2. La conservation des ressources naturelles est un
objectif fondamental et l’accroissement de l’efficacité
énergétique un des principaux objectifs des politiques
européenne et nationale.
L’usage des équipements de compensation d’énergie
réactive constitue un gisement d’économies, disposition
qui réduirait sans délai et sensiblement la consommation
énergétique et donc les émissions de CO2
.
Avec la compensation d’énergie réactive d’une
installation, il est possible d’obtenir une situation dans
laquelle seule la puissance active (utile) est transportée,
tant dans les réseaux de transport et de distribution que
dans les réseaux des clients.
Accroître l’efficacité énergétique
par la compensation
d’énergie réactive
3. Des enjeux majeurs
Dans l’intérêt de tous
Quelques chiffres
Producteur, transporteur,
distributeur d’énergie, client
final : chaque acteur du monde
électrique peut tirer bénéfice de
cette solution technologique. Il y
a convergence d’intérêt tout au
long de la chaîne de valeur :
• Réduction des pertes
d’énergie par effet Joule par la
diminution de l’intensité dans
les conducteurs en amont du
système de compensation.
• Réduction des chutes de
tension en bout de ligne.
• Augmentation de la puissance
active disponible pour une
même installation.
• Limitation des appels d’énergie
sur le réseau en incitant les
utilisateurs à bien compenser
toute l’année.
• Régulation de la compensation
des grosses unités à un seuil
adapté en fonction des besoins
du distributeur.
• Suppression de la facturation
d’énergie réactive.
Le délai de retour sur inves-
tissement d’un équipement de
compensation de réactif est
généralement de 12 à 18 mois.
Par ailleurs, des avantages fis-
caux sont prévus pour permettre
l’amortissement des matériels
destinés à économiser l’énergie.
Un modèle de calcul pour les
pertes dans les réseaux de trans-
port et de distribution ainsi que
pour les réseaux de l’industrie et
des services a été établi sur la
base d’hypothèses retenues par
la Commission Européenne.
Le calcul montre qu’en relevant le
facteur de puissance cos φ à 0,95,
la compensation d’énergie réactive
se traduit au plan européen par
un potentiel d’économies d’énergie
de 48 TWh par an. Ce potentiel
s’appuie sur une hypothèse mi-
nimale et ne peut que s’accroître
dans le temps.
Que représente exactement une
augmentation de l’Efficacité
Energétique de 48 TWh ?
48 TWh =
4 100 000
13 600 000
4444
15
4
ménages (consommation d’énergie)
générateurs éoliens
tonnes équivalent pétrole
tonnes de CO2
centrales au gaz
centrales nucléaires
19 000 000
4. Principe
Le bilan
de puissance
Certains appareils électriques,
notamment les moteurs à
courant alternatif, absorbent
à la fois de la puissance active
et de la puissance réactive. La
puissance active est transformée
en puissance mécanique utile,
tandis que la puissance réactive
assure le maintien du champ
magnétique dans les bobinages.
Cette puissance réactive est
transférée dans les deux
directions entre le générateur
et la charge.
L’addition vectorielle de la
puissance active P et de la
puissance réactive Q donne la
puissance apparente S.
Les producteurs d’électricité et
les opérateurs de réseaux doivent
transmettre cette puissance
apparente et la rendre disponible.
En conséquence, les générateurs,
transformateurs, lignes
électriques, appareillages, etc.
doivent être dimensionnés pour
une puissance plus importante
que si la charge absorbait
seulement une puissance active.
Sans compensation
d’énergie réactive
Considérons un moteur triphasé développant une
puissance active de 500 kW et caractérisé par un cos φ
égal à 0,7. En l’absence de compensation, le bilan de
puissance est le suivant :
Puissance active P : 500 kW (utile)
Puissance réactive Q : 510 kvar (inductif)
cos φ : 0,7
Puissance apparente S : 714 kVA (délivrée)
Pour une puissance mécanique du moteur égale
à 500 kW, le réseau électrique doit assurer la
disponibilité 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
+ Q2
Puissance active : P = S. cos φ
Puissance réactive : Q = S. sin φ
Exemple
φ
P (kW)
Q (kvar)S(kVA)
Génération
d’électricité
Moteur
Energie active
Energie réactive
facturée par le
distributeur
714 kVA
500 kW
510 kvar
5. Le facteur de puissance cos φ peut être corrigé par
l’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 égale
à 500 kW, mais sa puissance réactive est partiellement
compensée par la puissance réactive capacitive fournie
par 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) : 0,95
Puissance réactive résultante : 165 kvar
Puissance apparente S’ : 526 kVA (délivrée)
Le réseau d’alimentation ne doit plus fournir
qu’une puissance apparente égale à 526 kVA, soit
105% de la puissance active utile. La compensation
d’énergie réactive a permis de réduire de 26% la
puissance à transmettre.
La mise en oeuvre d’une
compensation d’énergie réactive
se décline généralement de la
façon suivante :
• Analyse des factures du
fournisseur d’énergie et
identification du montant de la
prime sur l’énergie réactive
• Prise de mesures et
analyse des paramètres
d’exploitation en différents
points de l’installation :
courants, tensions, puissance,
harmoniques, etc.
• Analyse de la structure du
réseau et des cycles de
fonctionnement des charges
• Détermination du besoin
de régulation des batteries
de condensateur et, dans
l’affirmative, choix du mode de
régulation : électromécanique
ou électronique
• Dimensionnement de la
batterie de compensation avec
prise en compte du degré de
pollution harmonique pouvant
impliquer un équipement
complémentaire de filtrage
• Mise en service et mesure
de l’impact des équipements
installés
Avec compensation
d’énergie réactive
Mise en œuvre
φ
P
Q
S
Comment obtient-on ces valeurs ?
La puissance réactive inductive du moteur
est compensée par la puissance réactive
capacitive Qc
. La puissance apparente est
ainsi réduite de S à S’.
Qc
S’
QRÉSULTANTE
Génération
d’électricité
Moteur
Aucune énergie
réactive facturée
345 kvar
526 kVA
Batterie de
condensateurs
Energie active 500 kW
165 kVAR
6. Réalisations-type
Exemple de coffret de
compensation décentralisé
Régulateur
Exemple de bloc
condensateurs
de compensation
Contacteurs
Condensateurs
Les systèmes de compensation d’énergie réactive sont installés
soit à proximité de la distribution générale (pour une compensation
centralisée) soit à proximité des charges fortement inductives
(pour une compensation décentralisée).
7. Les systèmes de compensation
d’énergie réactive basse tension,
bien que faisant partie intégrante
de l’installation électrique d’un
bâtiment, doivent être considérés
comme des unités autonomes.
Connectés à l’installation
existante, les systèmes
doivent pouvoir être remplacés
rapidement sans adaptation.
Par ailleurs, les systèmes de
compensation d’énergie réactive
sont de technologie éprouvée
et font l’objet d’essais de type
qui en valident la conformité et
les performances, notamment
en s’appuyant sur la famille de
normes iec en 61 439.
Exemple d’armoire de
compensation centralisée
Une technologie éprouvée
