Si vous saviez combien cela coûte de faire fonctionner cet équipement

Par Randy Barnett

Des décisions doivent être prises : pour économiser de l'énergie et de l'argent. Disposer de données chiffrées sur lesquelles baser ces décisions supprime le facteur chance et, au final, a un effet positif sur les bénéfices nets. Le fait d'enregistrer des données, d'analyser les résultats, puis de prendre des décisions intelligentes peut-il réellement avoir un impact financier aussi important ? La réponse est « Oui, absolument ! »

Comparer des compresseurs d'air de 200 ch

Prenez l'exemple de cette usine de fabrication. L'usine possédait deux compresseurs d'air de 200 ch pour alimenter l'usine en air. Comme le compresseur numéro 1 avait une capacité en mètre cube par heure (m3/h) légèrement plus importante que celle du compresseur numéro 2, il a été décidé quelques mois plus tôt que le compresseur numéro 1 serait le compresseur principal, tandis que le compresseur numéro 2 servirait de compresseur « d'ajustement ». Ainsi, le compresseur « d'ajustement » ne fonctionnerait que lorsque le compresseur numéro 1 ne serait pas capable de maintenir la pression du système. Cela semble logique, particulièrement quand on sait que les deux compresseurs ont les mêmes chevaux-vapeur : il ne doit y avoir qu'une petite différence, voire pas du tout, dans les coûts d'exploitation électriques.

Le logiciel d'enregistrement de données met automatiquement sous forme de graphique la consommation d'énergie pour un compresseur de 200 ch. Cet aperçu rapide montre que le compresseur consomme en moyenne juste un peu plus de 50 kW pendant une période d'exploitation de trois jours. En connaissant la grille de tarifs électriques en $/kWh, il est facile d'estimer le coût d'exploitation du compresseur sur cette période.

Des enregistreurs de qualité du réseau électrique ont été installés sur chaque unité pendant plusieurs jours afin de déterminer les coûts d'exploitation en électricité. Chaque unité a fonctionné séparément pour s'assurer que son exploitation n'était pas influencée par l'autre unité. Le compresseur numéro 2 s'est avéré être considérablement plus économe en énergie et également en mesure de répondre aux besoins d'alimentation en air de l'usine. Le compresseur numéro 2 était plus récent et avait une conception plus efficace en termes d'énergie que son concurrent.

L'installation payait 0,07 $ par kilowattheure (kWh). Les durées de fonctionnement et la consommation d'énergie en kWh ont été obtenues à partir des données enregistrées et les coûts opérationnels réels ont été déterminés. Ces calculs sont relativement simples et peuvent facilement être présentés dans une feuille de calcul pour une utilisation sur toute l'usine. En résumé : utiliser le compresseur numéro 2 en tant que compresseur principal de l'air de l'usine a entraîné des économies annuelles estimées à 29 510 $. Bien évidemment, les données enregistrées se sont révélées être bien plus précises que les « meilleures estimations » basées uniquement sur les données des plaques signalétiques. Installer des enregistreurs, puis télécharger les données sur un ordinateur pour analyse ne prend que quelques minutes. C'est un petit investissement pour un retour important.

Combien cela coûte-t-il de faire fonctionner cinquante broyeurs pendant la pause déjeuner ?

Sur une autre usine de fabrication, la question était la suivante : « Combien cela coûte-t-il de faire fonctionner cinquante broyeurs pendant la pause déjeuner ? » La logique tendait à laisser les broyeurs allumés quand ils ne sont pas utilisés, car les broyeurs étaient de charges relativement petites par rapport à des équipements bien plus conséquents et l'huile de coupe continuait de circuler dans le broyeur. Et comme les broyeurs étaient en fait « inactifs » sans charge, cela ne valait pas la peine de les éteindre pour de si petites périodes.

Pour vérifier cette décision, un multimètre numérique enregistreur avec une pince AC a été utilisé pour déterminer le coût d'exploitation actuel d'un broyeur pendant la pause déjeuner. Fait intéressant, les économies s'élevaient seulement à 0,55 $ pour un broyeur. Néanmoins, en multipliant ces cinquante centimes par les cinquante broyeurs, on obtenait des économies de 27,50 $ par pause déjeuner. En prenant en compte les variables de temps de travail et de vacances, les économies annuelles estimées en éteignant les broyeurs pendant les pauses déjeuner arrivaient juste sous les 8 000 $. Encore une fois, un contrôle d'une demi-heure a révélé des économies conséquentes qui peuvent être obtenues juste en appuyant sur deux boutons par broyeur : un pour « arrêter » avant le déjeuner et un pour « démarrer » après le déjeuner.

Coûts d'exploitation pour de gros moteurs

On devrait toujours connaître le coût d'exploitation des gros moteurs pour diverses applications. Dans une installation, un moteur de 100 ch était utilisé pour pomper de l'eau dans un étang de retenue et l'acheminer à une trentaine de mètres de là, où l'eau était utilisée pour refroidir le processus. Le moteur tournait en permanence pendant le fonctionnement de l'usine. D'autres options étaient envisagées pour cette eau de refroidissement. La question à laquelle il fallait répondre pour déterminer l'amortissement avant de pouvoir prendre une décision était : « Combien cela coûte-t-il de faire fonctionner le système de pompe actuel ? » En enregistrant les kilowatts consommés par le moteur et le nombre d'heures de fonctionnement pendant un cycle de l'usine, il a été déterminé que le moteur de 100 ch fonctionnait presque toujours à sa capacité complète de 100 ch. Cela coûtait environ 33 241 $ par an à l'entreprise. Les décisions opérationnelles ont alors été de remplacer le système existant par une conception de moteur et de pompe plus efficace.

Mais pourquoi ne pas se reposer uniquement sur les données des plaques signalétiques pour déterminer le coût de fonctionnement d'un moteur ? Après tout, les moteurs répondant à la norme NEMA portent des indications obligatoires, notamment leur puissance et leur efficacité. Pour répondre à cette question, sachez que les moteurs ne fonctionnent que rarement selon les spécifications indiquées sur la plaque signalétique. Attendez-vous à ce que les coûts d'exploitation réels varient.

Par exemple, un moteur 100 ch, efficacité standard, triphasé, de 460 volts qui fonctionne à pleine charge pendant 8 760 heures par an, coûtera probablement à peine un peu plus de 48 000 $ par an pour un tarif de 0,10 $/kWh. Mais, qu'en est-il si le moteur ne fonctionne pas toujours à pleine charge ? Le coût d'exploitation totale peut alors chuter significativement. Le meilleur moyen de savoir et de mesurer et d'enregistrer les données. Ensuite, il faut analyser les données et déterminer la valeur réelle en dollars de la contribution du moteur à la facture d'énergie. Selon l'application, un tel moteur peut permettre d'effectuer des économies d'énergies importantes avec l'utilisation d'un variateur de fréquence.

Mesures moyennes toutes les 10 secondes sur un intervalle d'une minute
Watts moyens consommés par le moteur sur les 10 secondes précédentes

HeureTotal de puissance active minimum (Watts)Total de puissance active moyen (Watts)Total de puissance active maximum (Watts)
08:10:07 0 ms32110,23832097,15232031,729
08:10:17 0 ms32064,44132090,61132142,949
08:10:27 0 ms32097,15232103,69532129,865
08:10:37 0 ms32097,15232103,69532149,492
08:10:47 0 ms32090,61132123,32232123,322
08:10:57 0 ms32084,06832110,23832136,408

Informations de l'enregistreur de données importées sur une feuille de calcul pour analyse. Le moteur 100 ch de la pompe centrifuge, à charge pleine, devrait consommer environ 80 000 watts (80 kW). Le nombre de 32 000 watts (32 kW) indique que le moteur n'a qu'une charge partielle, qu'il fonctionne de façon inefficace et qu'il peut qualifier pour l'utilisation d'un variateur de fréquence, ce qui pourrait entraîner des économies d'énergies importantes.

Le coût de l'éclairage

L'éclairage est l'un des plus gros consommateurs d'énergie électrique dans la plupart des installations commerciales et industrielles. Par exemple, le coût annuel d'éclairage d'une installation industrielle de 15 000 m² est de 85 030 $. Ces quantités d'argent peuvent être réduites rapidement et considérablement, si vous savez où réaliser les plus grosses économies. Beaucoup d'options d'éclairage sont disponibles et sélectionner l'éclairage approprié nécessite des prises de décisions intelligentes.

La question devient : « Combien cela coûte-t-il de garder ces lumières allumées ? » Ensuite, à l'aide de données publiées, des estimations peuvent être réalisées pour des systèmes de remplacement plus récents et plus efficaces. Vous pouvez faire des estimations relativement précises en comptant les appliques, en identifiant les puissances en watts et les types des lampes, en prenant en compte le fonctionnement du ballast et en connaissant les heures actuelles où les lumières sont allumées. Néanmoins, pour prendre les bonnes décisions, il est possible d'obtenir des données rapides et précises à l'aide de simples mesures avec une pince multimètre AC sur les circuits d'éclairage en question.

Par exemple, un éclairage fluorescent est resté allumé dans une installation commerciale pendant de longues périodes pour une raison qui est considérée comme bonne. Une idée reçue veut qu'on économise plus d'énergie en laissant un éclairage fluorescent allumé plutôt qu'en l'éteignant. C'est vrai jusqu'à un certain degré, car les économies sont imputables au fait de ne pas créer le petit courant de démarrage lorsqu'on allume ces lampes. En outre, allumer et éteindre excessivement les lampes, par exemple plusieurs fois par jour, peut réduire leur durée de vie. Le ministère de l'énergie des États-Unis préconise, en règle générale, d'éteindre les lampes fluorescentes dès lors que la pièce est inoccupée pendant plus de quinze minutes. Néanmoins, dans certaines régions du pays, ce nombre peut descendre à cinq minutes, si les coûts de l'énergie sont élevés.

Il est très facile d'utiliser une pince multimètre AC et de mesurer la tension et le courant fournis sur un circuit d'éclairage pour obtenir rapidement des nombres précis. Vous pouvez faire un rapide calcul afin de déterminer les coûts pour faire fonctionner ce circuit d'éclairage. Mais, que se passe-t-il si vous pensez que les lumières sont éteintes à certains moments, alors que ce n'est en fait pas le cas ? Après tout, vous avez placé un panneau rappelant aux employés d'éteindre l'éclairage de tâche sur leur poste de travail à la fin de leur journée. Vous ne serez probablement pas surpris que le courant électrique et les kW ne retombent pas à zéro sur ces circuits d'éclairage à la fin de la journée. Alors, combien les lampes que quelqu'un a oublié d'éteindre vous coûtent-elles ? Vous ne le saurez pas tant que vous ne le mesurez pas. Ensuite, placez un panneau présentant aux employés la quantité d'argent associée aux dépenses en éclairage et vous serez sûr de capter leur intérêt.

Le coût horaire pour faire fonctionner un équipement

Parfois, les responsables des opérations et de l'installation aiment simplement savoir combien coûte le fonctionnement de tel équipement par heure. Ces informations doivent être fournies à pleine charge, avec une charge de 90 %, de 80 %, etc. Les données peuvent être ensuite extrapolées par les responsables pour prendre des décisions opérationnelles. « Et si j'utilisais la presse n° 5 sur ce projet, au lieu de la presse n° 3 ? Laquelle me permet de faire le même travail pour moins d'argent ? » Une question honnête mérite une réponse concrète.

Il est facile de regarder la facture d'électricité et de savoir qu'elle a été la charge pour le mois. Gérer et réduire cette facture est le but de la gestion d'énergie et nécessite la coopération de tout le personnel de l'installation. Pour prendre des décisions intelligentes, vous devez savoir où est utilisée l'énergie électrique chaque mois. Vous devez mesurer et enregistrer les données d'énergie sur chaque équipement et système électrique majeur. Utilisez un enregistreur de qualité d'énergie pendant au moins un cycle de l'installation (ou plus) est l'idéal. Déterminez les coûts horaires et annuels de fonctionnement des équipements. Conservez une trace de ces données et gardez-les facilement accessibles ; connaissez les coûts nécessaires au fonctionnement de vos équipements. Il est bien plus confortable de prendre des décisions basées sur des faits que sur des estimations et de « meilleures suppositions ».