Le contexte énergétique mondial est devenu de plus en plus complexe au cours des dernières décennies. Face à l’augmentation des prix des combustibles fossiles qui sont en voie d’épuisement, à la crise économique et aux nouvelles politiques environnementales internationales, les entreprises sont obligées de réduire leurs déchets énergétiques et de contrôler leur consommation.
En France, la consommation énergétique du secteur industriel représente environ 21%, soit un cinquième de la consommation finale d’énergie. Il s’agit du troisième secteur le plus consommateur d’énergie après celui du bâtiment et du transport.
Il existe plusieurs solutions d’optimisation énergétique dans l’industrie et qui peuvent améliorer votre productivité.
Focus sur ce sujet !
Pourquoi miser sur l’efficacité énergétique dans l’industrie ?
L’optimisation énergétique peut être définie comme un concept visant à utiliser (ou ne pas utiliser) l’énergie dans un environnement bâti, dans le but de maximiser les avantages pour l’entreprise et pour l’environnement.
Les industries consomment beaucoup d’énergie, mais souvent de manière inefficace, et elles sont l’une des principales responsables des émissions de gaz carbonique.
Pourtant, les industries contribuent de façon importante à la croissance économique. Il n’y a aucun conflit inhérent entre l’efficacité énergétique et la croissance économique d’une entreprise. Une installation industrielle en bonne santé doit être gérée de façon générale, plus durable et, donc plus concurrentielle. De plus, l’optimisation énergétique dans l’industriel se traduit souvent par une plus grande fiabilité et rentabilité.
Les gestionnaires d’entreprises industrielles cherchent de plus en plus des moyens d’améliorer l’efficacité et la rentabilité et de leurs activités. Certains privilégient l’utilisation des matériaux, la réduction des coûts de main-d’œuvre ou l’amélioration de l’efficacité de la production. D’autres privilégient la réduction des pertes énergétiques ou l’utilisation des sources d’énergies renouvelables.
Le fait est que tous ces éléments sont interdépendants. L’efficacité énergétique dans une entreprise doit donc être considérée d’une manière systémique.
L’analyse systémique, une mesure prometteuse en faveur de l’économie d’énergie
Les industriels doivent améliorer autant que possible les performances de chaque système, des moteurs électriques aux chaudières à vapeur, en passant par les compresseurs d’air, l’isolation, etc. Et sachez que beaucoup d’entre eux ne parviennent pas à exploiter les avantages qui en découlent.
La plupart des professionnels se contentent de se concentrer exclusivement sur certains composants particuliers qui composent un système. Dans le cadre du programme de recherche menée dans plusieurs pays (Chine, Royaume-Uni et États-Unis), il a été prouvé que cette pratique n’offre qu’un potentiel d’amélioration de 15% de l’efficacité énergétique, contre une augmentation de 20 à 50% pour l’amélioration des systèmes complets.
De plus, il faut noter que les délais de retour sur investissement des projets d’optimisation des équipements et procédés sont généralement courts, de quelques mois à trois ans.
La question est donc de savoir ce que vous pouvez faire pour accroître l’efficacité énergétique de votre entreprise.
Pour répondre à cette question, notons que la consommation d’énergie peut être optimisée de différentes manières, y compris par des économies et des investissements technologiques.
Comment mettre en œuvre une approche systémique d’optimisation énergétique ?
Une étude menée par l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) rapporte que le secteur industriel peut économiser environ 20% d’énergie d’ici 2030. Pour ce faire, les industriels doivent respecter 4 étapes.
Premièrement, vous devez réaliser un examen approfondi de votre système énergétique. En d’autres termes, vous allez faire un inventaire de tous les flux d’énergie (qu’il s’agisse de flux chauds ou froids) nécessaires pour le bon fonctionnement de vos équipements et processus.
Deuxièmement, vous allez analyser tous les flux thermiques tels que le débit, la température, la capacité thermique ou encore la pression de vos installations afin de déterminer les besoins réels que sa consommation en énergie de votre site industriel.
La troisième étape consiste à utiliser la méthode dite de pincement. Ce concept a été développé en 1979 par Bodo Linnhof, professeur à l’Université de Manchester (Angleterre). Son but est d’examiner les interactions entre tous les flux pour déterminer le domaine où se trouve l’énergie maximale récupérable. De ce fait, vous pourrez donc localiser la zone où vous devriez mettre en œuvre vos solutions de récupération de chaleur ou d’optimisation énergétique.
D’une manière générale, l’analyse systémique tente donc d’identifier le potentiel d’économie d’énergie maximal que vous pouvez exploiter au sein de votre site industriel et de déterminer les technologies pouvant être mises en place pour atteindre votre objectif. D’une manière générale, cette étape nécessite la définition de l’Énergie Minimale Requise (EMR) et du potentiel de récupération de chaleur.
Ainsi, vous pourrez avoir des installations et procédés qui fonctionnent mieux, qui consomment moins et qui exploitent au mieux l’énergie consommée.
Les étapes à suivre pour un audit energétique
Pour réaliser un audit énergétique, vous devez faire appel à un spécialiste.
Dans un premier temps, il visitera votre site et vous posera des questions à propos de vos systèmes de gestion des installations. Ensuite, il inspectera vos systèmes d’éclairage, de climatisation, de chauffage et de ventilation, de réfrigération, de compresseurs d’air et tout autre élément qui utilise de l’énergie.
Selon le type de diagnostic réalisé, l’auditeur peut relever certaines mesures comme la température de l’eau de chauffage, la pression fournie par certains équipements, le niveau d’éclairage de vos lampes, etc.
Enfin, un rapport de vérification énergétique vous sera remis, contenant habituellement une description des installations trop énergivores, un bilan énergétique et une présentation des mesures à prendre.
Le rapport devrait donc comprendre :
- Une description des conditions existantes
- Une description des mesures proposées
- Les économies d’énergie pouvant être réalisées
- Le coût prévu de la mise en œuvre de l’optimisation énergétique
- De simples mesures d’ajustement ou d’autres mesures financières comme le retour sur investissement du capital investi ou l’amélioration du cycle de vie des nouveaux équipements qui seront mis en place.
Bien entendu, certaines actions prendront des dizaines d’années pour être rentables. Mais pour d’autres, l’amortissement du capital investi pourrait se faire dans les mois qui suivent.
Une fois la vérification en main, vous pouvez prendre de bonnes décisions quant à l’endroit où investir votre argent pour l’efficacité énergétique.
Optimisation énergétique dans l’industrie : les différentes solutions
Amélioration de la gestion des ressources de base comme l’eau et l’électricité, adoption de nouvelles habitudes de consommation au travail, adoption des équipements plus économes en énergie, etc.
Voici quelques conseils qui vous permettront d’optimiser l’efficacité énergétique de votre entreprise.
Améliorer l’isolation
L’isolation thermique est l’un des moyens les plus efficaces d’optimiser l’efficacité énergétique d’un bâtiment industriel. L’isolation étant l’enveloppe du bâtiment, elle aide à maintenir la chaleur à l’intérieur et à le rafraichir en été.
Une meilleure isolation permet d’améliorer le confort et d’économiser l’énergie. Elle peut également ajouter d’autres avantages comme la création d’un pare-vapeur ou d’une barrière acoustique.
Les isolants performants, que ce soit pour les murs, les toits ou les combles, utilisent souvent des produits recyclés comme les bouteilles de verre recyclées, la fibre de cellulose fabriquée à partir de papier recyclé, le polystyrène expansé, etc. Le recours à ces matériaux vous permet de réduire la quantité de déchets qui sont nocifs pour l’environnement.
Dans la foulée, vous pouvez envisager un aménagement paysager, en plantant des arbres au sein de votre site industriel pour offrir de l’ombrage pendant les périodes estivales. Il existe actuellement divers types de plantations appropriées qui peuvent faire office de brise-vent ou pour créer des espaces extérieurs attrayants. Cette solution peut réduire la charge thermique supplémentaire de vos bâtiments.
Spécifier des systèmes de CVC et d’éclairage efficaces
Les ingénieurs de nos jours sont capables de déterminer et de dimensionner vos systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et équilibrer la chaleur dégagée par vos systèmes d’éclairage, en installant des solutions éco-énergétiques.
La combinaison d’une technologie d’éclairage efficace, de systèmes de commandes polyvalentes et d’équipements CVC sophistiqués offre de nouvelles opportunités qui améliorent la performance globale de vos bâtiments.
Il est par exemple plus intéressant d’utiliser des lampes LED pour les usages commerciaux. Ces lampes représentent l’une des tendances technologiques actuelles, mais elles peuvent aussi réduire les coûts énergétiques globaux, d’autant plus qu’elles ont une durée de vie plus allongée comparée à celles incandescentes.
À noter que la composante CVC et le système d’éclairage sont interdépendants. En mettant en œuvre des solutions performantes, vous pouvez augmenter d’au moins 30% l’efficacité de vos bâtiments.
Surveiller la consommation d’énergie
Il est évident que lorsque vous allumez vos équipements industriels, les consommations d’énergie vont augmenter.
Mais là encore, il existe une solution pour optimiser la consommation énergétique. Au lieu d’allumer simultanément vos machines en début de journée, pensez par exemple à faire cela par étapes.
De ce fait, elles ne consommeront que l’énergie dont elles ont réellement besoin. Il convient donc de collecter et d’analyser les données en temps réel afin d’identifier les éventuelles pertes d’énergie et d’ajuster leurs temps de fonctionnement pour réaliser des économies de coûts globales.
Investir dans un système d’air comprimé
Investir dans un système d’air comprimé performant peut vous permettre d’économiser de l’argent sur le long terme. Un système fiable est un essentiel pour votre entreprise, à condition que le système vérifie fréquemment la présence de fuites et d’autres problèmes techniques.
Aux États-Unis, par exemple, près de 3,2 milliards de dollars par an sont perdus à cause d’une utilisation inefficace du système d’air comprimé. En effet, près de 50% de l’air comprimé produit sont gaspillés, dont 33% résultent des fuites et 10 % d’une utilisation inappropriée. De même, selon le président du groupe Utilities Performance, Olivier Barrault, l’air comprimé est présent dans 90% des ateliers français qu’il soit utilisé pour actionner, emballer, peindre, souffler, soulever, sabler, etc. alors que le taux de fuite peut même dépasser 50% pour ce genre d’installation.
Un logiciel fiable vous permet de mesurer et localiser ces fuites éventuelles. Il vous suffit de mettre en œuvre des indicateurs de performance-clé comme la puissance, la pression, le débit et le point de rosée et de faire appel à un spécialiste pour reconnaître le gaspillage d’énergie et éviter les pertes d’énergie et d’argent.
Privilégier les énergies renouvelables
Sur ce point, les possibilités sont énormes. Vous pouvez exploiter les énergies vertes pour réduire les consommations et optimiser l’efficacité énergétique de votre entreprise industrielle.
N’hésitez pas à utiliser des solutions photovoltaïques pour transformer l’énergie solaire en électricité. Si possible, exploitez également la force du vent pour faire fonctionner vos générateurs. Sinon, vous pouvez combiner ces solutions avec la géothermie qui utilise la chaleur terrestre pour produire de la chaleur, la biomasse, ou encore profiter de la force motrice de l’eau pour faire fonctionner vos équipements et faire baisser leur consommation électrique.
Comme vous pouvez le constater, le fait d’installer des solutions plus économes en énergie, telles qu’un compresseur d’air, un système photovoltaïque, etc., est essentiel. Mais pour proactif, vous devez aussi miser sur la surveillance du fonctionnement et des dépenses énergétiques de vos équipements et procédés.
Utiliser un logiciel efficace pour l’optimisation énergétique dans l’industrie
Vous pouvez aussi récolter plus de bénéfices, en optimisant vos lignes de production. Vous devez très bien savoir qu’il suffit d’une petite fuite non détectée ou ignorée pour couler un gros navire. De même, quelque chose d’aussi minime comme une fuite au niveau du compresseur d’air ou une isolation mal conçue peut effacer une partie importante de l’efficacité énergétique et de votre entreprise.
Pensez à adopter une approche systémique pour améliorer l’efficacité de vos procédés industriels, tant au niveau de la conception que de l’exploitation. Le but étant d’analyser les différents processus dans son ensemble, au lieu de considérer des opérations individuelles de façon indépendante. Non seulement cette méthode peut être utilisée pour réduire la consommation d’énergie, en augmentant par exemple la récupération de chaleur, mais aussi pour maximiser le rendement énergétique au fil du temps, en intégrant par exemple les nouvelles technologies.
C’est là que le logiciel d’analyse de l’efficacité énergétique, Clarity, entre en jeu.
Ce logiciel a été conçu pour collecter, analyser, modéliser et simuler les flux et pertes d’énergie sur l’ensemble de vos installations. Il pourrait être utilisé par les ingénieurs pour les aider à déterminer comment vos machines peuvent fournir les meilleurs rendements, tout en minimisant les pannes, c’est-à-dire les arrêts de travail et les coûts supplémentaires liés aux réparations. Par ailleurs, sachez qu’une évaluation complète de vos installations peut vous aider à franchir découvrir les possibilités d’optimisation qui vous permettront d’économiser de l’argent.
Se faire accompagner par des spécialistes de la performance énergétique
Pour une meilleure optimisation énergétique de vos installations, le fait d’acquérir un logiciel avec de nombreux rapports et tableaux de bord ne vous sera pas utile si vous ne savez pas interpréter les données.
Quelle que soit la solution que vous allez entreprendre, vous devez passer par une analyse de la situation existante et vous aurez donc besoin de l’intervention d’un spécialiste qui connaît tous les usages et qui dispose d’une expérience solide dans le domaine.
D’ailleurs, depuis le 5 décembre 2015, les grandes entreprises de plus de 250 salariés ont l’obligation de procéder à un audit énergétique et justifier à tout moment de l’avoir fait selon les exigences de la norme NF EN 16247. L’audit doit dater de moins de 4 ans et être certifié ISO 50 001. Par ailleurs, il doit porter au moins sur 80 % des factures énergétiques.
Le concept
Vous envisagez de réaliser une vérification énergétique ?
Vous avez l’impression que quelque chose ne va pas, ou bien que quelque chose ou pourrait être mieux, dans la façon dont votre entreprise utilise l’énergie ? Vous dépensez trop d’argent chaque mois pour vos factures énergétiques et votre usine de fabrication laisse une énorme empreinte carbone qui fait fuir vos clients soucieux de la durabilité ? Etc.
L’audit énergétique est une procédure dont le but est de recueillir les informations sur tous les modèles de consommation d’énergie de vos équipements et procédés industriels.
En fonction des informations obtenues lors de cette opération, le spécialiste dans le domaine pourra évaluer l’efficacité énergétique de votre site industriel et déterminer les moyens de l’augmenter. En même temps, il doit être capable d’obtenir les informations concernant la consommation d’énergie réelle de vos activités industrielles ou commerciales et de quantifier les gains d’efficacités que vous pouvez avoir après la mise en œuvre des solutions.
Études de cas d’optimisation énergétique dans l’industrie
Une étude de l’Association française de normalisation (AFNOR) en 2014 rapporte que les entreprises certifiées ISO 50001 ont pu économiser jusqu’à 22% leur consommation énergétique et d’augmenter jusqu’à 35% leur performance énergétique, avec un ROI inférieur à deux ans.
Ceci signifie qu’une réflexion globale peut être apportée pour optimiser le fonctionnement des équipements et procédés industriels via l’analyse des surconsommations et des dysfonctionnements. C’est ce que prouve, entre autres, le procédé d’optimisation du cycle de démarrage des unités de production réalisé par Crowley Carbon. Cette entreprise basée en Irlande propose des équipements performants comme le bouilleur Thermal Server qui permet aux industriels de réaliser jusqu’à 884,9 d’économies d’énergie. De plus, c’est une solution plus respectueuse de l’environnement puisqu’elle utilise la chaleur résiduelle provenant de la géothermie ou de la fabrication pour fournir de l’eau chaude à faible coût.
Grâce à l’utilisation du logiciel Clarity, basée sur la combinaison d’intégration de l’internet des objets IoT et l’analyse des données, il est possible d’ajuster et d’optimiser le fonctionnement du bouilleur Thermal Server. Lorsque cet équipement a été installé dans l’usine de Dawn Meats, dans le comté de Mayo (Irlande), l’analyse des données a permis de déterminer que le site produisait trop d’eau chaude. 1 km de canalisations a été donc ajouté pour acheminer l’eau vers un site voisin. Même si l’installation a coûté près de 500 000 euros, les économies qui ont pu être réalisées étaient de l’ordre de 250 000 euros, c’est-à-dire que l’amortissement s’est fait en seulement deux ans.
Il existe actuellement de nombreux outils de mesure qui permettent de connaître les besoins réels de votre site industriel. Un exemple concret est la mesure adoptée par l’usine SKF de Fontenay-le-Comte en Vendée. Cette usine de fabrication de roulements à billes a mis en place un système de diagnostic et d’analyse des données, en installant des débitmètres sur son système d’air comprimé. Selon son responsable méthodes et services généraux, Jean-Paul Nières, cela a permis d’enregistrer tous les jours les données par secteur de production et d’ajuster la production de fluides, en réduisant la pression du compresseur de 1 bar, sa consommation électrique a pu être réduite de 10%.
Conclusion
L’efficacité énergétique est devenue cruciale en raison de l’augmentation des coûts énergétiques et de la nécessité de réduire l’impact environnemental des industriels. En effet, la réduction de la consommation d’énergie leur permet de réduire les coûts d’exploitation, mais elle peut aller encore plus loin.
Si la consommation énergétique dans l’industrie a été traditionnellement considérée comme un poste de dépense à contrôler et une facture à payer, les entreprises de nos jours ont mûri dans une nouvelle perspective et réorientent leurs stratégies, leurs équipements et procédés de fabrication vers une solution plus respectueuse de l’environnement, mais qui offre aussi un meilleur retour sur investissement.
Étant donné que les grandes entreprises peuvent actuellement savoir où se trouvent exactement les postes de consommation à suivre et ceux qui peuvent être optimisés et faire de l’énergie un ingrédient dans leurs recettes.