Communiqué de presse

Moteurs pneumatiques

(Communiqué de presse, Mai 2013)

Protection du climat et transition énergétique : un défi pour la science et l'industrie

Les technologies pneumatiques, aujourd'hui plus économiques que jamais

Économiser de l'énergie grâce à l'innovation et continuer à bénéficier des avantages des techniques éprouvées

Élément indispensable de l'industrie et de la technologie, les technologies pneumatiques fournissent des services essentiels. Ainsi, les bouteilles en plastique employées couramment sont gonflées avec de l'air comprimé qui permet également de traiter l'eau dans les stations d'épuration. Mais le fonctionnement économique et l'efficacité énergétique de l'air comprimé en tant que fluide de travail font souvent l'objet de critiques. « Par le passé, c'était avant tout l'effet qui était recherché et non le rapport coût-bénéfice », admet Professeur A. P. Weiß de l'Université des Sciences appliquées de Amberg-Weiden, expert des technologies pneumatiques. La protection du climat et la transition énergétique exigent de se remettre en cause. « L'accent est aujourd'hui mis sur l'efficacité ». La science et l'industrie se sont déjà engagées sur de nouvelles voies, la technologie éprouvée va de pair avec l'innovation. L'objectif commun est clairement défini : améliorer continuellement l'efficacité énergétique de l'air comprimé et permettre un développement pérenne des technologies pneumatiques. Professeur Weiß en est persuadé : « Si nous en exploitons tout le potentiel, l'air comprimé équivaut dans l'entreprise à une utilisation rationnelle de l'énergie, qui, exploité correctement, peut se mesurer à toute autre source d'énergie ! »

Une étude de l'Union européenne démontre que 18 % de l'énergie électrique dans l'industrie sont utilisés pour la production de l'air comprimé en tant que fluide de travail. Selon l'étude, un tiers de cette électricité, pourrait être économisé grâce à une technologie appropriée et des installations plus efficaces. Cela exige des ressources humaines compétentes. À l'université d'Amberg-Weiden, les technologies pneumatiques ont été intégrées dans les programmes d'enseignement et de recherche en 2000, et un banc d'essai pour les technologies et moteurs pneumatiques a été mis en place. Depuis ce temps, l'université travaille en étroite collaboration avec l'industrie. Le fabricant de machines local DEPRAG est devenu le partenaire adéquat pour le développement d'outils pneumatiques innovants. Le développement de turbines à grande vitesse à air comprimé, le CO2, le gaz naturel, la vapeur d'eau, d'autres vapeurs et la conception de générateurs nécessaires pour cela a par exemple donné naissance au système de turbine GREEN ENERGY de DEPRAG - une technologie grâce à laquelle de petites quantités résiduelles de gaz peuvent être converties en électricité de manière productive.

Comparés aux moteurs électriques, les moteurs pneumatiques et les outils pneumatiques se distinguent par leur densité de puissance élevée, leur libération de puissance brève et soudaine (marteau), leur vitesse (cylindre), leur capacité de surcharge et leur capacité de démarrage sous charge, leurs cycles de marche et d'arrêt à volonté, ainsi que leurs robustesse et insensibilité à l'humidité et à la saleté. Ajoutez à cela la protection contre les explosions des entraînements pneumatiques. Dans un environnement explosif où une seule étincelle représente un grand danger, les outils électriques ne peuvent être utilisés que de façon limitée, les outils pneumatiques en revanche sans réserve. La conception et le fonctionnement du moteur pneumatique éliminent la surchauffe, et les connexions électriques sont inutiles.

Cependant, les critiques déplorent l'efficacité des technologies pneumatiques. Selon le type de moteur pneumatique, celui-ci n'exploiterait pas la force d'expansion de l'air comprimé de manière efficace et consommerait par conséquent plus d'énergie que généré par un compresseur électrique, qu'un moteur électrique. Ils affirment donc que la consommation énergétique du compresseur électrique est plus élevée que si l'électricité était utilisée directement pour un outil électrique. La chef de produit de DEPRAG répond : « Les moteurs pneumatiques et les moteurs électriques ne sont pas directement comparables. C'est l'application qui détermine la solution d'entraînement. » Elle le démontre par l'exemple suivant : « Un moteur dans une machine d'emballage doit atteindre une vitesse de rotation de 450 tours / minute. Pour la pose d'un ruban d'emballage, il faut pouvoir compter sur un couple de 25 Nm avec une vitesse de rotation réduite pendant une plus longue période. Les moteurs électriques ne peuvent pas être surchargés pendant une longue période. Cela entraînerait une surchauffe indésirable. Par conséquent, si l'on opte pour un moteur électrique en ce qui concerne cette machine d'emballage, il faut choisir un modèle adapté au couple de charge, ce qui se traduirait par une puissance requise de 1170 W (25 Nm fois 450 tr/min divisé par 9550). »

L'approche est tout à fait différente si l'on opte pour un moteur pneumatique. Selon Dagmar Dübbelde : « Sa courbe de couple favorable permet en effet de satisfaire les deux exigences de la machine d'emballage à une moindre puissance. Dans le cas présent, le choix se porterait donc naturellement sur un moteur pneumatique avec un couple nominal de 15 Nm et une vitesse nominale de 275 tr/min. Étant donné que le couple de travail est inférieur au couple nominal, à faible charge le moteur tourne à proximité de la vitesse de ralenti de 450 tr/min. La puissance requise du moteur pneumatique ne s'élève ainsi qu'à 430 W ». Dagmar Dübbelde ajoute : « En ce qui concerne cette machine d'emballage, la puissance requise du moteur pneumatique ne s'élève à peine à un tiers de celle du moteur électrique préconisé. L'efficacité et l'intérêt d'un moteur pneumatique apparaissent dès lors sous un jour très différent. »

À proximité de la vitesse nominale, les moteurs pneumatiques sont les plus efficaces. Dagmar Dübbelde conseille par conséquent à tous les utilisateurs : « Les moteurs pneumatiques nécessitent une conception soignée et adaptée à leur utilisation, permettant ainsi d'économiser de l'énergie électrique et de réduire les coûts d'exploitation. » De très simples mesures conventionnelles permettent d'améliorer la rentabilité. Selon Dagmar Dübbelde : « Les diamètres des tuyaux recommandés par le fabricant doivent être strictement respectés. Chaque goulot d'étranglement réduit ainsi la puissance du moteur pneumatique. »

Les fabricants de compresseurs nécessaires aux stations d'air comprimé contribuent également à la réduction de la consommation d'énergie en matière de production d'air comprimé à 30 % pour l'ensemble de leurs produits. L'entreprise leader KAESER KOMPRESSOREN AG offre aux utilisateurs un audit informatisé qui détermine avec précision les besoins en air comprimé réels de leurs installations nouvelles ou existantes. Selon l'ingénieur Erwin Ruppelt : « La plus grande transparence sur les coûts et les potentiels d'économies dans l'alimentation en air comprimé permettent à toutes les parties de se rapprocher de l'objectif de réduire la consommation d'énergie de production d'air comprimé par un tiers - au profit des bilans des entreprises et de l'environnement. » Cet inventaire permet de découvrir des potentiels d'économies et de concevoir des installations d'air comprimé pour une plus grande fiabilité et efficacité énergétique ainsi qu' une optimisation future. Des systèmes de pilotage modernes internes au compresseur communiquent avec les PC industriels, permettent de collecter et d'analyser des données de manière précise, et forment la base d'un système de gestion complexe qui peut réduire la consommation d'énergie des stations déjà existantes de manière significative.

Les technologies pneumatiques offrent bien plus. L'ingénieur Erwin Ruppelt est enthousiaste : « Grâce à la récupération de chaleur, de l'énergie supplémentaire précieuse peut être économisée. 100 % de l'énergie d'entraînement du compresseur est transformée en chaleur. Jusqu'à 96 % de cette énergie peuvent être « ré »-utilisés, par exemple pour le chauffage ou en tant que chaleur industrielle ! Une utilisation ciblée de la chaleur perdue du compresseur permettrait non seulement de réduire considérablement la consommation d'énergie électrique, mais aussi les besoins en chauffage d'une entreprise.
Exemple pratique : une économie de 552 000 kilowatt/heures

L'exemple d'une entreprise de broyage démontre bien comment gagner en efficacité en récupérant la chaleur de manière ciblée des compresseurs à vis. La comparaison entre 2007, travaillant encore sans récupération de la chaleur perdue du compresseur, et 2011, parle très clairement d'elle-même : cette entreprise a pu économiser un total de 552 000 kWh sur son chauffage au gaz. Cette économie équivaut à 36 % du coût total du chauffage de l'entreprise. En moyenne annuelle, 52 % de la puissance absorbée du compresseur ont pu être réutilisés pour le chauffage, la valeur maximale mesurée étant de 71 %.

Les développements innovants dans les technologies pneumatiques promettent également une réduction des coûts énergétiques, comme par exemple, les moteurs pneumatiques à turbine. À la place des palettes classiques, c'est une turbine qui utilise la force d'expansion de l'air comprimé. Celle-ci emploie le fluide de travail de manière plus efficace, la consommation d'air de la machine diminue d'un tiers. Le moteur à turbine possède un rapport poids-puissance (Kg/kW) incomparable, n'atteignant même pas la moitié de celui du moteur à palettes. Selon la chef de produit DEPRAG Dagmar Dübbelde : « En remplaçant un moteur à palettes de la taille d'un poing par un moteur à turbine de la même taille, je peux doubler sa puissance d'un seul coup ! » Voici de solides arguments en faveur de l'efficacité d'un moteur à turbine.

Professeur A.P. Weiß de l'Université des sciences appliquées de Amberg-Weiden résume : « L'air comprimé est aujourd'hui plus efficace que jamais. Si l'on y inclut la récupération de chaleur, il n'y a rien de plus économique pour l'entreprise. » Il y voit un encore plus grand potentiel pour l'avenir : « Demain, les systèmes pneumatiques pourraient de plus en plus être utilisés lors du stockage décentralisé d'énergie renouvelable en excès. Grâce aux compresseurs existants de KAESER et au générateur à turbine innovant GET de DEPRAG, le CAES (Compressed Air Energy Storage), le dénommé stockage à court terme de l'énergie éolienne ou solaire, même pour de petites quantités de kW, pourrait représenter un nouveau domaine d'utilisation de l'air comprimé. »

L'université de Amberg-Weiden est l'une des jeunes universités émergentes de Bavière. Ses 82 professeurs se consacrent, avec près de 3200 étudiants depuis maintenant 19 ans avec succès à des sujets d'avenir tels que « les énergies renouvelables », « l'efficacité énergétique », et « l'utilisation rationnelle de l'énergie ». Par conséquent, c'est presque une obligation d'inclure les « technologies pneumatiques efficaces en énergie » dans l'enseignement et la recherche appliquée. En plus des cours magistraux, les étudiants ont la possibilité d'utiliser les technologies pneumatiques dans les laboratoires et de tester les compresseurs et les outils. L'université offre ce service également aux partenaires industriels. Les étudiants aident les entreprises industrielles dans l'optimisation énergétique de leurs systèmes pneumatiques dans le cadre de projets, de stages et de mémoires de fin d'études. Ils sont bien sûr toujours accompagnés et encadrés par un professeur. L'important engagement de cette jeune université ne passe pas inaperçu : dès l'automne 2013, elle obtient avec l'Université de Ratisbonne l'autorisation de se nommer « Établissement d'enseignement technique supérieur ».

L'entreprise Kaeser Kompressoren est l'un des fabricants et fournisseurs leaders mondiaux de produits et de services dans le domaine pneumatique. La palette de services comprend la production, le conditionnement et la distribution d'air comprimé. La fiabilité, l'efficacité énergétique et la rentabilité sont en permanence prioritaires. La gamme de produits comprend les compresseurs à vis et à pistons, ainsi que des compresseurs de chantier et dentaires routiers mobiles. S'y ajoutent également des systèmes de gestion de l'air comprimé, des pompes à vide, des ventilateurs à piston rotatifs, des filtres, des séchoirs, des outils et des accessoires pneumatiques ainsi que des services tels que le conseil, la planification, l'analyse de la demande en air comprimé et la conclusion de contrats. Le spécialiste de l'air comprimé est représenté dans plus de 100 pays par le biais de ses propres filiales ou de partenaires commerciaux exclusifs et emploie plus de 400 salariés.

La société DEPRAG dispose de plusieurs décennies d'expérience en matière d'air comprimé comme fluide de travail. Les moteurs pneumatiques et les outils pneumatiques DEPRAG sont bien établis sur le marché mondial. L'innovation et l'amélioration continue des gammes de produits existantes font de ce fabricant de machines de taille moyenne de Amberg, qui compte 600 salariés et une présence internationale dans plus de 50 pays, l'un des principaux fabricants mondiaux. En outre, le département Green Energy est impliqué dans le développement d'une turbine de détente de gaz innovante (GET, Green Energy Turbine) et bon marché capable de convertir en énergie utile même de petites quantités résiduelles de gaz.

Contact presse :

Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH & CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg - ALLEMAGNE
Tél : 09621 371-343
Fax : 09621 371-199
E-mail : d.duebbelde@deprag.de

Daniela Koehler
Kaeser Kompressoren
Carl-Kaeser-Str. 26
96450 Coburg - ALLEMAGNE
Tél : 09561 640-452
E-mail : daniela.koehler@kaeser.com
Internet : www.kaeser.com

Dr. Wolfgang Weber
Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden
Kaiser-Wilhelm-Ring 23
D-92224 Amberg - ALLEMAGNE
Tél : 09621 482-3131
Fax : 09621 482-4991
E-mail : w.weber@oth-aw.de
Internet : www.oth-aw.de

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