Pour les signataires du Protocole de Kyoto, 2012 est une année très importante. Les parties prenantes à ce protocole juridiquement contraignant doivent rendre compte de la réduction des émissions totales de six gaz à effet de serre : dioxyde de carbone, méthane, oxyde d'azote, hexafluorure de soufre, HFC, et PFC - calculées sous forme de moyenne sur la période de cinq ans 2008-2012. Le protocole de Kyoto comporte bien sûr des lacunes, les États-Unis ne sont pas signataires et le Canada s'est retiré en 2011, mais il s'est avéré un appel à l'action dans de nombreux secteurs du marché à forte intensité énergétique. Le point commun de tous ces secteurs est l'utilisation de moteurs électriques, qui sont les plus grands consommateurs d'énergie dans le monde. Ils représentent environ deux tiers de la consommation électrique industrielle et environ 45 % de la consommation d'énergie mondiale, d'après une nouvelle analyse de l'Agence internationale de l'énergie.
À la lumière de ces chiffres, il n'est pas surprenant que les moteurs électriques aient été l'un des principaux secteurs ciblés pour l'amélioration du rendement énergétique. Les efforts fournis dans ce domaine ont donné lieu à de nouvelles normes d'efficacité énergétique, telle que la toute dernière CEI 60034-30:2009, norme harmonisée de classement IE (International Efficiency), qui se trouve au cœur de la nouvelle directive 2005/32/CE de l'Union européenne sur l'éco-conception.
De nombreux fabricants ont anticipé la nouvelle norme et ont réalisé des produits à faible consommation d'énergie pour être conformes, mais cela est-il suffisant, compte tenu que chaque norme, dans l'analyse finale, est un compromis ? La société WEG pense que non, et a dépassé les exigences des normes dans la conception de ses derniers moteurs et variateurs, à la fois BT et MT.
Priorité majeure à l'économie d'énergie
La première preuve de cette approche est la nouvelle gamme WQuattro WEG de moteurs à super rendement énergétique. Ces moteurs sont d'une conception hybride pour atteindre le rendement le pus élevé sur le marché, allant au-delà des exigences du classement imminent IE4 Super Premium sur toute leur plage de puissance.
La gamme WQuattro a été développée pour les utilisateurs qui accordent une priorité majeure à l'économie d'énergie. Ce sont des moteurs respectueux de l'environnement qui, en raison de leur performance extrêmement élevée sans pertes d'énergie (joule) de leur rotor, sollicitent moins le réseau électrique. Pour l'utilisateur, cela se traduit en un coût total de propriété inférieur, une réduction des émissions de CO2, et un retour plus rapide sur l'investissement.
Le WQuattro est un moteur hybride comprenant un enroulement réparti triphasé conventionnel et un rotor avec une cage en aluminium et des aimants internes à haute énergie. Grâce à cette combinaison, WQuattro est idéal pour le démarrage direct en ligne et l'accélération jusqu'à la vitesse synchrone. Ce type de fonctionnement permet à la vitesse du moteur de ne pas varier avec la charge, malgré les variations de surcharge, ou les éventuelles chutes de tension, du moment que la fréquence secteur reste constante. De plus, il ne nécessite pas de capteurs de positionnement/vitesse, ni de relais de protection spéciaux, et les températures de roulements faibles résultant du fonctionnement synchrone assurent également au moteur une plus longue durée de vie et une maintenance réduite.
Améliorer des modèles plus spécialisés
Outre le développement de moteurs à haut rendement énergétique pour les applications générales industrielles et de processus, WEG a également concentré ses efforts de conception sur l'amélioration de modèles plus spécialisés, tels que les moteurs à aimants permanents (PM). Cette technologie a été quelque peu délaissée en raison de la conception de moteurs à cage d'écureuil standard, qui sont relativement bon marché, robustes et fiables, et qui ont fait leurs preuves en fonctionnement.
La nouvelle série WMagnet WEG de moteurs à aimants permanents bouleverse cette situation en offrant aux exploitants une gamme d'avantages qui élargit le champ d'utilisation des moteurs PM. La série WMagnet assure des rendements élevés, atteignant 97,5 %, comparé aux moteurs à induction de taille équivalente, et réduisent la taille jusqu'à 50 % et le poids jusqu'à 36 %. De plus, les moteurs sont généralement plus petits d'au moins une taille de bâti ou une longueur de noyau que leurs équivalents à induction, et dans certains cas, ils sont de deux tailles de bâti plus petits.
Économie d'énergie importante rien qu'avec des moteurs PM
L'efficacité énergétique de la conception PM de WEG a été démontrée par l'une des applications prototypes des moteurs, dans une filature. En remplaçant les moteurs à induction standard utilisés sur les fileuses par des moteurs à aimants permanents WMagnet, la filature a réduit massivement sa consommation annuelle d'énergie de 33 % et a augmenté son utilisation des machines de 80 %. Les moteurs WQuattro ainsi que WMagnet sont à basse tension, toutefois, une part importante du marché des moteurs est à moyenne tension, et là encore, l'économie d'énergie potentielle est considérable. WEG exploite ce potentiel avec son nouveau variateur MT MVW-01, qui atteint un rendement de 99 % grâce à une conception unique qui emploie une topologie multi-niveaux pour minimiser les niveaux de composants et des transistors bipolaires à porte isolée (IBGT) haute tension (6,5 kV) pour réduire les courants harmoniques des moteurs à des valeurs extrêmement faibles.
À l'inverse de nombreux variateurs MT sur le marché, qui possèdent une commande à 3 ou 5 couches, la gamme MVW-01 de WEG n'en possède que 2, avec pour avantages une réduction du nombre de composants dans le variateur et des améliorations proportionnées en termes d'efficacité et de fiabilité. Les coûts d'énergie ayant atteint des niveaux records, la performance énergétique des variateurs MVW-01 est primordiale. On a calculé que pour chaque point de pourcentage de perte de rendement sur des variateurs d'1MW, l'utilisateur devra payer plus de 6 000 euros supplémentaires par an en coûts d'exploitation, et ce chiffre porte uniquement sur le variateur.
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