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Suivi du facteur de puissance pour une gestion efficace de l'énergie

La possibilité de surveiller le facteur de puissance (PF) dans le cadre du suivi de la consommation énergétique globale peut être extrêmement utile pour planifier et mettre en œuvre des initiatives d'économie d'énergie dans les installations à haute consommation.

Il est important de choisir un appareil de surveillance de l'énergie capable de mesurer le facteur de puissance car il peut donner une vue d'ensemble précise de la consommation énergétique et aider à établir les mesures d'efficacité.

power factor triangle - relationship between kVA (apparent power), kW (real or true power) and kVAR (reactive power)

À quoi sert le facteur de puissance ?

Le facteur de puissance est une mesure de l'efficacité de la consommation électrique. Dans les locaux à forte consommation, le fonctionnement des installations et des équipements tels que les moteurs, les compresseurs, les appareils de soudage et même l'éclairage fluorescent peut introduire des niveaux variés d'inefficacités électriques sous la forme de courants supplémentaires appelés « courants réactifs inductifs » dans l'alimentation électrique d'un site.

La puissance dissipée dans une charge est le produit de la tension et du courant. Si une charge est purement résistive, la tension et le courant sont en phase et toute la puissance peut être exploitée. Si une charge présente un composant réactif (c.-à-d. qu'elle a une capacité ou une inductance), la tension et le courant ne sont plus en phase. La charge réactive entraîne le passage du courant mais elle ne peut assurer aucun travail utile.

La relation entre la puissance résistive (réelle) et la puissance réactive peut être décrite par le facteur de puissance ou angle de phase. Une charge purement résistive a un facteur de puissance égal à un et un angle de phase nul (autrement dit, il n'y a pas d'inefficacités électriques). Une charge purement réactive a un facteur de puissance nul et un angle de phase de 90.

La relation entre la puissance apparente, la puissance réelle et la puissance réactive peut être représentée dans le triangle de puissance illustré ici. La plupart des charges ont un composant de chaque : idéalement, en termes de consommation, l'efficacité électrique est d'environ 1,00 FP (100 % électriquement efficace), mais sur un site commercial ou industriel type, cette charge inductive peut la réduire jusqu'à environ 0,80 (c.-à-d. 80 % électriquement efficace).

Effet sur les coûts en électricité

Les faibles facteurs de puissance ne sont pas souhaitables. Si une charge a un faible facteur de puissance, la compagnie d'électricité doit fournir plus de courant qu'il n'est réellement nécessaire. Cela se traduit par des équipements plus lourds, une utilisation inefficace de l'énergie, et une augmentation des frais d'électricité. Les compagnies d'électricité imposent souvent des pénalités aux organisations affichant un mauvais facteur de puissance.

Ainsi, les organisations avec un faible FP risquent de gaspiller de l'énergie et de l'argent : quand il descend sous un seuil prédéfini, les compagnies doivent fournir une puissance supérieure (en kVA) pour compenser la perte due à un mauvais facteur de puissance. Elles appliquent souvent des suppléments aux KW consommés, ou facturent tout l'approvisionnement en kVA.

En plus de l'économie d'énergie et de la réduction des coûts, si le facteur de puissance d'un système augmente, l'amélioration de la capacité électrique se traduit par une réduction du flux de courant total. Ceci permet d'ajouter des charges supplémentaires, alimentées par un système existant.

Choix d'un enregistreur de données d'énergie adapté

Pour faire une évaluation de l'efficacité énergétique globale, il est important d'utiliser un enregistreur de données énergétiques capable de mesurer non seulement la consommation électrique monophasée et triphasée, mais aussi le facteur de puissance. La capacité de mesurer le FP dans une installation donnera une indication de l'efficacité de l'utilisation de la puissance électrique. Ceci permettra de mettre en place des mesures correctives qui peuvent cibler les courants réactifs inductifs, contrecarrer l'élément inductif de la charge et améliorer l'efficacité électrique pour qu'elle se rapproche de la cible idéale du facteur de puissance : 1,00. Les facteurs de puissance peuvent être corrigés/améliorés en installant de nouveaux équipements comprenant des circuits intégrés dédiés, ou en installant des équipements spécialisés.

Certains instruments bas de gamme mesurent seulement le courant et supposent que la tension est fixe. Ils présument également que le facteur de puissance est de 1,00, car ils ne sont pas reliés à la tension et ne comparent pas ses cycles au flux de courant. Ils peuvent donc donner une idée très inexacte de la consommation réelle d'électricité. Pour obtenir une mesure précise de la consommation d'énergie, il est important de choisir un enregistreur d'énergie qui permet de mesurer la tension et la consommation de courant, et corrèle la synchronisation entre les deux pour mesurer le facteur de puissance.

L'enregistreur de données Tinytag Energy est un outil utile pour identifier et évaluer les mesures d'économie d'énergie. Économique, discret et facile à utiliser, il surveille la consommation électrique mono et triphasée, ainsi que le facteur de puissance, et peut être utilisé pour des contrôles ponctuels ou laissés en place pendant des périodes plus longues pour aider à établir des profils énergétiques dans une organisation.

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