Efficacité énergétique avec écoconception

La deuxième phase du règlement européen sur l'écoconception place la barre plus haut en matière d'efficacité énergétique des moteurs électriques – et le reste du monde suivra certainement.

L’efficacité énergétique a un rôle essentiel à jouer pour atteindre le zéro émission nette. Même si certaines des technologies figurant sur la feuille de route vers la décarbonation – comme l’hydrogène vert et le captage du carbone – ne sont pas encore prêtes, des équipements économes en énergie sont aujourd’hui disponibles. C’est pour cette raison que l’Agence internationale de l’énergie (AIE) considère l’efficacité comme « le premier carburant – le carburant que vous n’êtes pas obligé d’utiliser ».

Les moteurs électriques constituent un endroit logique pour concentrer les efforts d’efficacité énergétique. Ils sont essentiels dans presque toutes les industries et consomment collectivement plus de 45 % de toute l’électricité produite dans le monde. Cela s’explique en partie par le fait que de nombreux moteurs utilisés aujourd’hui sont des modèles plus anciens et moins économes en énergie.

Pour garantir que les installations installent des moteurs modernes et économes en énergie, l'Union européenne (UE) a publié leRèglement sur l'écoconception . Cette législation établit des normes minimales d'efficacité énergétique pour les nouvelles installations et les mises à niveau des moteurs existants dans le but d'améliorer « la circularité, la performance énergétique et d'autres aspects de la durabilité environnementale des produits de l'UE ». Voici ce que les ingénieurs doivent savoir à ce sujet.

L'UE utilise les normes internationales d'efficacité (IE) pour décrire l'efficacité des moteurs, où chaque augmentation du nombre reflète environ 20 % de pertes inférieures à la précédente. Le règlement sur l’écoconception est appliqué en deux phases. La première phase est entrée en vigueur en juillet 2021. Elle nécessite des moteurs d'une puissance inférieure à 0,75 kW pour atteindre un rendement IE2, et des moteurs supérieurs à 0,75 kW pour atteindre un rendement IE3. Cette exigence inclut les moteurs-freins équipés de freins externes et les moteurs conçus pour les atmosphères potentiellement explosives.

La première phase a été un succès et la phase deux entrera en vigueur le 1er juillet 2023. Cette phase s'appuie sur les exigences établies lors de la première phase. Lors de la deuxième phase, IE4 devient la classe d'efficacité minimale pour les moteurs triphasés à 1, 4 et 6 pôles, monovitesse, de zone de sécurité, d'une puissance comprise entre 75 et 200 kW. La phase deux nécessite également des moteurs avec protection « Ex be », ainsi que des moteurs monophasés d'une puissance nominale supérieure à 0,12 kW, pour atteindre au minimum un rendement IE2. Cependant, la phase deux exclut les moteurs-freins.

Ces changements, appliqués à grande échelle, auront un impact énorme d'ici 2023 : le règlement sur l'écoconception devrait produire des économies d'énergie annuelles de 110 TWh, soit l'équivalent de la consommation énergétique totale des Pays-Bas.

Les nouvelles normes minimales du règlement sur l'écoconception sont les bienvenues et joueront un rôle important dans la décarbonisation de l'industrie européenne. Pour les entreprises qui cherchent à atteindre une efficacité énergétique encore plus grande, il est possible d’aller plus loin. La dernière génération de modules d'entraînement moteur utilise la technologie de réluctance synchrone (SynRM) pour atteindre l'efficacité IE5. Les entreprises peuvent être intéressées par la mise à niveau vers les moteurs les plus efficaces afin de minimiser les émissions ou en raison d’arguments financiers convaincants en faveur de l’efficacité.

Le coût initial d’un moteur ne représente que 2 % de son coût total de possession (TCO). Environ 1 % est consacré à la maintenance à vie et les 97 % restants sont consacrés à l'électricité. Comparé à un moteur moins efficace fonctionnant en continu à vitesse maximale, un ensemble moteur et variateur SynRM peut réduire les coûts énergétiques jusqu'à 60 %. Par conséquent, l’efficacité du moteur a un impact significatif sur le coût total de possession d’un moteur, en particulier lorsque les prix de l’énergie sont élevés.

Par exemple, lorsque le fabricant alimentaire australien Campbell's a remplacé quatre moteurs utilisés dans ses compresseurs de réfrigération par des modèles IE5 SynRM de 55 kW, il a réalisé d'importantes économies. Les moteurs éliminent plus de 130 tonnes d'émissions de CO2. Les nouveaux moteurs permettent également au fabricant d'économiser 9 750 $ en coûts énergétiques chaque année.

Même si l’UE est la première région à appliquer les exigences d’efficacité IE4, on s’attend généralement à ce que d’autres régions suivent. Il est également probable que la législation continuera d’exiger une efficacité énergétique encore plus élevée dans les industries – motivée par des ambitions de zéro émission nette et rendue possible par les progrès technologiques continus.