REG en energie-efficiëntie
Niet alle toepassingen zijn gelijk

Rationeel Energie Gebruik of energie-efficiëntie mag dan een mooi streven zijn voor de sector elektrotchniek, het is echter ook nog een doelstelling die nog heel wat inspanningen in onderzoek en ontwikkeling zal vergen. Elektro&Energy Magazine ging zijn licht eens opsteken bij enkele energie specialisten en kwam tot de volgende bevindingen.

Version Française

Energie-efficiëntie mag niet verward worden met vermogensefficiëntie, iets wat volgens onze gesprekpartners maar al te gemakkelijk gebeurt. Energie-efficiëntie heeft daarenboven zowel betrekking op de productie, de distributie als het verbruik van energie. Bepaalde reeds bestaande oplossingen die een efficiënter verbruik van energie mogelijk moeten maken, vertonen vandaag de dag nog steeds een aantal tekortkomingen waardoor de kosten van de verbruikers worden verplaatst naar de productie- of distributiezijde.
De vraag hoeveel men met deze oplossingen wint, of dat men hoegenaamd nog wel energiewinst heeft, is dan aan de orde. Kortom, de problematiek van energie-efficiëntie is heel wat complexer dan men wel zou denken en er is nog een lange weg af te leggen.

Toepassingsgebieden
Energie-efficiëntie is een sleutelwoord dat zeer dikwijls verkeerd wordt gebruikt. Enerzijds gaat het om energie, wat inhoudt dat de verschillende energievormen tegen elkaar moeten kunnen worden afgewogen. Anderzijds kost een bepaald project voor de realisatie ook energie en moet energie-efficiëntie de totale gebruiksduur en de eventuele alternatieven in rekening brengen.
Eén van onze gesprekpartners formuleerde het zo: "Wanneer we spreken over energie-efficiëntie dan spreken we in principe over de eerste wet van de thermodynamica: de wet van behoud van energie. Men kan iets op verschillende manieren tot een bepaalde temperatuur opwarmen. Welke manier echter het meest energie-efficiënt is, is niet zo vanzelfsprekend."
Binnen het energie-instituut trachten de onderzoekers een eerlijke analyse te maken van de energieproblematiek die steeds gebaseerd is op verschillende zienswijzen: elektrisch, thermisch en economisch.
Onze gesprekpartners zijn het er echter wel over eens dat de meest eerlijke vergelijking om te kunnen spreken van energie-efficiëntie de "Soil to Soil" aanpak is. De Soil to Soil aanpak houdt in dat men alle parameters in de vergelijking betrekt. Parameters waaronder ook de gebruiksduur, de capaciteitsbezetting, de omgeving, enz.
Wat is energie-efficiënter: een nulenergie-gebouw of een gebouw dat bvb. 20% van zijn energie van buitenuit betrekt? Men kan stellen dat een nulenergie-gebouw (fotovoltaïsch, volledig geisoleerd, …) met een levensduur van 30 jaar energetisch meer zal kosten. De energie nodig om de speciale materialen en systemen te produceren zorgt voor een negatieve energiebalans.

Energie-efficiëntie
Energie-efficiëntie is echter iets heel anders dan vermogensefficiëntie. Toch blijkt het door heel wat mensen verkeerdelijk in die context gebruikt te worden. ""Energie-efficiëntie leest men niet af door het uitgaand vermogen te delen door het ingaand vermogen. Hierdoor zou men het beperken tot het gebruikte apparaat zonder zich de vraag te stellen of dit apparaat in de energiebalans het meest efficiëntie alternatief vormt. Energie-efficiëntie is eenvoudigweg de hoeveelheid nuttige energie die men uit een bepaalde oplossing haalt in vergelijking met wat men er heeft moeten insteken," aldus onze gesprekpartners.
Neem nu bijvoorbeeld de spaarlampen. Hier verkrijgt men de indruk dat ze zeer energie-efficiënt zijn. Echter, de netvervuiling die samengaat met deze spaarlampen heeft zijn impact op het rendement. De transformatoren kunnen maar op een bepaald percentage (K factor) van hun nominaal rendement werken. Wat is hier dus de invloed van deze verlegging van de problematiek op de kostprijs? Ook van WKK wordt gezegd dat dit een zeer energie-efficiënte oplossing is voor bepaalde bedrijven.. Maar indien men parameters zoals het wegvallen van de spanning meerekent of wanneer men tijdelijk geen warmte nodig heeft , dan blijft het nog altijd de vraag of de elektriciteit uit WKK even veel waard is als de elektriciteit geproduceerd door een centrale.
Uit dit alles blijk dat men in de problematiek van de energie-efficiëntie eigenlijk geen enkele energiebron mag uitsluiten.

Elektrische motoren
Elektrische motoren zijn naar schatting verantwoordelijk voor ongeveer 50% van het totale elektriciteitsgebruik in de geïndustrialiseerde landen. Een kleine rendementsverbetering van deze motoren, in de orde van 1 à 1,5%, kan reeds aanleiding geven tot een zeer omvangrijke energiebesparing.
Bekeken op internationaal niveau, zou deze vorm van besparing al snel overeenkomen met een paar zeer omvangrijke elektriciteitscentrales.
"Belangrijk voor de gebruiker is echter dat de motoren het werkelijke rendement op hun specificatieplaatje zouden vermelden. Dit laatste is nog te weinig het geval, en meestal wordt het rendement tot 3% en meer overschat."
Hiervoor zijn de gebruikte normen verantwoordelijk. De meeste constructeurs meten de gescheiden verliezen en voor de overige, moeilijker meetbare verliezen, hanteert men een percentage dat in de verschillende normen werd vastgelegd. De Europese IEC 34.2 norm hanteert 0,5%, de Japanse norm verwaarloost zelfs deze verliezen (waardoor een Japanse motor volgens zijn specificatieplaatje praktisch altijd een beter rendement haalt).
De norm die het dichtst de praktijk benadert is de Amerikaanse IEEE 112-B norm, die een echte meetprocedure voor deze overige verliezen hanteert. Het is dus belangrijk dat men voor eens en altijd komaf maakt met deze onduidelijkheid. Daarenboven hebben deze normen betrekking op vollastbedrijf. Het zou voor de gebruiker ook interessant zijn het rendement bij een deellast of een gemiddelde deellast te kennen. Dergelijke maatregelen, een eerlijke en juiste vergelijking en een rendement dat nauwer aansluit bij een specifiek (niet vollast) gebruiksregime, zullen de gebruiker eerder aanzetten over te schakelen op hoogrendementsmotoren. Zo heeft men ook een beter inzicht op de opbrengst van de meerinvestering.

mpact
Hebben oplossingen zoals hoogrendementsmotoren een belangrijke impact op de energie-efficiëntie? Volgens onze gesprekpartners ligt de potentiële impact van de variabele toerentalregeling nog aanzienlijk hoger. "Een aandrijving op vaste snelheid kan men vergelijken met een auto waarmee men altijd vol gas geeft en de snelheid regelt door het rempedaal meer of minder in te drukken. Vandaar ook dat een regelbaar toerental van dergelijke aandrijvingen, denken we maar aan pomp- en ventilatieaandrijvingen, een aanzienlijke besparing kunnen opleveren (10% en meer)."
Dat de industrie vooralsnog niet massaal van frequentieregeling gebruik maakt, heeft ook te maken met het feit dat frequentieregelaars nog altijd zeer gevoelig zijn voor spanningsdips. Als men dus een keuze moet maken tussen energie-efficiëntie en eventuele energie-onderbreking, is de keuze soms (te) snel gemaakt. Vergeten we ook niet dat energie-efficiëntie en comfort (bvb. automatisering versus arbeid) samengaan, en de gemakkelijkste manier om energie te besparen is een bepaalde mate van comfort opgeven.

De toekomst
Niemand wil graag comfort inleveren, ook de industrie niet. Hierdoor zijn de maatregelen op het vlak van energie-efficiëntie soms beperkt. Iedereen kent echter het spreekwoord: "Vele kleintjes maken een groot." De industrie heeft echter nog veel werk voor de boeg. Voor heel wat van de huidige oplossingen met betrekking tot energie-efficiëntie heeft men vermogenselektronica nodig met als neveneffect de gekende harmonischen of netvervuiling. Met de huidige open energiemarkt, kan dit nog extra problemen opleveren. Denken we maar aan het "Second customer syndroom". Dit is wanneer buren door netvervuiling de problematiek verleggen naar bijvoorbeeld de transformatoren van de buur en deze elektriciteit afnemen van verschillende leveranciers, maar geleverd via hetzelfde net. Wie waakt over de kwaliteit van de netvoeding?
In de toekomst is het dus best mogelijk, zeer waarschijnlijk zelfs, dat de geleverde elektriciteit niet meer zal worden verrekend in kWh maar in kwaliteiten.

URE et efficacité énergétique
Toutes les applications ne sont pas équivalentes

L’Utilisation Rationnelle de l’Energie ou efficacité énergétique a beau représenter une belle ambition pour le secteur de l’électrotechnique, il s’agit tout de même encore d’un objectif qui exigera des efforts considérables en recherches et développements. Elektro&Energy magazine a questionné plusieurs spécialistes énergétiques et vous commente ici les résultats de son enquête.

L’efficacité énergétique ne doit pas être confondue avec l’efficacité de puissance, une erreur qui ne se produit que trop fréquemment selon nos interlocuteurs. En outre, l’efficacité énergétique se rapporte tant à la production qu’à la distribution et la consommation de l’énergie. Certaines solutions déjà existantes, qui sont supposées permettre une consommation plus efficace de l’énergie, présentent encore aujourd’hui une série de manquements qui ont pour conséquence que les coûts incombant aux consommateurs sont simplement déplacés vers les producteurs ou les distributeurs.
Reste la question de savoir quelles économies ces solutions permettent de réaliser, pour autant même qu’elles correspondent à une quelconque économie. En bref, la problématique liée à l’efficacité énergétique est nettement plus complexe qu’on ne pourrait l’imaginer et longue est la route qui reste à parcourir.

Domaines d’application
L’efficacité énergétique est un mot clé qui fait très souvent l’objet d’une interprétation erronée. D’une part, il s’agit d’énergie, ce qui implique que les différentes formes d’énergie doivent être soigneusement pesées et comparées. D’autre part, un projet déterminé exige également de l’énergie pour assurer sa réalisation et l’efficacité énergétique doit tenir compte de la durée de vie totale du projet et des alternatives éventuelles. L’un de nos interlocuteurs l’a formulé ainsi : "Lorsque nous abordons le sujet de l’efficacité énergétique, nous parlons en principe de la première loi de la thermodynamique : la loi concernant la conservation de l’énergie. Différents processus permettent d’amener quelque chose à une température voulue. Savoir quel processus sera le plus efficace en termes d’énergie, c’est déjà une question nettement moins évidente."
Au sein de l’institut de l’énergie, les chercheurs tentent d’effectuer une analyse honnête de la problématique énergétique, qui est toujours basée sur différents points de vue : l’aspect électrique, l’aspect thermique et l’aspect économique. Nos interlocuteurs sont d’accord pour dire que la comparaison la plus honnête pour parler de l’efficacité énergétique est l’approche de type "Soil to Soil". Cette approche Soil to Soil implique que tous les paramètres soient pris en compte pour la comparaison. Ces paramètres sont entre autres la durée d’utilisation, le degré d’utilisation de la capacité, l’environnement, etc. Qu’est-ce qui est plus efficace en termes d’énergie : un immeuble à énergie zéro ou un immeuble qui fait appel à des sources énergétiques extérieures pour, par exemple, 20% de ses besoins? On peut supposer qu’un immeuble à énergie zéro (photovoltaïque, totalement isolé, …) avec une durée de vie de 30 ans aura une facture énergétique plus lourde car l’énergie nécessaire pour produire les matériaux et les systèmes spéciaux est responsable d’un bilan énergétique négatif.

L’efficacité énergétique
L’efficacité énergétique est une notion totalement différente de celle d’efficacité de puissance. De nombreuses personnes semblent toutefois en faire un usage erroné dans ce contexte. "L’efficacité énergétique ne se lit pas en divisant la puissance de sortie par la puissance d’entrée. En agissant de la sorte, on se limiterait à l’appareil utilisé sans se demander si cet appareil est l’alternative la plus efficace dans le bilan énergétique. L’efficacité énergétique est tout simplement la quantité d’énergie utile obtenue par le biais d’une solution déterminée en comparaison de l’investissement auquel on a consenti pour appliquer cette solution," nous expliquent nos interlocuteurs. "Prenons l’exemple des lampes économiques. On a l’impression qu’elles sont très efficaces en termes d’énergie. Il faut toutefois tenir compte de la pollution du réseau qui accompagne ces lampes économiques et qui a un impact sur le rendement. Les transformateurs ne peuvent travailler qu’à un certain pourcentage (facteur K) de leur rendement nominal. Quelle est l’influence du déplacement de la problématique sur le prix coûtant? On dit également de la cogénération qu’elle constitue une solution très efficace en termes énergétiques pour certaines entreprises.. Mais lorsqu’on tient compte de paramètres tels que l’interruption de la tension ou lorsqu’on n’a temporairement pas besoin de chaleur, il reste toujours la question de savoir si l’électricité en provenance de la cogénération a la même valeur que l’électricité produite par une centrale." Tout ceci démontre clairement que dans la problématique de l’efficacité énergétique, aucune source d’énergie ne peut être exclue.

Moteurs électriques
Selon une estimation, les moteurs électriques sont responsables pour environ 50% de l’ensemble de la consommation d’électricité dans les pays industrialisés. La moindre amélioration au niveau de ces moteurs, de l’ordre de 1 à 1,5% peut déjà représenter une économie d’énergie particulièrement considérable. Transposée au niveau international, cette forme d’économie pourrait très vite correspondre à plusieurs centrales électriques très puissantes. "Il est toutefois important pour l’utilisateur que le rendement réel soit mentionné sur la plaquette d’identification du moteur. A ce jour, ceci n’est pas assez souvent le cas et généralement, le rendement est surestimé de 3% ou plus." Ce sont les normes utilisées qui sont responsables de cette situation. La plupart des constructeurs mesurent les pertes séparées et pour les autres pertes difficilement mesurables, ils ont recours à un pourcentage fixé dans les différentes normes. La norme européenne IEC 34.2 prévoit 0,5%, la norme japonaise néglige même ces pertes (ce qui fait qu’un moteur japonais obtient pratiquement toujours un meilleur rendement lorsqu’on se réfère à sa plaquette de spécifications). La norme qui se rapproche le plus de la pratique est la norme américaine IEEE 112-B, qui a recours à une réelle procédure de mesure pour ces autres pertes. Il importe donc de faire définitivement table rase de cette imprécision. De plus, ces normes se rapportent à un fonctionnement en pleine charge. Il serait également intéressant pour l’utilisateur de connaître le rendement pour une charge partielle ou pour une charge partielle moyenne. De telles mesures , une comparaison honnête et exacte et un rendement qui épouse plus étroitement un régime d’utilisation spécifique (et non à pleine charge) motiveront l’utilisateur de passer à des moteurs à haut rendement. On obtient également ainsi une meilleure appréciation du rendement pour le supplément d’investissement.

Impact
Les solutions comme les moteurs à haut rendement ont-elles un impact important sur l’efficacité énergétique? Selon nos interlocuteurs, l’impact potentiel de la régulation variable du régime est encore nettement supérieur. "Un entraînement à vitesse fixe peut être comparé à un véhicule dans lequel le conducteur maintiendrait toujours les gaz au même niveau et réglerait la vitesse en enfonçant plus ou moins la pédale du frein. Voilà pourquoi un régime réglable pour de tels entraînements - ne mentionnons que les entraînements des pompes et des systèmes de ventilation - pourrait fournir une économie considérable (10% et plus)." Le fait que l’industrie n’utilise pas encore massivement ces régulations de fréquence est lié à la très grande sensibilité aux chutes de tension qui existe au niveau de ces régulateurs de fréquence. Si on doit donc faire un choix entre l’efficacité énergétique et d’éventuelles interruptions d’alimentation en énergie, ce choix est souvent (trop) vite fait. N’oublions pas non plus que l’efficacité énergétique et le confort (par exemple, l’automatisation opposée au travail) vont de pair et que la façon la plus simple d’économiser de l’énergie est de renoncer à un certain niveau de confort.

L’avenir
Personne n’aime renoncer au confort et il en va de même pour l’industrie. C’est la raison pour laquelle les mesures sont parfois limitées au niveau de l’efficacité énergétique. Tout le monde connaît pourtant l’adage : "De nombreux petits font un grand." L’industrie a toutefois encore un long chemin à parcourir. De nombreuses solutions actuelles sur le plan de l’efficacité énergétique nécessitent de l’électronique de puissance avec pour effet secondaire les harmoniques ou les pollutions bien connues du réseau. Compte tenu de l’actuel marché énergétique ouvert, cela pourrait encore occasionner des problèmes supplémentaires. Ne mentionnons que le "Second customer syndrome". Citons le cas où, à cause d’une pollution du réseau, certains utilisateurs déplacent la problématique, par exemple, vers les transformateurs des voisins, qui achètent pour leur part de l’électricité auprès de plusieurs fournisseurs, courant qui est toutefois livré via le même réseau. Qui veille sur la qualité de l’alimentation de secteur?
A l’avenir, il sera donc tout à fait possible, très probable même, que l’électricité fournie ne sera plus calculée en kWh mais en qualités.