Plaquette cer -_janvier_10-2010-00083-01-e

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  • 1. LaCOMPENSATIOND’ÉNERGIE RÉACTIVEUne solution éco-performantequi peut immédiatement contribuer à atteindreles objectifs fixés par le Grenelle de l’Environnement
  • 2. La conservation des ressources naturelles est unobjectif fondamental et l’accroissement de l’efficacitéénergétique un des principaux objectifs des politiqueseuropéenne et nationale.L’usage des équipements de compensation d’énergieréactive constitue un gisement d’économies, dispositionqui réduirait sans délai et sensiblement la consommationénergétique et donc les émissions de CO2.Avec la compensation d’énergie réactive d’uneinstallation, il est possible d’obtenir une situation danslaquelle seule la puissance active (utile) est transportée,tant dans les réseaux de transport et de distribution quedans les réseaux des clients.Accroître l’efficacité énergétiquepar la compensationd’énergie réactive
  • 3. Des enjeux majeursDans l’intérêt de tousQuelques chiffresProducteur, transporteur,distributeur d’énergie, clientfinal : chaque acteur du mondeélectrique peut tirer bénéfice decette solution technologique. Il ya convergence d’intérêt tout aulong de la chaîne de valeur :• Réduction des pertesd’énergie par effet Joule par ladiminution de l’intensité dansles conducteurs en amont dusystème de compensation.• Réduction des chutes detension en bout de ligne.• Augmentation de la puissanceactive disponible pour unemême installation.• Limitation des appels d’énergiesur le réseau en incitant lesutilisateurs à bien compensertoute l’année.• Régulation de la compensationdes grosses unités à un seuiladapté en fonction des besoinsdu distributeur.• Suppression de la facturationd’énergie réactive.Le délai de retour sur inves-tissement d’un équipement decompensation de réactif estgénéralement de 12 à 18 mois.Par ailleurs, des avantages fis-caux sont prévus pour permettrel’amortissement des matérielsdestinés à économiser l’énergie.Un modèle de calcul pour lespertes dans les réseaux de trans-port et de distribution ainsi quepour les réseaux de l’industrie etdes services a été établi sur labase d’hypothèses retenues parla Commission Européenne.Le calcul montre qu’en relevant lefacteur de puissance cos φ à 0,95,la compensation d’énergie réactivese traduit au plan européen parun potentiel d’économies d’énergiede 48 TWh par an. Ce potentiels’appuie sur une hypothèse mi-nimale et ne peut que s’accroîtredans le temps.Que représente exactement uneaugmentation de l’EfficacitéEnergétique de 48 TWh ?48 TWh =4 100 00013 600 0004444154ménages (consommation d’énergie)générateurs éolienstonnes équivalent pétroletonnes de CO2centrales au gazcentrales nucléaires19 000 000
  • 4. PrincipeLe bilande puissanceCertains appareils électriques,notamment les moteurs àcourant alternatif, absorbentà la fois de la puissance activeet de la puissance réactive. Lapuissance active est transforméeen puissance mécanique utile,tandis que la puissance réactiveassure le maintien du champmagnétique dans les bobinages.Cette puissance réactive esttransférée dans les deuxdirections entre le générateuret la charge.L’addition vectorielle de lapuissance active P et de lapuissance réactive Q donne lapuissance apparente S.Les producteurs d’électricité etles opérateurs de réseaux doiventtransmettre cette puissanceapparente et la rendre disponible.En conséquence, les générateurs,transformateurs, lignesélectriques, appareillages, etc.doivent être dimensionnés pourune puissance plus importanteque si la charge absorbaitseulement une puissance active.Sans compensationd’énergie réactiveConsidérons un moteur triphasé développant unepuissance active de 500 kW et caractérisé par un cos φégal à 0,7. En l’absence de compensation, le bilan depuissance est le suivant :Puissance active P : 500 kW (utile)Puissance réactive Q : 510 kvar (inductif)cos φ : 0,7Puissance apparente S : 714 kVA (délivrée)Pour une puissance mécanique du moteur égaleà 500 kW, le réseau électrique doit assurer ladisponibilité d’une puissance apparente de 714 kVA,soit 143% de la puissance active utile.Comment obtient-on ces valeurs ?En construction vectorielle :Puissance apparente : S2= P2+ Q2Puissance active : P = S. cos φPuissance réactive : Q = S. sin φExempleφP (kW)Q (kvar)S(kVA)Générationd’électricitéMoteurEnergie activeEnergie réactivefacturée par ledistributeur714 kVA500 kW510 kvar
  • 5. Le facteur de puissance cos φ peut être corrigé parl’installation de condensateurs aux bornes du moteur.On élimine ainsi totalement ou partiellement la puis-sance réactive à délivrer par le distributeur d’énergie.Le moteur absorbe toujours une puissance active égaleà 500 kW, mais sa puissance réactive est partiellementcompensée par la puissance réactive capacitive fourniepar les condensateurs (345 kvar dans notre exemple).Le bilan de puissance devient :Puissance active P : 500 kW (utile)Puissance réactive Q du moteur: 510 kvar (inductif)Puissance réactive capacitive Qc: 345 kvar (capacitif)cos φ (après compensation) : 0,95Puissance réactive résultante : 165 kvarPuissance apparente S’ : 526 kVA (délivrée)Le réseau d’alimentation ne doit plus fournirqu’une puissance apparente égale à 526 kVA, soit105% de la puissance active utile. La compensationd’énergie réactive a permis de réduire de 26% lapuissance à transmettre.La mise en oeuvre d’unecompensation d’énergie réactivese décline généralement de lafaçon suivante :• Analyse des factures dufournisseur d’énergie etidentification du montant de laprime sur l’énergie réactive• Prise de mesures etanalyse des paramètresd’exploitation en différentspoints de l’installation :courants, tensions, puissance,harmoniques, etc.• Analyse de la structure duréseau et des cycles defonctionnement des charges• Détermination du besoinde régulation des batteriesde condensateur et, dansl’affirmative, choix du mode derégulation : électromécaniqueou électronique• Dimensionnement de labatterie de compensation avecprise en compte du degré depollution harmonique pouvantimpliquer un équipementcomplémentaire de filtrage• Mise en service et mesurede l’impact des équipementsinstallésAvec compensationd’énergie réactiveMise en œuvreφPQSComment obtient-on ces valeurs ?La puissance réactive inductive du moteurest compensée par la puissance réactivecapacitive Qc. La puissance apparente estainsi réduite de S à S’.QcS’QRÉSULTANTEGénérationd’électricitéMoteurAucune énergieréactive facturée345 kvar526 kVABatterie decondensateursEnergie active 500 kW165 kVAR
  • 6. Réalisations-typeExemple de coffret decompensation décentraliséRégulateurExemple de bloccondensateursde compensationContacteursCondensateursLes systèmes de compensation d’énergie réactive sont installéssoit à proximité de la distribution générale (pour une compensationcentralisée) soit à proximité des charges fortement inductives(pour une compensation décentralisée).
  • 7. Les systèmes de compensationd’énergie réactive basse tension,bien que faisant partie intégrantede l’installation électrique d’unbâtiment, doivent être considéréscomme des unités autonomes.Connectés à l’installationexistante, les systèmesdoivent pouvoir être remplacésrapidement sans adaptation.Par ailleurs, les systèmes decompensation d’énergie réactivesont de technologie éprouvéeet font l’objet d’essais de typequi en valident la conformité etles performances, notammenten s’appuyant sur la famille denormes iec en 61 439.Exemple d’armoire decompensation centraliséeUne technologie éprouvée
  • 8. Groupement des industries de l’équipement électrique, du contrôle-commande et des services associés11-17 rue de l’Amiral Hamelin - 75783 Paris cedex 16 - France - Tél. : +33 (0) 1 45 05 70 70 - Fax : +33 (0) 1 47 04 68 57 - www.gimelec.frCe document a été élaboréavec le concoursdes membres de la DivisionA20 « Equipements decompensation d’énergieréactive et de filtraged’harmoniques »du Gimélec©GimélecPromotion-Tousdroitsréservés-Editionjanvier2010Créditsphotos:constructeurs,Fotolia,PhovoirDispositions administrativesVers le développement de façonsystématisée d’équipements decompensation d’énergie réactivedans l’ensemble de l’industrieL’analyse et les orientationssuggérées par la CRE(Commission de Régulation del’Electricité) parues au JO du 19juin 2009 (NOR : DEVE0911987V),relative aux tarifs d’utilisationdes réseaux publics de transportet de distribution d’électricité,vont dans ce sens.L’optimisation du facteur depuissance et l’extension dela période de facturation del’énergie réactive de 5 moisà 12 mois, en cohérenceavec les autres pays del’Union Européenne, sont desdispositions qui devraientfavoriser l’adoption généraliséedes dispositifs de compensationd’énergie réactive.Cette disposition constitue unedes propositions du secteurde l’industrie vers la hauteperformance énergétique etenvironnementale. Elle est l’objetd’un chapitre dédié dans le livreblanc GIMELEC intitulé :LIVRE BLANCDes industriels au service del’intelligence énergétiqueÉFFICACITE ENERGÉTIQUEBâtiment – Infrastructures– IndustrieDes propositions concrètes pourla mise en œuvre du Grenellede l’Environnement et du planClimat Energie