La CAO peut aider à respecter les normes d'efficacité des moteurs électriques

Brian Casey, PDG d'ECM PCB Stator Technology | 09 mai 2023

Dans un souci de durabilité, l’organisme directeur met progressivement en place des normes minimales de performance énergétique (MEPS) légalement mandatées pour les moteurs. Cela s'explique en grande partie par le fait que les huit milliards de moteurs électriques actuellement utilisés dans l'Union européenne consomment près de 50 % de toute l'électricité produite par la région, selon les données de l'UE.

Réduire ce puits d’énergie via la réglementation est un objectif évident pour les décideurs politiques européens en quête d’un réseau électrique plus respectueux de l’environnement. La réglementation qui en a résulté a poussé les entreprises à chercher des solutions pour adapter leurs produits aux nouvelles règles de performance. Comme pour de nombreux défis commerciaux, la solution pour passer rapidement à des millions de moteurs électriques à haut rendement réside dans la conception.

Avant de développer ce point, il est nécessaire de donner un aperçu du régime réglementaire de l'UE. En 2019, le Parlement européen a adopté une législation « écoconception » avec un cadre pour l'introduction progressive d'exigences minimales d'efficacité des moteurs électriques basées sur les classes IE1 (efficacité standard) à IE4 (efficacité super premium) de la Commission électrotechnique internationale. Ces nouvelles réglementations MEPS ont un large champ d'application, couvrant tout, des appareils électroménagers à la climatisation industrielle, et s'appliquent aux moteurs d'une plage de puissance comprise entre 0,12 kW et 1 000 kW.

En juillet 2023, l’UE deviendra la première région au monde à rendre obligatoire la classe d’efficacité IE4 pour certaines catégories de moteurs électriques. Au total, l’Union européenne espère que ce cadre permettra d’effacer 40 millions de tonnes d’émissions de CO2 par an. En outre, l’UE prévoit que ses réglementations sur l’écoconception des moteurs permettront aux ménages européens d’économiser 22 milliards de dollars en coûts énergétiques en réalisant 110 TWh d’économies d’énergie annuelles d’ici 2030. Cette dernière équivaut à la consommation annuelle d’électricité des Pays-Bas.

Pour mettre cela en contexte, en utilisant simplement des moteurs plus efficaces, l’UE peut économiser autant d’énergie que sa septième économie en consomme actuellement chaque année. C’est une bonne nouvelle pour l’environnement, les pays de l’UE et leurs citoyens. Il reste néanmoins une énigme. Comment les fabricants mondiaux d'électronique convertissent-ils des centaines de gammes de produits avec des moteurs électriques conformes aux normes d'écoconception de l'UE ?

Une partie de la réponse réside dans l’acceptation du statu quo – l’utilisation de moteurs électriques traditionnels disponibles dans le commerce – ne suffira pas aux fabricants vendant en Europe. Les machines conventionnelles atteignent rarement des taux d’efficacité supérieurs à 75 % et offrent peu ou pas d’optimisation de conception. Ces classes de moteurs électriques sont encombrantes et bruyantes et nécessitent beaucoup de matières premières pour être produites. De plus, ils sont coûteux et compliqués à fabriquer et à éliminer.

Le recours continu à cette technologie obsolète est la principale raison pour laquelle les systèmes de moteurs électriques absorbent 50 pour cent de la production annuelle d'électricité de l'UE et représentent plus de 50 pour cent de la consommation mondiale d'énergie. En bref, l’UE – et d’autres régions exigeant des normes plus strictes en matière d’efficacité des moteurs – ne peuvent pas résoudre les défis énergétiques du 21e siècle en utilisant une technologie de moteur vieille de 50 ans.

Pour les acteurs commerciaux, le respect des normes minimales de performance énergétique (MEPS) de l'Union européenne nécessitera la capacité de créer des moteurs électriques plus performants, conçus sur mesure et pouvant être produits de manière durable. En tant que startup, l'approche d'ECM PCB Stator Technology pour répondre à ce besoin se résume à deux choses : la technologie avancée des moteurs et la CAO.

Côté technologie, ECM a développé des moteurs électriques à circuits imprimés – ou PCB Stator. Le PCB Stator remplace les enroulements en cuivre trouvés dans les machines électriques conventionnelles par un stator ultra fin. Les moteurs électriques intégrant les stators de circuits imprimés d'ECM sont plus petits, 70 % plus légers, atteignent des rendements allant jusqu'à 96 % et utilisent jusqu'à 80 % de matières premières en moins que les machines conventionnelles.

ECM associe cette science PCB Stator à sa plateforme CAO PrintStator. Cela permet aux innovateurs de définir des performances et des spécifications dimensionnelles précises pour créer des solutions de moteurs électriques personnalisées intégrées à la technologie brevetée PCB Stator. Par exemple, si un fabricant européen de machines à laver a besoin d’un moteur électrique de 1,62 chevaux atteignant un rendement de 94 % et conforme à un facteur de forme exact, il peut être conçu via le logiciel.