L’un des moyens les plus efficaces d’économiser de l’énergie consiste à augmenter le cosinus phi et à réduire la puissance réactive. La puissance aveuglante est la puissance que les appareils consomment mais ne convertissent pas en mouvement, en chaleur ou en lumière. Ce pouvoir est donc perdu, pour ainsi dire. Comment cela fonctionne-t-il exactement ? Les experts de Sensorfact vous expliquent.
Les appareils et les machines consomment plus d’énergie qu’ils n’en ont réellement besoin. Une partie de l’énergie consommée est en fait convertie en chaleur, en lumière ou en mouvement. Cela dépend de la fonction de l’appareil. Une autre partie est perdue et donc gaspillée.
La partie de la puissance qui est effectivement consommée est la puissance active (Pw). La partie qui est perdue est appelée puissance réactive, courant réactif ou puissance réactive. Ainsi, cette puissance n’est pas utilisée utilement par l’appareil.
Une puissance aveuglante est nécessaire pour générer un champ magnétique et électrique. Cette puissance est nécessaire au bon fonctionnement d’un appareil, mais n’est pas utilisée pour sa fonction finale.
La réduction de cette puissance réactive entraîne des économies d’énergie. En effet, lorsque la proportion de puissance active augmente, un dispositif est plus efficace. Moins d’énergie est gaspillée, donc moins de puissance est nécessaire pour le même fonctionnement de la machine.
La différence entre la puissance active et la puissance totale consommée (le facteur de puissance) est exprimée par le cosinus phi. Le cosinus phi est un nombre compris entre 0 et 1. Lorsque le cosinus phi est égal à 1, 100 % de l’énergie consommée est convertie par la machine en mouvement, en lumière ou en chaleur et il n’y a donc aucun gaspillage.
Un cosinus phi de 0,9 indique que 90% de la puissance consommée est convertie en puissance active. 10% du courant est perdu et constitue donc une puissance réactive. Plus le cosinus phi est élevé, plus les dispositifs utilisés sont efficaces. En général, il se situe entre 0,6 et 0,9. Cela signifie donc que 60 à 90 % du courant est utilisé efficacement.
La différence entre la puissance réelle consommée et la puissance apparente est la puissance réactive. La formule est donc la suivante :
Puissance aveugle + puissance réelle = puissance apparente
Ici, la puissance apparente est donc la puissance totale consommée par un dispositif. Avec un cosinus phi de 0,7, la puissance réelle représente 70% de la puissance apparente. La puissance réactive est alors de 30% de la puissance apparente.
Pour clarifier la relation entre la puissance apparente et la puissance réelle, la comparaison est souvent faite avec un verre à bière. Le verre à bière symbolise le système électrique. La bière est la puissance active, la mousse est la puissance réactive.
Une puissance active et une puissance réactive trop élevées peuvent faire déborder le verre à bière. À ce moment-là, le réseau électrique est donc surchargé. Plus il y a de puissance réactive, plus il faut de cuivre, de transformateurs et de capacité de connexion.
Une diminution de la puissance réactive (la mousse) peut faire en sorte qu’il y ait plus de place pour la puissance active (la bière). Cela permet d’utiliser plus de puissance de manière utile, sans inonder le verre.
De nombreux exploitants de réseaux utilisent une limite inférieure pour le cosinus phi. En effet, si le cosinus phi est trop faible, la tension dans les lignes d’alimentation augmente. Cela crée beaucoup de chaleur. Cela peut être dangereux et provoquer une surcharge et une usure du réseau électrique.
Souvent, la limite inférieure pour les tensions jusqu’à 50 kilovolts (kV) est de 0,85. Pour les tensions supérieures à 50 kilovolts, la limite inférieure est de 0,8. Il est donc important d’obtenir un cosinus phi aussi élevé que possible. Le gestionnaire de réseau peut facturer un supplément si le cosinus phi est trop faible.
Si le cosinus phi est trop faible, le gestionnaire de réseau encourt des coûts supplémentaires car il doit transmettre de la puissance réactive. C’est pourquoi certains gestionnaires de réseau appliquent même une limite inférieure de cos phi de 0,9. S’il est inférieur, des frais supplémentaires sont facturés.
Le cosinus phi des entreprises étant trop faible, les opérateurs énergétiques voient l’efficacité de leur réseau électrique chuter. Par conséquent, ils peuvent desservir moins d’entreprises avec les mêmes connexions. Des transformateurs plus grands et plus de cuivre sont nécessaires.
Cela entraîne une perte de revenus pour le gestionnaire de réseau. Pour cette raison, une pénalité est appliquée. Les gestionnaires de réseau espèrent ainsi inciter les entreprises à prendre des mesures si le cos phi devient trop faible.
Outre le fait que vous avez besoin plus rapidement d’une capacité de connexion supplémentaire, un cos phi trop élevé entraîne donc également des coûts énergétiques plus élevés. Il est donc avantageux de veiller à ce que votre cos phi soit aussi proche de 1 que possible. Ainsi, vous pouvez augmenter vous-même votre consommation sans nouveau raccordement et ne risquez pas d’amende.
Outre une pénalité, il existe d’autres inconvénients d’un cos phi faible ou d’une puissance réactive trop élevée:
Le pouvoir aveuglant est causé par le magnétisme des moteurs, des transformateurs et des condensateurs des équipements électroniques. Les moteurs à induction, par exemple, n’utilisent que 80 à 90 % du courant utile. Le reste est utilisé pour créer un champ magnétique dans le moteur. Il existe plusieurs causes de la puissance réactive.
Souvent, le cosinus phi chute aussi considérablement lorsque trop d’appareils inductifs sont connectés à la même installation. À ce moment-là, un déphasage se produit. Avec un cos phi d’exactement 1, il n’y a pas de déphasage et la puissance apparente et la puissance réelle sont égales.
Si le déphasage devient trop important, il peut être nécessaire de le compenser. Ceci est fait avec des condensateurs dans une bobine de condensateur. De cette façon, le déphasage et le cos phi sont réduits à un niveau acceptable.
Les gros consommateurs, en particulier, souffrent du déphasage. S’il y a beaucoup d’unités de refroidissement, d’équipements, de machines ou de contrôleurs de moteur, le déphasage est plus susceptible de se produire. Ainsi, le réseau électrique est surchargé plus rapidement.
Selon le type de dispositifs et d’autres conditions, on peut identifier deux types de déphasage différents: la puissance réactive inductive et la puissance réactive capacitive.
Dans le cas de la puissance réactive inductive, pour que les dispositifs fonctionnent, il faut de l’énergie pour magnétiser les bobines. Cette puissance est appelée puissance réactive inductive.
La puissance réactive capacitive se produit principalement dans les organisations comportant beaucoup d’électronique, comme les centres de données et les hôpitaux. La puissance réactive capacitive provient de charges capacitives.
Outre le déphasage, une puissance réactive harmonique peut également se produire. Cela est dû aux dispositifs qui créent des charges non linéaires sur le réseau électrique. Ces appareils n’utilisent pas l’énergie sous forme d’onde sinusoïdale uniforme, mais sous forme d’impulsions irrégulières.
Parmi ces dispositifs, on peut citer les éclairages LED, les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation et les ordinateurs. Les impulsions générées par ces dispositifs provoquent le retour du courant vers d’autres parties du réseau électrique. C’est ce qu’on appelle la pollution harmonique et cela provoque une puissance réactive.
Ainsi, au total, la puissance réactive se compose de trois types différents de puissance réactive: inductive, capacitive et harmonique.
La puissance réactive inductive peut être compensée par une batterie de condensateurs. Une batterie de condensateurs compense le déphasage causé par la magnétisation des bobines.
Une batterie de condensateurs fournit l’énergie nécessaire pour magnétiser les bobines. Cette puissance réactive n’a donc plus besoin d’être prélevée sur le réseau.
Les avantages d’une batterie de condensateurs en un coup d’œil:
Un générateur de VAR statique empêche le déphasage en " injectant " du courant. Cela rétablit l’égalité totale entre le courant et la tension et ramène le cos phi à 1. Comme le générateur de VAR injecte du courant au bon moment, il agit contre la puissance réactive inductive et capacitive.
Les conseillers en énergie de Sensorfact sont à votre disposition pour vous aider à augmenter votre cosinus phi. Nos logiciels et notre matériel sont utilisés pour identifier les possibilités d’économies.
Nos experts vous recommandent ensuite des mesures qui peuvent vous aider à augmenter votre cos phi. Augmenter le cos phi est l’une des nombreuses mesures que les experts de Sensorfact peuvent vous recommander.
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