Dätwyler s'appuie sur Atlas Copco pour réaliser des économies d'énergie

Altdorf/Uri, Studen, février 2025. La première chose que fait Damian Zgraggen est de guider le visiteur vers l'ancienne station d'air comprimé, située à quelques pas de la réception. « Nous ne sommes pas toujours parmi les premiers lorsqu'il s'agit de rénover de vieilles machines et installations ... », dit en souriant le chef de projet de Dätwyler IT Infra AG à Altdorf, dans le canton d'Uri. Ce faisant, il montre du doigt trois compresseurs d'Atlas Copco qui ont été installés entre 1999 et 2007. Deux machines de la série ZR compriment sans huile, l'une à vitesse fixe et l'autre à vitesse variable (VSD, Variable Speed Drive). Le troisième compresseur, de type GA VSD, est à injection d'huile et également à vitesse variable. Le ZR 160 VSD, qui a été mis en service au milieu des années 2000, compte le plus grand nombre d'heures de fonctionnement - entre-temps 158'000. Selon Zgraggen, les trois machines ont fonctionné sans problème au cours des deux dernières décennies.

Lorsque l'ancien GA 90 VSD est tombé en panne, Dätwyler a profité de l'occasion pour réfléchir à une nouvelle machine. « Jusqu'à présent, il n'y avait vraiment aucune raison de changer quoi que ce soit », dit Zgraggen. En effet, en règle générale, un des trois compresseurs suffisait pour produire tout l'air comprimé nécessaire à l'usine plus que centenaire. Lorsque l'ancien GA est tombé en panne, les deux compresseurs ZR à compression sans huile ont pris le relais.

L'équipe a délibérément choisi de ne pas remettre en état le compresseur vieux de 20 ans et d'investir plutôt dans son remplacement. Le projet a été lancé au printemps 2023. Comme il n'y avait pas de contrainte de temps, les solutions disponibles sur le marché ont pu être examinées de près : « La direction exige un retour sur investissement très élevé pour tous les investissements. Même pour les remplacements », explique Damian Zgraggen.

Le résultat a été le choix d'un compresseur à vis à injection d'huile de type GA 132 VSD+ FF avec une puissance moteur de 132 kW et la dernière génération de régulation de vitesse (VSD+) - ce qu'Atlas Copco a de plus moderne à offrir actuellement. Selon Damian Zgraggen, le GA VSD+, avec son moteur IE5, surpasse en termes d'efficacité toutes les machines des concurrents qui lui ont été proposés. Sa grande efficacité énergétique lui a en outre permis de bénéficier du programme d'encouragement suisse ProEDA            (« Programme d'installations d'air comprimé à haute efficacité énergétique »).

A Altdorf, Dätwyler IT Infra AG produit chaque année environ 200'000 kilomètres de câbles de données en cuivre, de sécurité et de fibres optiques pour des projets d'infrastructure. Outre ces produits principaux, le portefeuille comprend des mini-centres de données, des installations de câbles de sécurité pour les tunnels ainsi que des solutions IT/OT industrielles pour le traitement des données dans les entreprises. Dätwyler poursuit systématiquement l'objectif de proposer des solutions globales.  Les plus gros clients pour les câbles à fibres optiques viennent de Suisse. D'autres acheteurs se trouvent en Allemagne, en Autriche et, de plus en plus, en Italie. « Nos clients apprécient la fiabilité et la qualité. C'est surtout le respect des prescriptions et des certifications en vigueur pour les câbles de sécurité qui représente un défi pour certains concurrents ! », souligne Damian Zgraggen.

Les lignes de production nécessitent de grandes quantités d'air comprimé, que ce soit pour la commande des vannes, l'extrusion de matériaux isolants sur des fils conducteurs ou le soufflage et le séchage des câbles. En outre, quelques centaines de lucarnes sont encore actionnées pneumatiquement dans l'ancien bâtiment.

Tous les consommateurs d'air comprimé sont alimentés par une conduite circulaire avec de nombreux départs en étoile. « C'est un système qui s'est développé historiquement et qui devrait être responsable de quelques pertes de pression et donc d'efficacité », sait le chef de projet. De plus, il a repéré des fuites à de nombreux endroits du réseau qui, selon lui, engloutissent entre 5 et 30 % de l'air comprimé produit.

Damian Zgraggen s'est donné pour mission de minimiser les pertes et d'optimiser progressivement le réseau d'air comprimé. « Petit à petit, nous numérisons toutes les installations de production, ce qui me permet d'extraire les données de consommation directement sur mon ordinateur », explique-t-il. « Cela permet de voir rapidement les points problématiques. En outre, nous avons entre-temps installé deux capteurs de débit ; ils nous aident également à poursuivre l'optimisation ».

L'ancienne station d'air comprimé n'est pas encore intégrée numériquement, mais elle alimente de toute façon le réseau depuis un autre côté que le nouveau compresseur. Celui-ci se trouve à environ 200 m de là, dans une station séparée sur le site de l'usine. Le nouveau site présente un avantage décisif : « Ici, nous pouvons récupérer la chaleur de compression du compresseur et l'utiliser directement pour nos processus. utilisable dans les processus », comme l'explique Damian Zgraggen.

Pour exploiter cette possibilité, Dätwyler a acheté le GA VSD+ dans sa variante « Full-Feature » (FF). Chez Atlas Copco, ce sigle désigne l'équipement complet avec sécheur frigorifique et échangeur thermique intégrés, ce qui permet au compresseur de récupérer la chaleur de compression. La mise en œuvre a été très simple : il a suffi d'installer quelques pompes et tuyaux pour que la chaleur résiduelle alimente, entre autres, un générateur de vapeur électrique. Dätwyler obtient ensuite de la vapeur saturée pour la vulcanisation du matériau qui isole les conducteurs. Certes, la température n'est pas tout à fait suffisante pour le générateur de vapeur, de sorte que l'énergie manquante est complétée électriquement. « Mais la récupération de chaleur est dans tous les cas rentable », souligne Zgraggen.

L'eau de refroidissement quitte le compresseur à une température de 70 à 80 °C et réchauffe l'eau d'un réservoir de 5 000 litres également nouvellement installé. Ce réservoir pourrait également fournir à l'avenir de l'énergie thermique pour d'autres projets, par exemple pour chauffer un complexe de bureaux en projet. « Les deux anciens chauffe-eau à pompe à chaleur ne fonctionnent presque plus, et le réservoir est toujours plein. sont déjà toujours complètement chargés », rapporte Damian Zgraggen. « Cela signifie que nous sommes loin d'utiliser toute la chaleur produite par le processus de compression ! »

C'est pourquoi le chef de projet envisage désormais de chauffer également deux extrudeuses avec l'eau de refroidissement chaude à l'avenir. « Selon le mélange de matériaux de la gaine de câble, les extrudeuses doivent être chauffées ou refroidies », explique-t-il. « Actuellement, nous utilisons pour deux extrudeuses 16 thermorégulateurs nécessitant chacun 6,6 kilowatts d'énergie pour le chauffage ». Au total, il serait donc possible d'économiser au maximum 32 x 6,6 kW d'énergie thermique électrique et de la remplacer par la chaleur perdue du compresseur. « L'eau est un excellent moyen de transmission de la chaleur », explique Damian Zgraggen. « Nous n'avons besoin que d'une cinquantaine de mètres de conduite pour acheminer l'eau de refroidissement du compresseur vers les extrudeuses. C'est réalisable sans problème ! » Selon ses calculs, il serait ainsi possible d'utiliser environ 20 % de l'énergie thermique produite par le compresseur pour les processus de production. Des mesures similaires pourraient être envisagées à l'avenir pour les extrudeuses, qui sont encore chauffées électriquement et refroidies par air.

L'investissement total pour le projet - y compris les conduites d'eau, les chaudières, les pompes et la tuyauterie - s'élève à environ 300'000 francs suisses. Sur cette somme, environ 28'000 francs suisses ont pu être récupérés grâce à la subvention ProEDA. Les calculs de simulation effectués par Atlas Copco au préalable prévoyaient une économie d'environ 14% sur les coûts de fonctionnement du compresseur. de frais d'électricité imputables au compresseur - sans la récupération de chaleur, qui sera intégrée en plus dans la facture énergétique.

Les valeurs concrètes ne sont pas encore disponibles, car la station n'a été mise en service qu'à l'été 2024. « Il n'est pas possible de faire un pronostic sérieux sur les économies réelles avant que douze mois au moins ne se soient écoulés », explique Damian Zgraggen. « Mais même dix pour cent de moins seraient déjà un grand succès pour nous ! » À titre de comparaison : il y a deux ans encore, les coûts d'énergie s'élevaient à coûts d'électricité pour la production d'air comprimé étaient d'environ 136'000 francs suisses.

Atlas Copco a estimé à sept ans la durée d'amortissement du nouveau compresseur - sans tenir compte des coûts annexes pour les installations de conduites, les réservoirs tampons et les groupes de récupération de chaleur. En incluant l'utilisation de la chaleur, l'investissement pourrait toutefois être amorti en 3,7 ans déjà, souligne Damian Zgraggen.

Les économies à deux chiffres réalisées sur les coûts d'électricité du compresseur GA-VSD+ sont dues à plusieurs avancées technologiques d'Atlas Copco. Ainsi, la série dispose de moteurs spéciaux intégrés à aimants permanents, d'éléments de compression modernes et d'un contrôleur d'admission. Ces caractéristiques de conception à elles seules augmentent tellement l'efficacité par rapport aux machines à vitesse variable de la première génération que la consommation d'énergie spécifique - c'est-à-dire l'énergie nécessaire pour un volume d'air donné - a pu être réduite de 9 %. Les utilisateurs peuvent ainsi tirer davantage d'air des nouveaux compresseurs que des anciennes machines GA-VSD, comme Dätwyler en utilisait une jusqu'à présent, tout en conservant la même puissance.

Pour des raisons d'efficacité, l'entreprise d'Altdorf a d'emblée décidé d'acquérir un compresseur à vitesse variable. En effet, un régulateur de vitesse adapte automatiquement la vitesse du moteur et donc le débit d'air comprimé aux besoins actuels du réseau. En revanche, un compresseur traditionnel fonctionne en mode cadencé, c'est-à-dire qu'il alterne entre la pleine vitesse et le ralenti. Cela coûte énormément d'énergie, car les besoins en air de l'usine ne correspondent presque jamais à la quantité produite. Même en phase de ralenti, les machines continuent à consommer de l'énergie électrique. En revanche, une machine VSD ne fonctionne que lorsqu'il y a réellement un besoin - et alors à la vitesse nécessaire. La consommation d'énergie est ainsi réduite d'au moins un tiers par rapport aux compresseurs cadencés mal exploités.

Une autre contribution aux économies d'énergie chez Dätwyler est l'abaissement de la pression de consigne sur le nouveau compresseur. Alors qu'il fallait 6,8 bars auparavant, le nouveau compresseur fonctionne désormais à une pression de 6,5 à 6,6 bars. Dès que la commande supérieure prévue sera installée, Damian Zgraggen s'attend à une nouvelle réduction à 6,2 à 6,3 bar. On peut partir du principe qu'une réduction de de 1 bar réduit la consommation d'énergie de 7%. L'objectif est donc le suivant : aussi peu de pression que possible, mais autant que nécessaire. Chez Dätwyler, cela signifie que 6,0 bars « sûrs » doivent arriver aux machines de production. « Actuellement, dès que la pression dans le réseau descend en dessous de 6,2 bar, l'un des deux compresseurs ZR sans huile de l'ancienne station se met automatiquement en marche », explique Zgraggen.

Le nouveau compresseur GA à vitesse variable produit actuellement en moyenne entre 900 et 1300 m3 d'air comprimé par heure et fonctionne donc à 60-90% de sa capacité ; il fonctionne donc dans une plage très efficace. En cas de panne ou de pics de demande supérieurs à environ 1'400 m3 par heure, le compresseur ZR à vitesse variable est également mis en marche.

En ce qui concerne la qualité de l'air comprimé, Damian Zgraggen estime qu'une spécification de classe 3-4-3 selon la norme ISO 8573-1 est suffisante - c'est l'une des raisons pour lesquelles Dätwyler a préféré le compresseur GA à injection d'huile, plus économique, à un compresseur de classe 0 à compression sans huile, qui fournit déjà de l'air comprimé de classe « 0 » sans traitement supplémentaire.

Les chiffres des classes de qualité de l'air comprimé représentent

• la teneur en matières solides (premier chiffre),
• la teneur en humidité (deuxième chiffre) et
• la teneur en huile résiduelle (troisième chiffre).

Plus le chiffre correspondant est bas, plus la qualité de l'air est élevée. Les installations de teinture de fibres de verre nécessitent toutefois une qualité supérieure de 1-4-2. Mais Dätwyler respecte également ces valeurs sans problème, car l'air comprimé est d'abord déshumidifié dans le compresseur par un sécheur frigorifique intégré, puis traité par un double filtre UD d'Atlas Copco. « De plus, chaque installation de production est équipée d'une unité de maintenance comprenant au moins un filtre et un séparateur d'eau », explique Damian Zgraggen.

Dans l'ensemble, le collaborateur de Dätwyler se montre très satisfait de l'ensemble de la solution, qu'il décrit comme simple. « Nous n'avons eu à installer que quelques pompes et conduites, et le nouveau compresseur fonctionne de manière extrêmement fiable avec un minimum d'entretien ».  Il peut consulter toutes les données importantes directement sur l'ordinateur ou le téléphone portable, ce qui permet une surveillance rapide de l'état de fonctionnement. L'état de fonctionnement et la détection des erreurs sont possibles. Le choix de l'emplacement du compresseur était également optimal : des raccordements infrastructurels pour l'électricité, l'eau et l'air ainsi que des sorties préparées pour de futures extensions étaient déjà disponibles.

La subvention de ProEDA a facilité l'argumentation de l'équipe de projet en faveur de l'investissement au niveau de la direction. « Le paquet composé d'une efficacité énergétique élevée, de la récupération de chaleur et de la contribution à la promotion a convaincu tous les participants ! », rapporte Zgraggen. Ici, Volker Batt, l'ingénieur commercial d'Atlas Copco, a eu la gentillesse d'indiquer très tôt que Dätwyler, en tant qu'utilisateur, devait déposer la demande de subvention avant de commander le nouveau compresseur. « Remplir le formulaire n'a alors plus été une grosse affaire ». Il trouve maintenant la nouvelle station « super belle », l'installation s'est également déroulée sans problème : « C'est une solution propre et silencieuse - même dans la salle de pause d'à côté, on n'entend plus le compresseur ». Et les possibilités d'économiser encore plus d'énergie à l'avenir grâce à la récupération de chaleur permettent au chef de projet d'envisager l'avenir avec encore plus d'optimisme.

(Auteur : Thomas Preuß, journaliste indépendant à Königswinter, Allemagne. www.turmpresse.de)