Les industries qui utilisent des machines à souder, des moteurs asynchrones ou des fours à arc savent à quel point l’énergie réactive est un enjeu majeur, tant au niveau financier que de la sécurité. Mais qu’entend-on par « énergie réactive » ? En quoi est-elle si mauvaise ? Y a-t-il un moyen d’en atténuer les effets ? Cet article vous apporte des éléments de réponse à propos de l’énergie réactive et son rôle pour l‘efficacité énergétique.
Différencier l’énergie active de l’énergie réactive
L’énergie qui transite par le réseau électrique se divise en deux parties : l’énergie active (Ea) et réactive (Er).
- L’énergie active (qui s’exprime en kWh) est celle qui est utilisée par les appareils électriques pour les faire fonctionner. Ces derniers transforment l’énergie active en puissance mécanique, qui servira à faire marcher l’appareil, et en chaleur (pertes).
- L’énergie réactive (qui s’exprime en kvarh) est utilisée par les circuits magnétiques de l’appareil en question. C’est elle qui crée par exemple le champ magnétique des bobines ou des transformateurs. L’énergie réactive ne sert donc pas à faire fonctionner l’appareil de manière directe. Toutefois, sans elle, celui-ci ne pourrait pas fonctionner.
Quels sont les appareils qui consomment de l’énergie réactive ?
C’est dans l’industrie que l’on trouve les plus grands consommateurs, via les :
- Machines pour la soudure ;
- Fours à chauffage diélectrique, à arc et à induction ;
- Moteurs asynchrones ;
- Lampes à fluorescence, à décharges et la ballast magnétique ;
- Transformateurs ;
- Redresseurs de puissance.
Même si l’énergie réactive ne contribue pas au travail mécanique des appareils, elle est quand même facturée par le fournisseur d’électricité. En général, on la paye au Tarif Vert.
C’est en fait une énergie « improductive » pour les utilisateurs mais qui contribue à augmenter les émissions de CO2 dans l’atmosphère. Si la consommation d’énergie réactive est très élevée, des pénalités seront appliquées au titre que cette énergie « parasite » fait chuter la qualité d’approvisionnement.
Conséquence de l’énergie réactive pour l’utilisateur
Les points négatifs de la circulation de cette énergie dite « improductive » sont nombreux. Par exemple :
- Surcharge de courant dans les transformateurs ;
- Câbles d’alimentation qui chauffent plus que de raison ;
- Pertes Joules supplémentaires ;
- Chutes de tension ;
- Obligation de payer des pénalités ;
- Baisse de la qualité générale de l’installation ;
- Surdimensionnement obligatoire de l’installation.
Que faire pour compenser la perte d’énergie réactive ?
La meilleure solution consiste à installer des condensateurs en batterie le plus près possible des sources de production d’énergie réactive. Ces condensateurs vont faire baisser l’énergie réactive en améliorant le facteur de puissance (ou cosinus φ) des appareils.
Toutefois, cette solution est assez onéreuse, car elle nécessite de multiplier les installations. On peut aussi opter pour une implantation par secteur, dans un atelier ou une ligne de production par exemple. La solution la plus économique réside dans une installation centralisée. Elle sera moins efficace que les autres, mais permettra tout de même d’éviter les pénalités du fournisseur.
Les batteries de condensateurs offrent une compensation de deux types : fixe ou automatique.
- La première est utilisée lorsque la puissance réactive est faible. Les condensateurs peuvent être activés soit par interrupteur, soit par contacteur.
- Quant à la compensation automatique, elle se fait via un certain nombre de « gradins », correspondant chacun à une fraction du condensateur. En fonction de la puissance réactive à réguler, les gradins s’activent automatiquement.
En définitive, l’énergie réactive sert à alimenter les champs magnétiques des appareils électriques. Parmi les appareils qui en consomment le plus, on trouve les machines à souder, les moteurs asynchrones ou les transformateurs. L’énergie réactive est inhérente au courant alternatif, mais son utilisation peut être minorée grâce aux batteries de condensateurs.
De cette manière, vous pourrez réduire les pertes d’énergie active, diminuer votre facture énergétique, maximiser le rendement des installations et des équipements tout en améliorant le bilan carbone de votre entreprise. N’est-ce pas au final ce que vous voulez ?
Localisation de la batterie de condensateurs
Pour une compensation globale, la batterie doit être raccordée en tête d’installation afin de compenser l’ensemble des charges. Il s’agit de la solution la plus utilisée pour l’élimination des pénalités imposées par le gestionnaire de réseau et qui permet en prime de soulager le poste de transformation.
Pour une compensation locale ou par secteurs, il faut que la batterie soit implantée au niveau du groupe d’installations à compenser. S’il s’agit d’une installation étendue et comportant des ateliers avec des régimes de charge différents, cette solution est la plus indiquée.
Enfin, la compensation individuelle est la solution idéale pour les gros consommateurs, puisque l’énergie réactive est produite là où elle consommée et en fonction de la demande.
Compenser l’énergie réactive : quel intérêt ?
La compensation de l’énergie réactive présente plusieurs avantages :
En premier lieu, elle permet de réaliser des économies conséquentes car en y procédant, l’utilisateur s’adapte aux contrats de demain en tenant compte de la libéralisation des marchés et en prévoyant le possible durcissement de la réglementation concernant le facteur de puissance.
En outre, cela permet de préserver la durée de vie des équipements quand la compensation s’accompagne d’un filtrage des harmoniques. Ainsi, l’efficience de l’installation est assurée.
Enfin, cette méthode permet aussi de maximiser le rendement, puisque la puissance réactive qui transite dans l’installation est diminuée. Cette réduction a l’avantage de minimiser également les échauffements et les chutes de tension.
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