[PDF] Revue CREMA CC & FD N° 2016 Audit énergetique des auxiliaires

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Revue CREMA CC & FD N° 2016

Audit Audit Audit Audit énergetique des auxiliaires de la centrale nergetique des auxiliaires de la centrale nergetique des auxiliaires de la centrale nergetique des auxiliaires de la centrale

turbines

turbines turbines turbines à gaz de Kenitragaz de Kenitragaz de Kenitragaz de Kenitra : 3*105MW: 3*105MW: 3*105MW: 3*105MW

RRRRésumsumsumsumé. . . .

Ce travail consiste à l'amélioration des performances de la station de génération de turbine à gaz Kenitra (TAG 3 * de 105MW) en faisant un audit énergétique des organes auxiliaires de la station. Les fondements de la méthodologie utilisée pour faire

l'audit est entièrement décrit et il a été appliqué sur une période de 12 mois. Selon les

résultats de l'audit, des solutions pour enhence les performances de la station ont été

proposées. L'application de ces solutions a amélioré l'efficacité de la chaudière de

80,28% à 90,66%. En outre, les pertes des échangeurs droped de 20DH / h à 1,3Dh / h.

1 1 1 1 UniversitUniversitUniversitUniversité Hassan II Casablanca, Hassan II Casablanca, Hassan II Casablanca, Hassan II Casablanca, FacultFacultFacultFaculté des Sciences Aindes Sciences Aindes Sciences Aindes Sciences Ain----Chock Chock Chock Chock

DDDDépartement de physiqupartement de physiqupartement de physiqupartement de physique, Laboratoire de physique the, Laboratoire de physique the, Laboratoire de physique the, Laboratoire de physique théorique et appliquorique et appliquorique et appliquorique et appliquéeeee

EEEE----mailmailmailmail : : : : mouna.lamnadimouna.lamnadimouna.lamnadimouna.lamnadi@gmail.comgmail.comgmail.comgmail.com Mouna LAMNADI

Mouna LAMNADIMouna LAMNADIMouna LAMNADI

1

Mourad TRIHI

Mourad TRIHIMourad TRIHIMourad TRIHI

1

Abdelkader BOULEZHAR

Abdelkader BOULEZHARAbdelkader BOULEZHARAbdelkader BOULEZHAR 1 Abderrahman AMORAbderrahman AMORAbderrahman AMORAbderrahman AMOR 1

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La consommation mondiale d'énergie ne cesse d'augmenter. Mais dans les derni ères décennies cette augmentation s'est accentuée. Cela est dû à l 'industrialisation qui est devenue plus importante avec la montée en puissance de nouveau payes comme la Chine, l 'Inde, le Brésil, la Turquie ..., aussi le mode de vie de la population mondiale a chang tendant plus vers le confort (machine

à laver, les frigidaires, micro-

ondes, chauffage/climatisation...[1]).

Selon les statistiques publi

ées par l'Agence Internationale d'Energie en

2014 [2], la consommation mondiale d

'énergie est passée de 6106 Mtep en 1973

à 13371 Mtep en 2012.

Figure 1

Figure 1Figure 1Figure 1 : : : : Evolution de la consommation mondiale dEvolution de la consommation mondiale dEvolution de la consommation mondiale dEvolution de la consommation mondiale d

'énergie finale [1]nergie finale [1]nergie finale [1]nergie finale [1] Quand à la consommation d'énergie au Maroc, et comme dans le reste du monde, elle a connu une grande augmentation. En effet, la consommation marocaine d 'énergie est passée de 10,5 millions de TEP en 2002 à 17,3 millions de TEP en 2011, soit une évolution de 60,7% en l 'espace de 9 ans [3].

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Figure 2 : Evolution de la consommation dFigure 2 : Evolution de la consommation dFigure 2 : Evolution de la consommation dFigure 2 : Evolution de la consommation d'énergie au Maroc entre 2002nergie au Maroc entre 2002nergie au Maroc entre 2002nergie au Maroc entre 2002

et 2011et 2011et 2011et 2011 L 'évolution de la consommation énergétique du Maroc est due à l 'énergie électrique nette appelée qui n'a pas cessé d'augmenter. La figure 3 donne l 'allure de l'évolution de l'énergie électrique nette appelée entre 2002 et 2012. L 'énergie électrique nette appelée a doublé en 10 ans, elle est pass ée de 15,54 TWh en 2002 à 31,06 TWh en 2012.

Figure

Figure Figure Figure 3333 : : : : Energie Energie Energie Energie

électrique nette appellectrique nette appellectrique nette appellectrique nette appelée ene ene ene en TWh au MarocTWh au MarocTWh au MarocTWh au Maroc

Cette augmentation refl

ète une amélioration considérable dans la qualité de vie des marocains comme le montre la figure 4. Cependant, la consommation par habitant reste modeste compar

ée à la moyenne

mondiale. En 2011 la consommation par habitant

était de l'ordre de

0,54 tep/hab (795 kWh/hab) tandis que la moyenne mondiale est de

l 'ordre de 1,7 tep/hab.

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Figure Figure Figure Figure 4444 : : : : Consommation marocaine dConsommation marocaine dConsommation marocaine dConsommation marocaine d'énergie par habitant au Marocnergie par habitant au Marocnergie par habitant au Marocnergie par habitant au Maroc

La demande nationale en

énergie électrique a évolué, durant la première moiti é de décennie écoulée, à un rythme très soutenu, de l'ordre de 7,5% par an en moyenne. Depuis 2005, la croissance de la demande est sensiblement ralentie jusqu'au 2009 o

ù le taux annuel de croissance est

4,2%.

Figure

Figure Figure Figure 5555 : : : : Taux dTaux dTaux dTaux d

'évolution de lvolution de lvolution de lvolution de l'énergie nette appelnergie nette appelnergie nette appelnergie nette appelée [4]e [4]e [4]e [4]

En 2011 la demande

électrique a atteint 28 762 GWh, avec une augmentation de 8,4% par rapport

à 2009.

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Figure Figure Figure Figure 6666 : : : : Facture Facture Facture Facture énergnergnergnergétique marocainetique marocainetique marocainetique marocaine

Pour stabiliser les prix

à l'échelle nationale et pour les maintenir à un niveau acceptable pour la population marocaine, l 'état subventionne les prix des produits p étroliers via la caisse de compensation. La caisse de compensation a subventionn é les produits pétroliers avec 43 Milliards de

DH en 2011. La figure suivante donne l

'évolution de la subvention de l 'état aux produits pétroliers.

Figure

Figure Figure Figure 7777 : : : : Evolution de la Evolution de la Evolution de la Evolution de la subvention aux produits psubvention aux produits psubvention aux produits psubvention aux produits p

étroliers au Maroctroliers au Maroctroliers au Maroctroliers au Maroc

La facture

énergétique marocaine pèse lourdement sur son budget, elle a atteint 98 Milliards de DH en 2012. La part des produits p

étroliers a

repr ésenté 94% de cette facture soit 92,54 Milliards de DH. De plus, pour stabiliser les prix le Maroc subventionne les prix des produits p étroliers via la caisse de compensation. Cette dernière a dépensé sur ce subventionnement 43 Milliards de DH en 2012.

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Le gouvernement du Royaume du Maroc accorde une importance primordiale au secteur de l 'Energie, moteur principale du d éveloppement économique et du progrès social. Face à ces enjeux, le gouvernement du Royaume du Maroc accorde une importance primordiale au secteur de l 'Energie -moteur principale du d éveloppement économique et du progrès social- par le développement d 'une stratégie nationale pour minimiser la dépendance vis-à-vis de l 'extérieur ainsi que la facture énergétique. Cette stratégie se base sur deux axes : la promotion des

énergies renouvelables et l'instauration de

l 'efficacité énergétique [4]. L 'instauration de l'efficacité énergétique que ce soit dans le bâtiment ou dans l 'industrie vise à réduire la consommation énergétique sans toucher à la qualité du service. Pour réaliser cela l'audit énergétique est devenu une n

écessité.

Vue cette conjoncture et dans un contexte de d

épendance énergétique

quasi-totale du pays vis- àvis de l'étranger et d'une fluctuation importante des prix d 'énergie, le gouvernement Marocain considère n écessaire d'appliquer une politique ambitieuse d'efficacité énergétique dans le cadre de sa nouvelle strat

égie énergétique par le biais de la loi

N ° 47-09, ayant pour but d'exploiter le potentiel important en efficacité

énergétique que recèle le Maroc [4].

L 'Efficacité énergétique (moyen le plus rapide et le moins coûteux pour mieux utiliser et économiser l'énergie et baisser la facture énergétique [4]) dans le secteur industriel consiste en:

L'installation des kits PV et pompes solaires ;

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La généralisation des audits industriels ; L'utilisation des variateurs de vitesse et de fréquence ;

L'optimisation du stockage de la chaleur ;

L'utilisation des lampes à basse consommation ; ... etc. L 'efficacité énergétique dans le secteur de l'industrie vise la réalisation des audits énergétiques, l'utilisation d'équipements de hautes performances énergétiques, la formation, la communication et la sensibilisation [3]. L 'audit énergétique est l'atout majeur de l'efficacité énergétique que ce soit dans l 'industrie ou dans le bâtiment. Selon la loi marocaine 47-09 relative à l'efficacité énergétique, l'audit énergétique est défini comme suite : " L'audit énergétique est l'ensemble des études, des investigations techniques et économiques, des contrôles de performances énergétiques des équipements et des procédés techniques, permettant l'identification des causes de la surconsommation de l 'énergie et la proposition d'un plan d 'actions correctif ».

IIII.... ROBLEMATIQUEROBLEMATIQUEROBLEMATIQUEROBLEMATIQUE ET OBJECTIFET OBJECTIFET OBJECTIFET OBJECTIF

Le secteur de production de l'énergie électrique étant en même temps un consommateur potentiel et un producteur d 'énergie, les pertes énergétiques au cours du processus de transformation sont loin d'être n égligeables. Ce qui requiert d'utiliser l'audit énergétique comme moyen de contr ôle et de gestion des consommations au sein des unités de production.

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La Direction Exploitation Turbines à Gaz représente un noeud strat égique au sein du parc de production de l'Office Nationale d 'Electricité et de l'Eau potable (Branche Electricité). En effet, l 'application d'un audit énergétique s'avère nécessaire pour contrôler les consommations énergétiques et chercher à éliminer ou réduire les pertes.

Effectuer un audit

énergétique des auxiliaires de la Centrale Turbines à

Gaz, Kenitra 315 MW dans le but de ma

îtriser les pertes en proposant

des actions d 'amélioration énergétique.

IIIIIIII.... DEMARCHE DE LDEMARCHE DE LDEMARCHE DE LDEMARCHE DE L'AUDIT ENERGETIQUE AUDIT ENERGETIQUE AUDIT ENERGETIQUE AUDIT ENERGETIQUE

DES AUXILIAIRES

DES AUXILIAIRESDES AUXILIAIRESDES AUXILIAIRES DE DE DE DE LA CENTRALE TAG LA CENTRALE TAG LA CENTRALE TAG LA CENTRALE TAG

KENITRA 315 MW

KENITRA 315 MWKENITRA 315 MWKENITRA 315 MW

Avant de se lancer dans l'audit énergétique, une élaboration d'un plan de travail est n écessaire. Dans notre cas, le plan adopté est constitué des d

émarches suivantes :

Définition des limites et description du système à auditer ; Choix de l'année de référence pour étudier et analyser l'évolution de la consommation

énergétique ;

Détermination d'une méthode de calcul des performances à adopter au cours de l 'audit ; - Réalisation de la campagne de mesure dans les conditions de r

éférence des auxiliaires ;

Calcul des performances (Rendement, Déperdition, Facteur de puissance...), comparaison avec les performances standards ou de r

éférence et analyse des écarts ;

Projection des résultats obtenus sur la période d'étude et recalcule de la facture

énergétique ;

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Recensement des sources d'inefficacité ; Proposition des actions d'amélioration énergétique ; Détermination des nouvelles performances améliorées ; Etude technico-économique des projets proposés.

IIIIIIIIIIII.... DEMARCHE DE LDEMARCHE DE LDEMARCHE DE LDEMARCHE DE L'AUDIT AUDIT AUDIT AUDIT ENERGETIQUE ENERGETIQUE ENERGETIQUE ENERGETIQUE

DES AUXILIAIRES DE LA CENTRALE TAG

DES AUXILIAIRES DE LA CENTRALE TAG DES AUXILIAIRES DE LA CENTRALE TAG DES AUXILIAIRES DE LA CENTRALE TAG

KENITRA 315 MW

KENITRA 315 MWKENITRA 315 MWKENITRA 315 MW

Dans cette partie, il faut fixer les limites du système à auditer, à savoir les auxiliaires de la Centrale TAG Kenitra 315MW. Ces auxiliaires ont été classifiés, selon la forme d'énergie primaire consommée, en trois sous-systèmes : " Les chaudières auxiliaires », " Les échangeurs de chaleur» et " Les auxiliaires électriques». La description énergétique consiste à déterminer la valeur énergétique totale à l'aide des factures et des consommations en combustible (Fuel, gasoil), en eau déminéralisée et en électricité pendant une période de 12 mois (Période d'étude choisie : Mars 2012 à Février 2013). ChaudiChaudiChaudiChaudières auxiliaires :res auxiliaires :res auxiliaires :res auxiliaires : La figure ci-dessous présente l'évolution de la consommation des combustibles pendant la p

ériode d'étude :

Figure 8 :

Figure 8 : Figure 8 : Figure 8 : La consommation des combustibles des chaudiLa consommation des combustibles des chaudiLa consommation des combustibles des chaudiLa consommation des combustibles des chaudi

ères auxiliairesres auxiliairesres auxiliairesres auxiliaires

entre Avril 2012 et Mars 2013entre Avril 2012 et Mars 2013entre Avril 2012 et Mars 2013entre Avril 2012 et Mars 2013

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Dans cette figure est représentée l'évolution de la consommation de deux combustibles différents qui sont le gasoil et le fuel. Le gasoil est utilisé lors du démarrage des chaudières tandis que le fuel est utilisé lors du fonctionnement permanent des chaudières. Echangeurs de chaleurEchangeurs de chaleurEchangeurs de chaleurEchangeurs de chaleur :::: Il existe plusieurs échangeurs de chaleur et installations où on peut trouver des déperditions au niveau de la centrale. Les deux tableaux ci- dessous regroupent les différentes installations ainsi que les échangeurs de chaleur présentant des déperditions :

Tableau 1

Tableau 1Tableau 1Tableau 1 : : : : Les installations prLes installations prLes installations prLes installations pr

ésentant des dsentant des dsentant des dsentant des déperditions daperditions daperditions daperditions dans le post ns le post ns le post ns le post de traitement du fuelde traitement du fuelde traitement du fuelde traitement du fuel

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Tableau 2Tableau 2Tableau 2Tableau 2 : : : : LLLListe iste iste iste des des des des échangeurs dchangeurs dchangeurs dchangeurs de chaleur dans la centrale TAG,e chaleur dans la centrale TAG,e chaleur dans la centrale TAG,e chaleur dans la centrale TAG,

KenitraKenitraKenitraKenitra

155 <<< Revue Scientifique CREMA 2016 Auxiliaires Auxiliaires Auxiliaires Auxiliaires électriques :lectriques :lectriques :lectriques :

Avant de penser au plan d'action pour l'optimisation de la consommation des auxiliaires, ou bien m

ême avant d'attaquer la phase

de pr é-étude, il est nécessaire d'établir le bilan énergétique de la centrale turbines

à gaz de Kenitra.

Figure 9 : La consommation

Figure 9 : La consommation Figure 9 : La consommation Figure 9 : La consommation

électrique des auxiliaires de la centrale lectrique des auxiliaires de la centrale lectrique des auxiliaires de la centrale lectrique des auxiliaires de la centrale

TAG au cours

TAG au cours TAG au cours TAG au cours de la pde la pde la pde la p ériode (Mars12riode (Mars12riode (Mars12riode (Mars12----FFFFévr13)vr13)vr13)vr13)

Tableau 3Tableau 3Tableau 3Tableau 3 : : : : Classification de PARETO des moteurs selon Classification de PARETO des moteurs selon Classification de PARETO des moteurs selon Classification de PARETO des moteurs selon leurs puissances utilesleurs puissances utilesleurs puissances utilesleurs puissances utiles

AtelierAtelierAtelierAtelier UnitUnitUnitUnité

Auxiliaires TurbinesAuxiliaires TurbinesAuxiliaires TurbinesAuxiliaires Turbines -88 QA-1 : Moto-pompe huile de lubrification.

-88 WC-1-2 : Moto-pompe eau de refroidessement -88 TK-1-2 :Moto-ventilateur corps turbine -88 BT-1 :Moto-ventilateurAux/Turbine - 88 FU -1-2 :Moto-pompe fuel lourd - 88 QV-1-2 : Moto-ventilateur d'huil -88 QB-1-2 : Moto-pompe soulèvement -88 FD-1-2 : Moto-pompe fuel leger -88 VG-1-2 : Moto-ventilateur compartiment puissance -88 TG Moteur de virage -Booster air d'atomisation

PTFOPTFOPTFOPTFO -Moteurs des Séparateurs

-Moto-pompes de

ChaudiChaudiChaudiChaudières auxiliairesres auxiliairesres auxiliairesres auxiliaires -Ventilateur principal

PTEPTEPTEPTE -Moto-pompes hautes pression

AutreAutreAutreAutre -Pompes de dépotage (fuel)

156 <<< Revue Scientifique CREMA 2016

En appliquant le critère de PARETO sur l'ensemble des moteurs électriques de la centrale TAG, on a retenu les moteurs consommant

80% de la consommation totale de la centrale et ce pour retenir les

auxiliaires électriques les plus énergivores. La figure 10 et le tableau 4 donnent les installations retenus :

Figure 10 : Classification par crit

Figure 10 : Classification par critFigure 10 : Classification par critFigure 10 : Classification par crit

ère de re de re de re de " PARETOPARETOPARETOPARETO » des moteurs des moteurs des moteurs des moteurs

électriques selon leurs puissances utileslectriques selon leurs puissances utileslectriques selon leurs puissances utileslectriques selon leurs puissances utiles

Apr ès avoir effectué une description fonctionnelle et énergétique des syst èmes étudiés, la deuxième étape d'un audit énergétique est de calculer les performances intrins

èques des auxiliaires classifiés pour

localiser les postes consommateurs d 'énergie, puis calculer les performances globales en vue de comparer le syst

ème à un autre procédé

similaire. Cela n écessite donc le calcul des performances par des m éthodes standard ou bien selon des pratiques internationales.

157 <<< Revue Scientifique CREMA 2016

IVIVIVIV.... ETUDE CRITIQUE DES DIFFERENTES ETUDE CRITIQUE DES DIFFERENTES ETUDE CRITIQUE DES DIFFERENTES ETUDE CRITIQUE DES DIFFERENTES

METHODES DE CALCUL DES

METHODES DE CALCUL DES METHODES DE CALCUL DES METHODES DE CALCUL DES

PERFORMANCES

PERFORMANCESPERFORMANCESPERFORMANCES

Afin de déterminer la méthode adéquate pour le calcul des performances des auxiliaires de la centrale TAG, on a men

é une étude critique

portant sur la m éthode indirecte (pertes séparées) pour les chaudières auxiliaires, sur une m éthode standard de calcul des déperditions au niveau des échangeurs de chaleur et sur une méthode d'analyse des diff

érentes installations électriques.

Pour calculer les performances des auxiliaires, nous avons effectu

é une

campagne de mesure apr ès l'étalonnage des moyens de mesure existants et l 'acquisition des instruments complémentaires. Les paramètres mesurquotesdbs_dbs24.pdfusesText_30

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