4 façons de réduire la consommation d'énergie dans les applications de mélange
Avec la hausse des prix de l'énergie, les stations d'épuration des eaux usées et les installations industrielles examinent de plus près les moyens de réduire la consommation d'énergie dans leurs opérations de mélange. Le mélange est un processus qui consomme beaucoup d'énergie, mais les progrès réalisés dans la conception et la technologie des agitateurs montrent qu'il est possible de réduire considérablement leur consommation d'énergie - jusqu'à 50 % dans certains cas.
Pour avoir une idée de la quantité d'énergie consommée par le mélange, on estime qu’il consomme entre 5 et 10 % de l'énergie électrique totale dans le monde. Dans les stations d'épuration des eaux usées, il peut représenter de 5 à 20 % de la consommation totale d'énergie de la station, mais il peut aussi parfois être utilisé pour réduire considérablement l'énergie liée à l’aération, qui est beaucoup plus importante. La réduction de la consommation d'énergie peut non seulement diminuer les coûts d'exploitation, mais aussi contribuer à des opérations plus durables.
Voici quatre façons dont les services publics et les installations industrielles peuvent améliorer l'efficacité et réduire la consommation d'énergie dans les applications d'agitation. Ces recommandations sont basées sur les 60 ans d'expérience de Xylem dans le développement d'agitateurs pour le traitement des eaux usées et d'autres procédés, ainsi que sur plus de 300 000 installations d'agitateurs Flygt dans le monde.
1. Dimensionnement correct de l’agitateur
La taille d'un agitateur fait généralement référence à ses dimensions physiques et à sa capacité à traiter un volume spécifique de fluide. Dans certains procédés, en particulier le traitement des eaux usées, des agitateurs de plus grande taille ont traditionnellement été choisis pour traiter les conditions de pointe, telles que le débit maximal ou la charge maximale. L'idée est que la sélection d’agitateurs plus grands permet d'éviter le risque de sous-mélange, mais cette pratique entraîne souvent un gaspillage d'énergie et peut aboutir à des processus sous-optimaux, tels que le surmélange.
Au lieu d'utiliser des agitateurs surdimensionnés et surpuissants, les opérateurs devraient envisager de passer à des modèles plus modernes qui peuvent changer de vitesse et utiliser des moteurs à haut rendement. Il est également important de se rappeler qu'une plus grande puissance d'entrée (l'énergie utilisée par l’appareil) n'entraîne pas nécessairement un meilleur mélange. Le mélange optimal doit plutôt être basé sur la quantité de poussée produite par l’agitateur divisée par la puissance qu'il consomme. Vous aurez ainsi une idée beaucoup plus précise de l'efficacité énergétique de l’appareil.
2. Agitateurs submersibles à vitesse variable
Pour résoudre le problème du surmélange ou du sous-mélange, les agitateurs submersibles peuvent être connectés à des variateurs de fréquence externes ou utiliser des variateurs intégrés au moteur immergé de l'agitateur. Avec ce type de mélange adaptatif, la vitesse de l’appareil est ajustée de manière à ce que le débit requis (poussée) corresponde aux fluctuations du besoin. Il en résulte une plus grande souplesse pour faire face aux conditions changeantes et une moindre consommation d'énergie.
Les agitateurs adaptatifs Flygt de Xylem, par exemple, peuvent s'ajuster aux conditions réelles du process et réduire la consommation d'énergie jusqu'à 50 %. En 2015, Flygt a lancé le premier agitateur à vitesse variable sans utiliser de variateur de fréquence externe. Cette technologie d'entraînement intégrée est préconçue et pré-optimisée pour son moteur, ce qui élimine le processus d'installation compliqué consistant à faire correspondre le variateur de fréquence externe au moteur de l'agitateur.
3. Conception optimisée de l'hélice
Lorsque l'on cherche à réduire la consommation d'énergie, plusieurs caractéristiques de l'hélice d'un agitateur sont particulièrement importantes. La forme des pales de l'hélice, par exemple, doit être conçue pour minimiser la résistance tout en maximisant la poussée. Le diamètre de l'hélice doit également être adapté à l'application spécifique, afin de garantir un mélange efficace tout en maintenant la puissance dans les limites autorisées et en assurant un environnement hydraulique optimal pour l’appareil.
La conception des pales autonettoyantes est également importante, car l'accumulation de débris peut nécessiter une plus grande consommation d'énergie pour surmonter la résistance. Les hélices pales banane de Flygt, par exemple, ont une conception autonettoyante qui permet d'économiser de l'énergie et d'éviter le colmatage.
Lancées pour la première fois en 1984, les hélices à pales bananes ont été continuellement améliorées au cours des 40 dernières années pour garantir une poussée maximale avec une consommation d'énergie minimale.
Flygt conçoit également des hélices avec des matériaux qui résistent à l'usure et à la corrosion, notamment le polyuréthane renforcé, l'acier inoxydable, la fonte au chrome et l'acier duplex, afin de garantir une efficacité constante au fil du temps.
4. Mise à niveau vers les moteurs IE3 ou IE4
L'adoption d’appareils dotés de moteurs à haut rendement énergétique permet de réduire considérablement la consommation d'énergie et les frais d'exploitation. La Commission électrotechnique internationale (CEI) établit des normes spécifiques pour les moteurs électriques, définissant l'efficacité énergétique d'un moteur en fonction de la quantité d'énergie perdue entre la consommation et la production. Par exemple, les moteurs IE1 ont un rendement d'environ 88 %, les moteurs IE3 un rendement de près de 94 % et les moteurs IE4 un rendement de plus de 96 %. Le passage d'un moteur IE1 à un moteur IE3 ou IE4 permet donc de réaliser des économies d'énergie substantielles.
Les agitateurs Flygt modernes sont dotés d'unités d'entraînement robustes et à haut rendement avec des moteurs IE3 et IE4, ce qui aide les opérateurs à répondre aux exigences en matière d'efficacité énergétique. Pour encore plus d'économies d'énergie, les agitateurs adaptatifs Flygt sont équipés de moteurs à aimants permanents équivalents à IE4 qui peuvent produire la même poussée qu'un moteur à entraînement direct d'un agitateur compact standard avec jusqu'à 50 % d'énergie en moins.
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