Efficacité énergétique des moteurs électriques et variateurs de vitesse

Les moteurs représentent environ 70% de la consommation électrique des utilisateurs industriels. Une grande majorité des moteurs installés sont vieux et obsolètes et provoquent une surconsommation, relativement aux équipements actuels. Le rendement des moteurs et leur efficacité énergétique est au cœur des enjeux.

Au sein de l’Union Européenne, environ 8 milliards de moteurs électriques sont utilisés ce qui représente une consommation de 50% de l’énergie totale électrique Européenne.

Réglementation énergétique UE 2019/1781

Depuis le 1er juillet 2021, une nouvelle réglementation UE 2019/1781 est applicable. Le domaine d’application s’élargit pour répondre à des objectifs et des estimations à 2030 : 

  • Favoriser des économies d’énergie à hauteur de 110 TWh soit l’équivalent de la consommation électrique des Pays Bas
  • Réduire de 40 millions de tonnes / an les émissions de gaz à effet de serre
  • Moteurs à induction à cage d’écureuil
  • Moteurs ouverts et fermés
  • Moteurs à une vitesse, pour vitesse fixe ou application avec variateur de vitesse
  • Fréquence : 50 Hz, 60 Hz et 50/60 Hz
  • Tension nominale : de 50 à 1000 V
  •  Fonctionnement en service continu (S1), S3 ≥ 80%, ou S6 ≥ 80%
  • Jusqu’à 4000 mètres au-dessus du niveau de la mer
  • Moteurs refroidis par eau : 0°C à 32°C
  • Tous les autres moteurs : -30°C à 60°C
  • Température maximale de fonctionnement : jusqu’à 400°C
  • Refroidissement à air : TEFC, TEAO, TEBC
  • Refroidissement à eau : température de l’eau de refroidissement à l’entrée comprise entre 0°C et 32°C
  • Moteurs freins avec frein externe
  • Moteurs protégés contre les explosions : Ex ec, Ex tb, Ex tc, Ex db, Ex dc ou Ex db eb
  • Les moteurs pouvant être équipés d’un variateur de vitesse doivent suivre les mêmes règles que les moteurs sans variateur de vitesse.
  • Moteurs spécifiquement qualifiés pour assurer la sûreté des installations
    nucléaires, tels que définis à l’article 3 de la directive 2009/71/Euratom
  • Moteurs dans des équipements sans fil ou fonctionnant sur batterie
  • Moteurs dans des équipements portatifs dont le poids est porté à la main lors de leur fonctionnement
  • Moteurs dans des équipements mobiles guidés à la main et déplacés lors de
    leur fonctionnement
  • Moteurs dotés de commutateurs mécaniques
  • Moteurs spécifiquement conçus pour les véhicules électriques

WEG vous accompagne

Si vous souhaitez en connaître davantage sur la réglementation UE 2019/1781, retrouvez notre Foire Aux Questions (FAQ), notre guide écoconception ou encore notre webinaire.

Mains tenant un globe sur un fond végétal

Efficacité énergétique, une recherche continuelle

La série de normes CEI 61800-9 donne une vue d’ensemble de l’approche du produit étendu (EPA).

Cette méthode précise :

  • Comment déterminer l’efficacité énergétique des moteurs et de leur équipement de commande associé à tout point de fonctionnement
  • Comment déterminer l’efficacité énergétique du système motorisé dans une application donnée en considérant le temps d’utilisation aux différents points de fonctionnement.

 

Ce texte permet à l’utilisateur de comparer les rendements globaux des produits indépendamment des choix, sur la sélection des composants et de la conception du produit, faits par les fabricants. 

évolution des moteurs WEG à travers le temps

Cette approche de produit étendu devrait permettre d’accroître l’intégration de systèmes d’entraînement plus efficaces et d’atteindre ainsi les objectifs de rendement des moteurs définis par la commission européenne sur la réduction du dioxyde de carbone (CO2).

WEG s’engage à développer la conception de produits et de technologies vertes, en accord avec ses exigences de rendement, de flexibilité et d’innovation.

L’enjeu est de construire des moteurs, des automatismes, à produire des énergies tout en utilisant les ressources de manière responsable: en améliorant les rendements, en consommant moins de carburant et en réduisant les émissions de CO2, les objectifs seront atteints tout en améliorant les conditions de travail.

Economies d'énergie avec les variateurs de vitesse

Lorsqu’un moteur ne fonctionne pas à sa vitesse ou à son couple nominal, le fonctionnement à vitesse variable devient une opportunité pour réaliser des économies d’énergie importantes. Plus la variation de vitesse est importante et meilleures sont le rendement et l’efficacité de l’entraînement électrique de puissance.

variateur de vitesse mw500

En conformité avec le règlement Européen sur l’écoconception, WEG propose une gamme complète de variateurs de vitesse dont les valeurs de rendement dépassent les critères requis par la classe IE2. Lorsqu’ils sont associés à nos moteurs fiables et robustes l’ensemble constitue un système motorisé intégré et performant.

Efficacité énergétique des systèmes à vitesse variable

L’association de moteurs IE2 avec les variateurs WEG, quelques qu’ils soient, permet d’atteindre la classe de rendement IES2. Mais l’utilisation d’autres gammes de moteurs WEG d’efficacité supérieure avec un variateur WEG optimisé permet d’améliorer le niveau de rendement global.

Les classes européennes de rendement énergétiques pour moteurs et variateurs

L’Europe a déterminé plusieurs classes de rendement, avec des points de référence et la détermination de points de fonctionnement intermédiaires, delon les équipements/

• Classes de rendement IE (moteur) – Norme CEI 60034-30-1:2014
• Classes de rendement IE (variateur) – Norme CEI 61800-9-2 : 2017
• Classes de rendement IES, système de puissance électrique – Norme CEI 61800-9-2 : 2017
• CEI 60034-2-3: Prise en compte de l’influence du variateur sur le moteur

L’Indice d’Efficacité Energétique (IEE)

L’analyse du rendement du système motorisé basé sur la méthodologie du profil de l’équipement entraîné permet au fabricant de la machine de déterminer l’index d’efficacité énergétique global de son produit.

Le système motorisé, tel qu’il est défini dans la norme CEI 61800-9-2, comprend tous les équipements nécessaires au contrôle et au fonctionnement du système : moteur ou motoréducteur, variateur de vitesse, démarreur progressif, servomoteur, ensemble contrôle-commande associé ainsi que l’appareillage.

La particularité des systèmes motorisés est l’intégration d’équipements mécaniques : transmission, machine entraînée, etc… qui ne sont pas couverts par la Commission Electrotechnique Internationale (CEI).

La détermination de l’efficacité énergétique d’une application complète nécessite une coopération entre les organismes normatifs de la partie électrique (CEI) et mécanique (ISO). Des travaux allant dans ce sens sont en cours.

La norme CEI 61800-9-1 décrit le principe de l’EPA et la manière dont elle pourrait être utilisée au niveau des organes mécaniques.

L’approche du produit étendu a été développée pour les systèmes moteurs et devrait être à l’avenir élargie à n’importe quel composant d’une application