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Economies d'énergie liées aux systèmes d’information et de communication

De Guide de l'Installation Electrique

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Sommaire

Un système d’information

Pour être utiles, les données (mesures, états de fonctionnement, bases tarifaires,...) doivent être transformées en informations diffusées à tous les acteurs de l’efficacité énergétique selon leur besoin (pour augmenter le savoir de tous les intervenants du processus de gestion de l’énergie), et expliquées (pour une parfaite compréhension nécessaire au développement des capacités de contrôle et d’intervention qui seules permettent les économies d’énergie effectives). La circulation de ces données doit aboutir à l’action, puis pour maintenir l’efficacité énergétique, elle doit perdurer... (cf. Fig.  K21).

Ce cycle opérationnel ne peut fonctionner que si un réseau de communication efficace est en place.

Le système d’information est alors prêt à être utilisé quotidiennement, pour atteindre les objectifs d’efficacité énergétique spécifiés par la direction de la société, par les opérateurs aux différents postes de consommation d’électricité (processus industriels, éclairage, climatisation, etc) et à la contribution positive de ces postes de consommation au fonctionnement de la société (quantité de produits fabriqués, confort des visiteurs dans un supermarché, température ambiante dans une salle réfrigérée, etc).

Fig. K21Le cycle opérationnel des données indispensable à l’efficacité énergétique


Un système de surveillance

Pour un audit rapide, voire permanent

La connaissance et la diffusion de ces données sont des facteurs de progrès dans l’instant, mais les réseaux électriques sont soumis à des évolutions rapides nécessitant de répondre toujours à la même question, «Ce réseau peut-il prendre en charge cette nouvelle évolution ?».

Dans cette situation, un système de surveillance des échanges et des consommations d’énergie est à même de fournir toutes les informations requises pour un audit complet du site. Cet audit couvrant non seulement l’électricité, mais aussi l’eau, l’air, le gaz et la vapeur.

Le degré d’efficacité des processus et des installations industrielles peut être déterminé à partir des mesures, évaluations comparatives et données de consommation d’énergie normalisées.

Pour des prises de décisions rapides et justifiées

Des plans d’action appropriés peuvent être mis en place incluant la mise en place de systèmes de contrôle et d’automatisation de l’éclairage et des bâtiments, une commande à vitesse variable, l’automatisation de processus, etc.

Les enregistrements des informations sur l’utilisation effective des équipements permettent de déterminer avec précision la capacité disponible sur le réseau ou sur un transformateur, et aussi de déterminer les interventions d’entretien les plus appropriées et le moment le plus approprié pour les réaliser... ni trop tôt, ni trop tard.

Les réseaux de communication

Système d’information et système de surveillance vont de pair avec les réseaux de communication, Intranet ou Internet, les échanges étant organisés au sein d’architectures informatiques à définir selon les besoins de chaque exploitant.

L’Intranet

En majeure partie, l'échange de données dans le secteur industriel utilise des technologies Web installées de façon permanente sur le réseau de communication de l'entreprise, généralement un réseau intranet à l'usage exclusif de l'opérateur.

Pour l'échange de données entre les composants connectés via une liaison physique de transmission, le protocole Modbus est très largement utilisé. La connexion est possible avec les dispositifs de mesure et de protection dans les réseaux électriques. Initialement créé par Schneider Electric, il est très répandu aussi dans le secteur du bâtiment et considéré comme un protocole standard.

Pour la transmission d'une grande quantité de données entre les systèmes de distribution électrique, la technologie développée la plus récente est Ethernet. Cette technologie est largement répandue pour sa simplicité et ses performances. Il s'agit du média le mieux adapté soit pour l'affichage en local, soit pour communiquer entre serveurs distants.

Dans la pratique, les données électriques sont stockées dans les serveurs Web industriels installées dans les tableaux de contrôle. Le protocole standard TCP / IP est utilisé très largement pour la transmission de ces données afin de réduire les coûts de maintenance associés à tout réseau informatique. Ce principe est bien adapté pour communiquer des données associées à la mise en œuvre de l'efficacité énergétique. Aucun logiciel supplémentaire n'est requis - un PC et un navigateur Internet sont les seuls dispositifs nécessaires. Ainsi, toutes les données relatives à l'efficacité énergétique sont stockées et peuvent être communiquées de manière courante par l'intermédiaire des réseaux intranet, GSM / GPRS, wifi, etc ...

Pour plus de simplicité et de cohérence, les appareils de mesure et interfaces de communication sont avantageusement intégrés dans les tableaux de distribution.

Voir Tableaux intelligents.

L’Internet

La surveillance et le contrôle à distance améliorent la disponibilité et l'accessibilité des données, tout en offrant une plus grande flexibilité en termes de service. La Figure K22 représente un schéma de ce type d'installation. La connexion à un serveur et un navigateur Web standard rendent beaucoup plus facile l'utilisation et l'export des données vers des tableurs Microsoft Excel ™, par exemple, dans le but de tracer des courbes de puissance en temps réel.

La technologie Ethernet permet maintenant une connexion facile des tableaux de commande à Internet, en étant compatible avec les installations de "Smart Grid" qui se développent rapidement.

Fig. K22Exemple d’un réseau d’information Intranet protégé par un serveur (EGX400 - Schneider Electric) et surveillé à partir du réseau Internet

Les architectures

Traditionnellement et pendant de nombreuses années, les systèmes de surveillance et de contrôle ont été centralisés et basés sur les systèmes d’automatisation SCADA (Supervisory, Control et Data Acquisition).

Actuellement, trois niveaux d’architecture sont couramment distingués (cf.Fig. K23).

Architecture de niveau 1

Un nouveau concept d’équipement intelligent a été conçu récemment grâce aux nouvelles capacités inhérentes à la technologie Web. Il peut être positionné comme l’équipement de base dans la gamme des systèmes de surveillance en donnant l’accès aux informations sur l’électricité n’importe où dans le site. L’accès à l’Internet est aussi possible pour tous les services externes au site.

Architecture de niveau 2

Ce système a été conçu spécifiquement pour les électriciens, et adapté aux exigences des réseaux électriques.

Cette architecture est basée sur un système de surveillance centralisé qui répond à tous les besoins de surveillance du réseau électrique. L’installation et l’entretien nécessitent naturellement un niveau de compétence inférieur que le niveau 3, tous les dispositifs de distribution électrique étant déjà présents dans une bibliothèque spécialisée. Finalement, le coût d’acquisition est minimisé en raison de la simplicité des besoins d’intégration du système.

Sur certains sites, les niveaux 2 et 3 peuvent cohabiter.

Architecture de niveau 3

L’investissement dans un tel système est généralement réservé aux installations haut de gamme qui sont soit grosses consommatrices d’énergie, soit utilisatrices d’équipements très sensibles aux variations de la qualité de l’énergie et ayant besoin d’une grande disponibilité de l’électricité. Pour répondre à l’exigence de très grande disponibilité, ce système requiert très souvent la prise en charge de manière transparente (sans impact visible), au premier défaut, des composants de l’installation. Le coût initial conséquent, les compétences requises pour réaliser correctement ce système et le coût des mises à jour nécessaires pour répondre à l’évolution du réseau peuvent rebuter les investisseurs potentiels qui imposent alors des études préalables très détaillées.

Fig. K23Positionnements d’un système de surveillance