Un moteur synchrone pour améliorer le rendement

La société SEMEA, qui emploie 45 personnes, gère la production et la distribution d’eau pour l’agglomération du Grand Angoulême (16 communes - 110 000 habitants). Elle souhaitait remplacer un groupe constitué de deux moteurs et d’une pompe, qui servait à l’alimentation du château d’eau de Ruelle sur Touvre (4000 m3). Elle s’est pour cela adressée à l’entreprise LEROY-SOMER et au constructeur de pompes FLOWSERVE, qui ont suggéré la recherche d’une solution de meilleur rendement énergétique.

Didier HEISSAT, responsable commercial du constructeur FLOWSERVE à Nantes explique: «Avec la société LEROY-SOMER, nous avons tout d’abord fait une analyse. Nous souhaitions vérifier que nous pouvions optimiser le résultat hydraulique en fonction de la courbe de réseau. Chaque installation hydraulique a, en effet, un fonctionnement propre qui dépend de l’ensemble constitué par la pompe, les vannes, les clapets et les pertes de charge dans les tuyaux. Pour pouvoir améliorer le rendement énergétique, il faut des courbes de pompe et de réseau qui ne soient pas trop plates. Pour la société SEMEA, nous avions un réel potentiel, même si, au départ, il ne paraissait pas très élevé. En fonction de ces résultats, nous avons décidé d’intégrer une nouvelle pompe plus performante. Ainsi, nous avons sélectionné un modèle 300LNN600 qui s’inscrit dans nos démarches d’éco-design, en utilisant la technologie à plan de joint. Sa capacité est de 500 à 1100 m3/h. Nous avons aussi établi le meilleur régime moteur en fonction de celle-ci et du réseau».

 

 

Une configuration optimisée par des simulations

«De son côté, l’entreprise LEROY-SOMER a remplacé les deux moteurs par un unique moteur synchrone à aimants permanents PLSRPM 315 de puissance 350 kW, dont la vitesse de rotation est de 1500 tours/min. Nous avons aussi fait le choix de le commander par un variateur POWERDRIVE MDS 470T pour gérer au mieux les régimes variables, même si, dans le cas de la société SEMEA, nous sommes le plus souvent en régime continu. Cette configuration est le résultat des analyses et des simulations que nous avons menées. En parallèle, des essais complets ont été effectués avec FLOWSERVE pour définir le point optimum du rendement de la pompe», explique Pierre-Emmanuel Sarre, président de la division systèmes d’entraînement.

Face aux résultats présentés, SEMEA a opté pour cette solution d’entraînement: «Nous avions la possibilité de procéder à un simple remplacement des composants en fin de vie. Nous avons préféré nous diriger, pour des raisons environnementales et économiques, vers une solution plus optimisée, même si cela a impliqué un temps d’étude et de réalisation plus long. La consommation énergétique est réduite de 10 % par m3 transféré. La pompe assure, en plus, un débit d’eau supérieur de 15 %, ce qui nous permet de mieux profiter des 8 h en «tarif de nuit». Ainsi, nous gagnons 2 h au «tarif de jour». Au total, le surcoût lié à la vitesse variable sera amorti en 14 mois. Je considère que c’est un succès et que cela nous amène à envisager la même démarche pour d’autres machines tournantes de la société», constate Michel LABET, responsable production au sein de la société SEMEA.

 

 

Une consommation énergétique optimisée

L’optimisation de la consommation énergétique est une priorité pour LEROY-SOMER. Pierre-Emmanuel Sarre l’explique: «Les enjeux économiques et environnementaux sont conséquents: le respect des normes, la diminution du CO₂, et bien sûr l’optimisation énergétique. Sur dix ans, le coût global d’un système d’entraînement est constitué à 95 % par sa consommation électrique. Le prix d’achat et la maintenance ne représentent respectivement que 2 et 3 %. Chaque cas est particulier et le potentiel de réduction des coûts n’est jamais le même. Notre rôle est d’aider les clients à estimer la possibilité de retour sur investissement. Nous disposons pour cela d’un réel savoir-faire et nous nous appuyons sur des outils logiciels uniques».

«Notre engagement dans cette démarche est fort et nous avons notamment créé un label d’experts (centres de service) en optimisation énergétique des systèmes d’entraînement pour nos partenaires. Ils réalisent sur site des campagnes de mesures, s’engagent sur des propositions, les mettent en œuvre et en assurent leur pérennité. Nous conseillons aussi sur les aides à l’investissement disponibles dans le cadre des économies d’énergie», conclut Pierre-Emmanuel Sarre.

À propos d’Emerson La société Emerson, basée à Saint-Louis, au Missouri (États-Unis), est l’un des leaders mondiaux combinant technologie et ingénierie, afin de proposer des solutions innovantes aux clients des secteurs industriel, commercial et grand public du monde entier. Elle comprend cinq divisions: Process Management, Industrial Automation, Network Power, Climate Technologies et Commercial & Residential Solutions. Son chiffre d’affaires pour l’exercice 2012 s’élève à 24,4 milliards de dollars. (www.emerson.com)

 

Un service qui s’appuie sur des solutions techniques

Ce service s’appuie sur les solutions techniques de l’entreprise LEROY-SOMER, à savoir les moteurs et motoréducteurs à vitesse fixe et à haut rendement, ainsi que sur les variateurs de vitesse comme le Powerdrive, qui gère des puissances jusqu’à 2800 kW. Cette gamme se distingue, entre autres, par sa facilité de paramétrage. «L’utilisation de la vitesse variable permet d’adapter la vitesse des moteurs aux besoins réels des applications. Elle se révèle le plus souvent comme la principale source de réduction de la facture énergétique, dès que l’application nécessite des variations de débit», explique Pierre-Emmanuel Sarre. «Ce sont les cas les plus simples à traiter. Nous ne pouvons pas toujours compter sur la variation de vitesse, car il faut savoir que le variateur augmente la consommation de 3 %. Néanmoins, pour l’ensemble des installations en exploitation, j’estime que dans près d’un cas sur deux, il est pertinent, du point de vue économique, de procéder à un changement du système d’entraînement», précise Didier HEISSAT.

Une combinaison de technologie

Le matériel installé par l’entreprise LEROY-SOMER est issu de la gamme Dyneo®, qui combine l’ensemble des technologies de moteurs à aimants permanents avec celles de la variation de vitesse. Ces solutions, conformes aux évolutions des normes sur les classes de rendement IE, atteignent de très hauts rendements, bien supérieurs à l’IE3 et inégalés sur l’ensemble de la plage de vitesse. Ils permettent des retours sur investissement extrêmement courts. Très compactes, les solutions Dyneo® s’intègrent facilement dans tous les systèmes jusqu’à des vitesses de rotation de 5500 tr/min.

La technologie synchrone à aimants permanents offre des avantages en termes de rendement. Contrairement au rotor du moteur à induction AC, le flux magnétique du moteur Dyneo® n’est pas induit par le stator, mais est directement créé à partir d’une série d’aimants permanents insérés sur le rotor. Dans le cas du moteur asynchrone, la vitesse de rotation du rotor est inférieure à la fréquence du stator. Avec le moteur à aimants permanents, le flux magnétique reste synchrone avec la fréquence induite par le stator. Alors que les pertes rotoriques du moteur asynchrone représentent près du tiers des pertes totales, les pertes du rotor du moteur Dyneo® deviennent négligeables.

La technologie des aimants permanents est maîtrisée depuis longtemps par l’entreprise LEROY-SOMER. Aujourd’hui, elle propose une large gamme, qui va de 0,75 à 600 kW avec des vitesses de rotation de 375 à 5500 tr/min.

À propos de LEROY-SOMER L’entreprise LEROY-SOMER est l’un des leaders mondiaux de systèmes d’entraînement électromécaniques et électroniques, ainsi que d’alternateurs industriels. Filiale du groupe Emerson, cette entreprise française emploie 9300 personnes dans 30 unités de production et 470 points de vente et de service dans le monde. En 2012, la société a réalisé un chiffre d’affaires de 1342 millions d’euros.