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La
COMPENSATIOND’ÉNERGIE RÉACTIVE
Une solution éco-performante
qui peut immédiatement contribuer à atteindre
les objectifs fixés par le Grenelle de l’Environnement
La conservation des ressources naturelles est un
objectif fondamental et l’accroissement de l’efficacité
énergétique un des principaux objectifs des politiques
européenne et nationale.
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réactive constitue un gisement d’économies, disposition
qui réduirait sans délai et sensiblement la consommation
énergétique et donc les émissions de CO2
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Avec la compensation d’énergie réactive d’une
installation, il est possible d’obtenir une situation dans
laquelle seule la puissance active (utile) est transportée,
tant dans les réseaux de transport et de distribution que
dans les réseaux des clients.
Accroître l’efficacité énergétique
par la compensation
d’énergie réactive
Des enjeux majeurs
Dans l’intérêt de tous
Quelques chiffres
Producteur, transporteur,
distributeur d’énergie, client
final : chaque acteur du monde
électrique peut tirer bénéfice de
cette solution technologique. Il y
a convergence d’intérêt tout au
long de la chaîne de valeur :
• 	Réduction des pertes
d’énergie par effet Joule par la
diminution de l’intensité dans
les conducteurs en amont du
système de compensation.
• 	Réduction des chutes de
tension en bout de ligne.
• 	Augmentation de la puissance
active disponible pour une
même installation.
• 	Limitation des appels d’énergie
sur le réseau en incitant les
utilisateurs à bien compenser
toute l’année.
• Régulation de la compensation
des grosses unités à un seuil
adapté en fonction des besoins
du distributeur.
• Suppression de la facturation
d’énergie réactive.
Le délai de retour sur inves-
tissement d’un équipement de
compensation de réactif est
généralement de 12 à 18 mois.
Par ailleurs, des avantages fis-
caux sont prévus pour permettre
l’amortissement des matériels
destinés à économiser l’énergie.
Un modèle de calcul pour les
pertes dans les réseaux de trans-
port et de distribution ainsi que
pour les réseaux de l’industrie et
des services a été établi sur la
base d’hypothèses retenues par
la Commission Européenne.
Le calcul montre qu’en relevant le
facteur de puissance cos φ à 0,95,
la compensation d’énergie réactive
se traduit au plan européen par
un potentiel d’économies d’énergie
de 48 TWh par an. Ce potentiel
s’appuie sur une hypothèse mi-
nimale et ne peut que s’accroître
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Que représente exactement une
augmentation de l’Efficacité
Energétique de 48 TWh ?
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Le bilan
de puissance
Certains appareils électriques,
notamment les moteurs à
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et de la puissance réactive. La
puissance active est transformée
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tandis que la puissance réactive
assure le maintien du champ
magnétique dans les bobinages.
Cette puissance réactive est
transférée dans les deux
directions entre le générateur
et la charge.
L’addition vectorielle de la
puissance active P et de la
puissance réactive Q donne la
puissance apparente S.
Les producteurs d’électricité et
les opérateurs de réseaux doivent
transmettre cette puissance
apparente et la rendre disponible.
En conséquence, les générateurs,
transformateurs, lignes
électriques, appareillages, etc.
doivent être dimensionnés pour
une puissance plus importante
que si la charge absorbait
seulement une puissance active.
Sans compensation
d’énergie réactive
Considérons un moteur triphasé développant une
puissance active de 500 kW et caractérisé par un cos φ
égal à 0,7. En l’absence de compensation, le bilan de
puissance est le suivant :
Puissance active P :	 500 kW (utile)
Puissance réactive Q :	 510 kvar (inductif)
cos φ : 	 0,7
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à 500 kW, le réseau électrique doit assurer la
disponibilité d’une puissance apparente de 714 kVA,
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Comment obtient-on ces valeurs ?
En construction vectorielle :
Puissance apparente :	 S2
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sance réactive à délivrer par le distributeur d’énergie.
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à 500 kW, mais sa puissance réactive est partiellement
compensée par la puissance réactive capacitive fournie
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Puissance active P :	 500 kW (utile)
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Groupement des industries de l’équipement électrique, du contrôle-commande et des services associés
11-17 rue de l’Amiral Hamelin - 75783 Paris cedex 16 - France - Tél. : +33 (0) 1 45 05 70 70 - Fax : +33 (0) 1 47 04 68 57 - www.gimelec.fr
Ce document a été élaboré
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©GimélecPromotion-Tousdroitsréservés-Editionjanvier2010Créditsphotos:constructeurs,Fotolia,Phovoir
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Plaquette cer -_janvier_10-2010-00083-01-e

  • 1. La COMPENSATIOND’ÉNERGIE RÉACTIVE Une solution éco-performante qui peut immédiatement contribuer à atteindre les objectifs fixés par le Grenelle de l’Environnement
  • 2. La conservation des ressources naturelles est un objectif fondamental et l’accroissement de l’efficacité énergétique un des principaux objectifs des politiques européenne et nationale. L’usage des équipements de compensation d’énergie réactive constitue un gisement d’économies, disposition qui réduirait sans délai et sensiblement la consommation énergétique et donc les émissions de CO2 . Avec la compensation d’énergie réactive d’une installation, il est possible d’obtenir une situation dans laquelle seule la puissance active (utile) est transportée, tant dans les réseaux de transport et de distribution que dans les réseaux des clients. Accroître l’efficacité énergétique par la compensation d’énergie réactive
  • 3. Des enjeux majeurs Dans l’intérêt de tous Quelques chiffres Producteur, transporteur, distributeur d’énergie, client final : chaque acteur du monde électrique peut tirer bénéfice de cette solution technologique. Il y a convergence d’intérêt tout au long de la chaîne de valeur : • Réduction des pertes d’énergie par effet Joule par la diminution de l’intensité dans les conducteurs en amont du système de compensation. • Réduction des chutes de tension en bout de ligne. • Augmentation de la puissance active disponible pour une même installation. • Limitation des appels d’énergie sur le réseau en incitant les utilisateurs à bien compenser toute l’année. • Régulation de la compensation des grosses unités à un seuil adapté en fonction des besoins du distributeur. • Suppression de la facturation d’énergie réactive. Le délai de retour sur inves- tissement d’un équipement de compensation de réactif est généralement de 12 à 18 mois. Par ailleurs, des avantages fis- caux sont prévus pour permettre l’amortissement des matériels destinés à économiser l’énergie. Un modèle de calcul pour les pertes dans les réseaux de trans- port et de distribution ainsi que pour les réseaux de l’industrie et des services a été établi sur la base d’hypothèses retenues par la Commission Européenne. Le calcul montre qu’en relevant le facteur de puissance cos φ à 0,95, la compensation d’énergie réactive se traduit au plan européen par un potentiel d’économies d’énergie de 48 TWh par an. Ce potentiel s’appuie sur une hypothèse mi- nimale et ne peut que s’accroître dans le temps. Que représente exactement une augmentation de l’Efficacité Energétique de 48 TWh ? 48 TWh = 4 100 000 13 600 000 4444 15 4 ménages (consommation d’énergie) générateurs éoliens tonnes équivalent pétrole tonnes de CO2 centrales au gaz centrales nucléaires 19 000 000
  • 4. Principe Le bilan de puissance Certains appareils électriques, notamment les moteurs à courant alternatif, absorbent à la fois de la puissance active et de la puissance réactive. La puissance active est transformée en puissance mécanique utile, tandis que la puissance réactive assure le maintien du champ magnétique dans les bobinages. Cette puissance réactive est transférée dans les deux directions entre le générateur et la charge. L’addition vectorielle de la puissance active P et de la puissance réactive Q donne la puissance apparente S. Les producteurs d’électricité et les opérateurs de réseaux doivent transmettre cette puissance apparente et la rendre disponible. En conséquence, les générateurs, transformateurs, lignes électriques, appareillages, etc. doivent être dimensionnés pour une puissance plus importante que si la charge absorbait seulement une puissance active. Sans compensation d’énergie réactive Considérons un moteur triphasé développant une puissance active de 500 kW et caractérisé par un cos φ égal à 0,7. En l’absence de compensation, le bilan de puissance est le suivant : Puissance active P : 500 kW (utile) Puissance réactive Q : 510 kvar (inductif) cos φ : 0,7 Puissance apparente S : 714 kVA (délivrée) Pour une puissance mécanique du moteur égale à 500 kW, le réseau électrique doit assurer la disponibilité d’une puissance apparente de 714 kVA, soit 143% de la puissance active utile. Comment obtient-on ces valeurs ? En construction vectorielle : Puissance apparente : S2 = P2 + Q2 Puissance active : P = S. cos φ Puissance réactive : Q = S. sin φ Exemple φ P (kW) Q (kvar)S(kVA) Génération d’électricité Moteur Energie active Energie réactive facturée par le distributeur 714 kVA 500 kW 510 kvar
  • 5. Le facteur de puissance cos φ peut être corrigé par l’installation de condensateurs aux bornes du moteur. On élimine ainsi totalement ou partiellement la puis- sance réactive à délivrer par le distributeur d’énergie. Le moteur absorbe toujours une puissance active égale à 500 kW, mais sa puissance réactive est partiellement compensée par la puissance réactive capacitive fournie par les condensateurs (345 kvar dans notre exemple). Le bilan de puissance devient : Puissance active P : 500 kW (utile) Puissance réactive Q du moteur: 510 kvar (inductif) Puissance réactive capacitive Qc : 345 kvar (capacitif) cos φ (après compensation) : 0,95 Puissance réactive résultante : 165 kvar Puissance apparente S’ : 526 kVA (délivrée) Le réseau d’alimentation ne doit plus fournir qu’une puissance apparente égale à 526 kVA, soit 105% de la puissance active utile. La compensation d’énergie réactive a permis de réduire de 26% la puissance à transmettre. La mise en oeuvre d’une compensation d’énergie réactive se décline généralement de la façon suivante : • Analyse des factures du fournisseur d’énergie et identification du montant de la prime sur l’énergie réactive • Prise de mesures et analyse des paramètres d’exploitation en différents points de l’installation : courants, tensions, puissance, harmoniques, etc. • Analyse de la structure du réseau et des cycles de fonctionnement des charges • Détermination du besoin de régulation des batteries de condensateur et, dans l’affirmative, choix du mode de régulation : électromécanique ou électronique • Dimensionnement de la batterie de compensation avec prise en compte du degré de pollution harmonique pouvant impliquer un équipement complémentaire de filtrage • Mise en service et mesure de l’impact des équipements installés Avec compensation d’énergie réactive Mise en œuvre φ P Q S Comment obtient-on ces valeurs ? La puissance réactive inductive du moteur est compensée par la puissance réactive capacitive Qc . La puissance apparente est ainsi réduite de S à S’. Qc S’ QRÉSULTANTE Génération d’électricité Moteur Aucune énergie réactive facturée 345 kvar 526 kVA Batterie de condensateurs Energie active 500 kW 165 kVAR
  • 6. Réalisations-type Exemple de coffret de compensation décentralisé Régulateur Exemple de bloc condensateurs de compensation Contacteurs Condensateurs Les systèmes de compensation d’énergie réactive sont installés soit à proximité de la distribution générale (pour une compensation centralisée) soit à proximité des charges fortement inductives (pour une compensation décentralisée).
  • 7. Les systèmes de compensation d’énergie réactive basse tension, bien que faisant partie intégrante de l’installation électrique d’un bâtiment, doivent être considérés comme des unités autonomes. Connectés à l’installation existante, les systèmes doivent pouvoir être remplacés rapidement sans adaptation. Par ailleurs, les systèmes de compensation d’énergie réactive sont de technologie éprouvée et font l’objet d’essais de type qui en valident la conformité et les performances, notamment en s’appuyant sur la famille de normes iec en 61 439. Exemple d’armoire de compensation centralisée Une technologie éprouvée
  • 8. Groupement des industries de l’équipement électrique, du contrôle-commande et des services associés 11-17 rue de l’Amiral Hamelin - 75783 Paris cedex 16 - France - Tél. : +33 (0) 1 45 05 70 70 - Fax : +33 (0) 1 47 04 68 57 - www.gimelec.fr Ce document a été élaboré avec le concours des membres de la Division A20 « Equipements de compensation d’énergie réactive et de filtrage d’harmoniques » du Gimélec ©GimélecPromotion-Tousdroitsréservés-Editionjanvier2010Créditsphotos:constructeurs,Fotolia,Phovoir Dispositions administratives Vers le développement de façon systématisée d’équipements de compensation d’énergie réactive dans l’ensemble de l’industrie L’analyse et les orientations suggérées par la CRE (Commission de Régulation de l’Electricité) parues au JO du 19 juin 2009 (NOR : DEVE0911987V), relative aux tarifs d’utilisation des réseaux publics de transport et de distribution d’électricité, vont dans ce sens. L’optimisation du facteur de puissance et l’extension de la période de facturation de l’énergie réactive de 5 mois à 12 mois, en cohérence avec les autres pays de l’Union Européenne, sont des dispositions qui devraient favoriser l’adoption généralisée des dispositifs de compensation d’énergie réactive. Cette disposition constitue une des propositions du secteur de l’industrie vers la haute performance énergétique et environnementale. Elle est l’objet d’un chapitre dédié dans le livre blanc GIMELEC intitulé : LIVRE BLANC Des industriels au service de l’intelligence énergétique ÉFFICACITE ENERGÉTIQUE Bâtiment – Infrastructures – Industrie Des propositions concrètes pour la mise en œuvre du Grenelle de l’Environnement et du plan Climat Energie