96,5% pour le
ce annuel de ses nouvelles machines représente
aucune émission polluante comme l’oxyde
rendement du moteur. Le rendement thermique
un quart de celui d’un système équivalent à
d’azote, il n’y a aucun rejet sur le site d’exploita-
de l’entraînement à grande vitesse est de 5%
turbine à gaz.
tion. Enfin, l’absence d’huile signifie qu’il n’y a
supérieur à celui d’une turbine à gaz à cycle
pas de risque de fuite ; ils peuvent donc être
simple.
Un éco-bilan établi sur la base d’une ACV
Une phase très importante du développement de la gamme
intervient entre chaque étape, joue également un rôle dans
HISPIN, comme pour de nombreux autres produits ABB, est
les effets du produit sur l’environnement.
l’analyse du cycle de vie (ACV).
L’analyse du cycle de vie décrit et quantifie l’impact sur
Lorsqu’il s’agit de développer de nouveaux produits, le
respect de l'environnement doit être aussi primordial que le
l’environnement d’un produit à chaque étape de son exis-
souci du progrès technique et de la croissance économique.
tence (extraction des matières premières, fabrication, utilisa-
Dans cette optique, deux conditions s'imposent : les maté-
tion et traitement en fin de vie). Chez ABB, une ACV est
riaux utilisés ne devront en aucun cas nuire au milieu de vie
réalisée pour développer des composants et systèmes
et de travail de l’homme ; les matériaux rares seront exploités
respectueux de l’environnement. Ceux-ci contiennent des
avec la plus grande parcimonie.
matériaux réutilisables et recyclables, et sont fabriqués selon
L’un des objectifs de cette approche consiste à « produire
des méthodes non polluantes et efficaces. Les gains écolo-
propre ». Il faut donc rationaliser la consommation d’énergie
giques les plus marquants sont, cependant, réalisés par des
du produit, en réduire la maintenance au strict minimum et
produits aux rendements élevés sachant que, dans le cas
optimiser le transport.
des produits électriques, c’est la phase d’exploitation et son
La qualité des sous-traitants est une priorité, leur respon-
faible niveau de rendement qui pèsent le plus sur l’environ-
sabilité ne s’arrêtant pas au seuil de l’usine. Après utilisation
nement au cours de la durée de vie du produit.
d’un produit, il faut pouvoir démonter les constituants et
L’ACV est née aux Etats-Unis à la fin des années 80.
Il s’agit d’un outil de gestion destiné à comparer aux moins
deux produits de technique équivalente.
Le cycle de vie d’un produit comporte cinq grandes
recycler les matériaux, sources potentielles d’énergie.
Pour répondre à ces exigences, l’analyse du cycle de
vie doit intervenir le plus en amont possible : c’est l’écoconception. En aval, les résultats de l’ACV peuvent aussi
étapes : extraction des matières premières (ex., minerai et
servir de base solide pour étayer les stratégies marketing et
pétrole), transformation (ex., du minerai en acier), fabrication,
les déclarations environnementales sur le produit.
utilisation et élimination.
Lorsque le produit parvient au terme de sa vie utile, ses
L’ACV est un des fondements du programme de gestion
environnementale d’ABB, certifié ISO 14040.
constituants sont réutilisés et ses matériaux recyclés, les
déchets ultimes pouvant finir en décharge. Le transport, qui
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