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Dossier Technique

Élaboration d'un plan de mesurage de l'énergie (PDME)

Mis à jour le
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Dans le contexte actuel de réduction de la consommation d'énergie et de décarbonation de l'industrie, la notion de performance énergétique des procédés et des utilités industrielles est de mieux en mieux connue des acteurs de l'industrie. La première étape de la maîtrise de énergétique est la quantification et la définition d’une situation de référence. C'est ce que l'on appelle un Plan De Mesurage de l'Énergie (PDME). Cette démarche permet notamment aux industriels de réduire leurs coûts de production et de maintenance, de mieux maitriser leurs procédés et utilités et d'accroitre le degré de qualité des produits.

On parle généralement d'un Système de Management de l'Énergie (SME), dont le PDME est l'outil technique indispensable.

C'est également une nécessité pour l'obtention de la certification ISO50001 ou la mise en place de CPE (Contrat de Performance Énergétique) avec des exploitants.

Note : de nombreuses appellations spécifiques au plan de mesurage de l'énergie sont utilisées dans le dossier. Un lexique récapitulatif est disponible en ANNEXE 1.

1. Notion de plan de comptage

Les raisons de la mesure


La mesure, qui est la pierre angulaire du plan de comptage, permet d'apporter un certain nombre d'informations importantes sur la consommation d'énergie de l'industriel, notamment :

  • Connaitre le poids d’un usage
  • Calculer et suivre un indicateur de performance énergétique, pour comparer sa performance réelle par rapport à une valeur cible, une période passée ou un benchmark du secteur d’activité
  • Vérifier le gain après la réalisation d’une action d’efficacité énergétique
  • Si la mesure est automatisée à une fréquence fine :
    • Connaitre le comportement en occupation / inoccupation (talon en inoccupation, pic de relance le matin, etc)
    • Faciliter la maintenance et être alerté en cas de dérive

Il est très important d'identifier les usages qui seront concernés par le plan de comptage.

On se concentrera en particulier sur ceux qui ont un poids significatif dans la facture énergétique, ceux qui sont sensibles à la dérive, ou encore les activités sujettes à la refacturation (bâtiment multi-locataires, restauration, transport, utilité appartenant à un exploitant partenaire, etc.)

Facteurs d'influence

Une fois les usages pertinents identifiés, il convient de définir les facteurs d'influence qui vont impacter la performance énergétique.

On distingue les facteurs pertinents, qui varient dans le temps et impactent directement l'Indice de Performance Energétique (IPE) du procédé / de l'utilité des facteurs statiques, qui sont normalement stables et n'impactent pas l'IPE.

On note cependant que ce dernier devra être réajusté si les facteurs statiques changent.

Par exemple, sur un procédé de traitement thermique via un four :

  • Facteurs pertinents : débit de produit traité, consommation d'énergie, température de traitement, efficacité du procédé
  • Facteurs statiques : géométrie du four, recette de fabrication

Notion d'IPE

L'Indice de Performance Énergétique, couramment appelé IPE, est la grandeur qui permet de caractériser l'efficacité énergétique d'un procédé ou d'une utilité.

C'est la consommation d'énergie par unité d'usage utile sortant.

Le tableau ci-dessous donne quelques exemples d'IPE par type d'utilité, ainsi que des ordres de grandeur d'IPE usuels rencontrés dans l'industrie :

 

Usage

Vapeur

Eau chaude

Air comprimé

Froid

Chauffage

Unité de mesure

kWh/tvapeur

kWh/m3

Wh/Nm3
Taux de fuite (%)

EER = kWhfroid/kWhélec

kWh/DJU.m2

IPE type

5 bars : 950 kWh/t

80°C : 95 kWhPCS/m3

7 bars : 120 Wh/Nm3

Froid positif : 4 kWhfroid/kWhélec

DJU : www.degreedays.net

 

Définir une Situation Energétique de Référence (SER)

La Situation Énergétique de Référence (SER) est la consommation d'énergie spécifique d'un procédé ou d'une utilité qui servira de base pour la comparaison des performances instantanées et la définition de seuils de fonctionnement "normal".

Pour définir une situation de référence, on prend en compte 4 facteurs :

  • Le périmètre, exemple : le chauffage des locaux
  • La période, exemple : une année
  • La consommation : exemple : 580 MWhPCS de gaz naturel
  • Les conditions de réalisation : 2325 DJU, production annuelle "normale", occupation des locaux par 250 personnes, 10 heures par jour.

Note : les Degrés Jour Unifiés, ou DJU, permettent d'apprécier la différence entre la température extérieure d'une année et une température intérieure de référence. En fonction de la rigueur de l'hiver ou de la chaleur estivale, la notion de DJU permet de comparer des années plus ou moins chaudes.

> Retrouvez notre calculateur de DJU

Les composantes du plan de mesurage
Les composantes du plan de mesurage

Les 3 composantes principales du plan de mesurage sont :

  • Les instruments de mesure, qui permettent de surveiller les facteurs pertinents
  • Les moyens de relève, de traitement et d'enregistrement des mesures effectuées par les instruments
  • L'interface, qui permet à l'industriel de surveiller les IPE des usages surveillés et de communiquer avec le personnel utilisateur de ces usages

En ANNEXE 2, nous présentons les principales technologies de mesurage en fonction de la nature des flux mesurés.

Référent énergie

Le meilleur moyen de mettre en place et maintenir un plan de comptage efficace et durable est de définir un référent énergie au sein de l'entreprise.

Cette personne a la responsabilité et l'autorité pour la mise en œuvre effective d'un système de management de l'énergie (SME) et l'obtention de l'amélioration de la performance énergétique (définition extraite de la norme EN17267).  

La formation PRO-REFEI, dispensée par l'ATEE, permet aux industriels de former leur personnel à ce métier.

2. Mise en place du PDME : Norme EN 17267


La norme EN-17267 fournit la méthode pour mettre en place, exploiter et maintenir le plan de comptage de l'énergie dans une usine.

Elle décrit une méthode d'amélioration continue en 6 étapes :

méthode d'amélioration continue en 6 étapes
Méthode d'amélioration continue en 6 étapes

 

Les points de vigilance et axes de travail propres à chacune de ces étapes sont présentés dans le tableau ci-dessous. La démarche est présentée sous forme d'une questionnement que doit se poser l'industriel lors du déploiement de son PDME.

 

Étape

description

1 : contexte, objectifs et contraintes

  • Définir les objectifs du PME : quels sont les bénéfices attendus ?
  • Définir le budget alloué à la mise en place du PDME
  • Identifier les contraintes potentielles

2 : évaluer la situation

  • De quelles informations/instruments disposons nous déjà ?
  • Des quelles informations supplémentaires allons-nous avoir besoin ? Quelles sont les solutions techniques pour obtenir ces informations ?

3 : hiérarchiser les actions

  • Quels sont nos usages énergétiques les plus importants ? De quel niveau de maîtrise disposons nous déjà sur ces usages ?
  • Quelles actions sont les plus coûteuses ?
  • Quel potentiel d'amélioration est atteignable par ces actions ?

4 : mise en œuvre

  • Quels instruments choisit-on ? Quelle incertitude maximale est tolérée ? Existe-t-il des critères qualité (normes) pour m'aider à choisir ?
  • Comment s'entretiennent ces instruments ? fréquence d'étalonnage ?
  • Comment installer les instruments ? Faut-il qu'ils soient démontables ?
  • Est-ce que les valeurs sont plausibles ?
  • Identifier les capteurs par un numéro unique.

5 : exploitation des données

  • Comment exploiter les mesurées déployées ? Ex : calcul d'une puissance à partir d'un débit et d'une température.
  • Acquisition des données ? Filaire ou sans fil / automatique ou manuelle / logiciel de traitement ou calcul "maison"
  • Enregistrer les informations contextuelles : niveau de production, T°C extérieure, occupation des locaux, etc.
  • Comment sera présentée, exploitée et diffusée l'information ?

6 : maintenir le système

  • Vérification des appareils de mesure
  • Vérification du système de mesure
  • Intégration des évolutions au sein du périmètre

 

L'ADEME a rédigé un guide à destination des industriels pour la mise en place d'un PDME.

L'ATEE propose également un guide en libre accès qui permet de mieux appréhender la démarche de mise en place du PDME.

3. Aspects financiers


La mise en place d'un PDME ne génère aucun gain direct sur la consommation d'énergie. Dans un premier temps, c'est seulement un coût.

Cependant, la mise en place du PDME permet d'identifier tous les gains potentiels sur les postes instrumentés. Ainsi, il permet de prendre conscience que des économies sont atteignables, de quantifier ces gains et de maintenir une performance énergétique supérieure à une situation sans PDME.

Ainsi, on estime qu'en général, les gains indirects générés par le déploiement d'un PDME vont de 5% à 10% sur la consommation énergétique par rapport à une situation antérieure qui en était dépourvue.

Ainsi, les investissements dans l'organe de mesure doivent être déterminés en prenant en compte les enjeux énergétiques des usages qui seront instrumentés.

Exemple :

Un procédé de traitement thermique consomme 100.000 € de gaz naturel en moyenne par an. On estime que la surveillance de cette consommation permettra d'engager des actions permettant, à terme, une réduction de 5 à 10% de la facture énergétique annuelle de ce procédé ; soit 5.000 à 10.000 €.

Ainsi, un investissement de l'ordre de 5.000€ pour la mise en place d'un système de comptage énergétique sur ce poste particulier n'est pas extravagant car il sera très rapidement rentabilisé.

Par ailleurs, le financement du PDME est peut être subventionné par la fiche CEE standard n°IND-UT-134 :

financement du PDME
Financement du PDME

Ce financement nécessite une étude énergétique préalable, réalisée par un professionnel ou un bureau d’études spécialisé. Cet organisme suivra la démarche présentée en 2) afin de déterminer comment doit se concrétiser le PDME.

À noter que les fonctionnalités du logiciel de traitement des données doit répondre à certains critères pour que le PDME soit financé :

  • Permettre des analyses précises : déterminer les IPE des usages (et pas uniquement remonter les mesures)
  • Éditer des rapports
  • Émettre des alertes en cas de dérive par rapport à la SER
  • Comporter des outils statistiques (min, max, moyennes, etc.)

L'acquisition d'un logiciel dédié est obligatoire pour obtenir le financement. Un traitement des données en interne via Microsoft Excel n'est pas suffisant.

Les documents à fournir pour obtenir la subvention sont les suivants :

  • Descriptif des appareils et du logiciel
  • Certificat de conformité des instruments existants/futurs avec des éléments précis (plage de mesure, grandeur mesurée, nature du flux énergétique mesuré, incertitude de mesure, etc.)

L'ATEE et l'ADEME ont rédigé un guide des logiciels de gestion énergétique  ainsi qu'un répertoire des fournisseurs de logiciels.

Nous présentons ci-dessous une cartographie extraite du guide de l'ATEE précité, des fournisseurs de solutions. Certains sont des éditeurs de logiciels, d'autres des exploitants ou encore des intégrateurs de solutions.

A noter que très peu de ces acteurs fabriquent leurs propres instruments de mesure. Il les achètent et les intègrent à la demande du client industriel.

Cartographie guide l'ATEE
Cartographie guide ATEE
Télécharger la liste des annexes
MA NOTE