Chapitre 15 : Monitoring et Mesure de la Performance Énergétique en Temps Réel

Monitoring et Mesure de la Performance Énergétique en Temps Réel

Le monitoring et la mesure de la performance énergétique en temps réel sont devenus des éléments essentiels pour optimiser la consommation d’énergie dans l’industrie. Grâce aux technologies numériques, il est désormais possible de suivre en continu les flux énergétiques, d’identifier rapidement les anomalies, et de piloter activement l’efficacité énergétique des installations industrielles.

Technologies de Comptage Intelligent et de Collecte de Données Énergétiques

La base du monitoring énergétique en temps réel repose sur des technologies de comptage intelligent et des systèmes de collecte de données performants.

• Compteurs Intelligents (Smart Meters) :
  • Mesure précise et détaillée : Les compteurs intelligents enregistrent les consommations d’énergie (électricité, gaz, eau, chaleur, air comprimé, etc.) avec une haute précision et une granularité temporelle fine (minutes, secondes).
  • Communication bidirectionnelle : Ils permettent une communication bidirectionnelle avec les systèmes de supervision, transmettant les données de consommation en temps réel et recevant des ordres de commande (par exemple, pour la relève à distance, le pilotage de la demande).
  • Différents types de compteurs : Il existe des compteurs intelligents pour différents types d’énergie (électriques, gaz, chaleur, eau, air comprimé) et adaptés à différents usages (compteurs divisionnaires, compteurs de sous-stations, compteurs d’équipements).
  • Protocoles de communication : Les compteurs intelligents utilisent différents protocoles de communication (filaires, radio, cellulaires) pour transmettre les données aux systèmes de collecte et de supervision.
• Systèmes d’Acquisition de Données (Data Acquisition Systems – DAS) :
  • Collecte automatisée des données : Les DAS collectent automatiquement les données issues des compteurs intelligents, des capteurs, des automates programmables industriels (API), et d’autres équipements de mesure.
  • Centralisation des données : Ils centralisent les données énergétiques provenant de différents points de mesure et de différents types d’énergie sur une plateforme unique.
  • Conversion et normalisation des données : Ils convertissent et normalisent les données brutes pour les rendre exploitables par les systèmes de supervision et d’analyse.
  • Différentes architectures : Les DAS peuvent être basés sur des architectures centralisées (serveur unique), distribuées (réseau de concentrateurs), ou hybrides.
• Capteurs et Sondes :
  • Mesure de paramètres complémentaires : En complément des compteurs, des capteurs et des sondes mesurent d’autres paramètres pertinents pour la performance énergétique (température, pression, débit, niveau, luminosité, taux d’occupation, etc.).
  • Divers types de capteurs : Capteurs de température, de pression, de débit, de niveau, de luminosité, de présence, de puissance électrique, de qualité de l’air, etc.
  • Intégration aux systèmes de collecte : Les données des capteurs sont intégrées aux systèmes de collecte et de supervision pour une vision globale de la performance énergétique.
• Réseaux de Communication :
  • Infrastructure de communication : Des réseaux de communication robustes et fiables sont nécessaires pour assurer la transmission des données entre les compteurs, les capteurs, les DAS, et les systèmes de supervision.
  • Différentes technologies : Réseaux filaires (Ethernet, Modbus), réseaux sans fil (radio, Wi-Fi, LoRaWAN, NB-IoT), réseaux cellulaires.
  • Sécurité des données : La sécurité des données énergétiques est un aspect crucial, nécessitant la mise en place de mesures de cybersécurité appropriées pour protéger les données contre les accès non autorisés et les cyberattaques.

Systèmes de Supervision et de Visualisation des Consommations Énergétiques

Les systèmes de supervision énergétique (Energy Management Systems – EMS) permettent de centraliser, de visualiser et d’analyser les données énergétiques collectées en temps réel.

• Plateformes Centralisées de Supervision :
  • Interface unique de visualisation : Les EMS offrent une interface utilisateur unique pour visualiser l’ensemble des données énergétiques du site industriel, sous forme de tableaux de bord, de graphiques, de cartographies, etc.
  • Visualisation en temps réel : Les consommations énergétiques et les indicateurs de performance sont affichés en temps réel ou avec un délai très court, permettant un suivi continu de la performance.
  • Navigation intuitive : Les EMS permettent de naviguer facilement dans les données, de zoomer sur des périodes spécifiques, de filtrer les informations, et d’explorer les données à différents niveaux de détail (site, bâtiment, zone, équipement).
• Visualisation Graphique et Cartographique :
  • Graphiques de tendances : Visualisation de l’évolution des consommations énergétiques et des IPE dans le temps (jour, semaine, mois, année) pour identifier les tendances et les variations.
  • Diagrammes de répartition : Représentation de la répartition des consommations énergétiques par type d’énergie, par usage, par zone géographique, par équipement, etc. (diagrammes circulaires, histogrammes, etc.).
  • Cartographies énergétiques : Visualisation des consommations énergétiques sur des plans du site industriel ou des bâtiments, permettant d’identifier rapidement les zones les plus énergivores.
  • Indicateurs clés de performance (KPI) : Affichage synthétique des IPE les plus importants (consommation énergétique spécifique, coût énergétique, émissions de CO2 évitées, etc.) sous forme de jauges, de compteurs, ou d’indicateurs de couleur.
• Analyse et Reporting :
  • Outils d’analyse intégrés : Les EMS intègrent des outils d’analyse statistique, de comparaison, de benchmarking, et de détection d’anomalies.
  • Génération de rapports personnalisés : Possibilité de générer des rapports périodiques (journaliers, hebdomadaires, mensuels, annuels) sur la performance énergétique, les économies réalisées, les anomalies détectées, etc.
  • Export des données : Possibilité d’exporter les données brutes ou les données analysées vers d’autres systèmes (tableurs, bases de données, outils de Business Intelligence) pour des analyses plus approfondies ou pour l’intégration dans des rapports de développement durable.
• Accès multi-utilisateurs et multi-supports :
  • Accès web et mobile : Les EMS sont généralement accessibles via des interfaces web et des applications mobiles, permettant un suivi de la performance énergétique à distance et depuis différents types de terminaux (ordinateurs, tablettes, smartphones).
  • Gestion des droits d’accès : Gestion des droits d’accès différenciés pour les différents utilisateurs (direction, responsables énergie, personnel de maintenance, opérateurs, etc.) afin de garantir la confidentialité et la sécurité des données.

Alertes et Alarmes en Cas de Dérive de la Performance Énergétique

Les systèmes de monitoring énergétique en temps réel permettent de mettre en place des alertes et des alarmes pour détecter rapidement les dérives de la performance énergétique et réagir de manière proactive.

• Définition de Seuils et de Règles d’Alertes :
  • Seuils de consommation : Définition de seuils de consommation énergétique (maximaux, minimaux, variations par rapport à une référence) pour chaque usage significatif ou pour le site global.
  • Seuils d’IPE : Définition de seuils pour les indicateurs de performance énergétique (rendement, consommation spécifique, etc.).
  • Règles d’alertes complexes : Combinaison de plusieurs conditions (consommation, IPE, paramètres de process, conditions extérieures) pour déclencher des alertes plus pertinentes et éviter les faux positifs.
• Types d’Alertes :
  • Alertes de dépassement de seuil : Déclenchées lorsque la consommation énergétique ou un IPE dépasse un seuil prédéfini.
  • Alertes de dérive par rapport à une référence : Déclenchées lorsque la consommation ou un IPE s’écarte significativement d’une valeur de référence (NRE, prévision, historique).
  • Alertes de dysfonctionnement d’équipements : Déclenchées en cas d’anomalie de fonctionnement d’équipements énergivores (compresseurs, pompes, groupes froids, etc.) détectée par des capteurs ou des automates.
• Gestion des Alertes :
  • Notification automatique : Envoi automatique d’alertes par email, SMS, ou notifications push aux personnes concernées (responsable énergie, personnel de maintenance, opérateurs).
  • Visualisation des alertes dans le système de supervision : Affichage des alertes en temps réel dans le tableau de bord de l’EMS, avec indication du type d’alerte, de la localisation, de l’heure de déclenchement, et éventuellement de la cause probable.
  • Historique des alertes : Archivage de l’historique des alertes pour analyse et suivi des actions correctives.
  • Workflow de gestion des alertes : Mise en place de workflows pour la gestion des alertes, incluant les étapes de diagnostic, d’investigation, de correction, et de validation de la résolution.
• Bénéfices des Alertes et Alarmes :
  • Détection précoce des anomalies : Identification rapide des dérives de consommation, des dysfonctionnements d’équipements, et des gaspillages d’énergie.
  • Réaction rapide et actions correctives : Permettre une intervention rapide pour corriger les anomalies et éviter des pertes d’énergie importantes ou des dégradations d’équipements.
  • Amélioration de la performance énergétique : Contribuer à maintenir la performance énergétique des installations au niveau optimal et à atteindre les objectifs d’économies d’énergie.

Tableaux de Bord Énergétiques Dynamiques et Personnalisables

Les tableaux de bord énergétiques sont des outils de pilotage visuels et interactifs qui permettent de synthétiser et de présenter les informations clés relatives à la performance énergétique.

• Personnalisation des Tableaux de Bord :
  • Adaptation aux besoins : Possibilité de personnaliser les tableaux de bord en fonction des besoins des différents utilisateurs (direction, responsables énergie, opérateurs, etc.) et des objectifs de suivi.
  • Sélection des indicateurs : Choix des IPE, des consommations, des coûts, des émissions, et des autres indicateurs pertinents à afficher.
  • Choix des visualisations : Sélection des types de graphiques, de jauges, de cartographies, et d’autres éléments visuels les plus adaptés pour présenter les informations.
  • Configuration des mises en page : Organisation des éléments visuels sur le tableau de bord pour une lecture claire et efficace.
• Dynamisme et Interactivité :
  • Mise à jour en temps réel : Affichage des données en temps réel ou avec un délai très court pour un suivi continu.
  • Navigation interactive : Possibilité de zoomer, de filtrer, de trier, et d’explorer les données directement dans le tableau de bord.
  • Drill-down : Fonctionnalité de “drill-down” permettant d’accéder à des niveaux de détail de plus en plus fins (du site global à l’équipement individuel) en cliquant sur les éléments du tableau de bord.
  • Comparaison et benchmarking : Possibilité de comparer les données actuelles avec des données historiques, des objectifs, des NRE, ou des benchmarks externes, directement dans le tableau de bord.
• Fonctionnalités Avancées :
  • Calculs et agrégations dynamiques : Calcul automatique d’IPE, d’agrégats, de moyennes, de cumuls, de variations, etc., en fonction des données brutes.
  • Prévisions et simulations : Intégration de modèles de prévision de la consommation énergétique ou de simulation d’impact de mesures d’efficacité énergétique.
  • Annotation et commentaires : Possibilité d’annoter les graphiques et les indicateurs pour enregistrer des événements, des actions, ou des commentaires explicatifs.
  • Partage et collaboration : Fonctionnalités de partage des tableaux de bord avec d’autres utilisateurs et de collaboration en ligne.
• Bénéfices des Tableaux de Bord Énergétiques :
  • Pilotage visuel et intuitif : Faciliter la compréhension et l’interprétation des données énergétiques grâce à des visualisations claires et synthétiques.
  • Aide à la décision : Fournir aux décideurs les informations nécessaires pour piloter la performance énergétique, identifier les priorités d’action, et évaluer l’impact des mesures mises en œuvre.
  • Communication et sensibilisation : Communiquer de manière efficace sur la performance énergétique auprès des différentes parties prenantes (direction, personnel, partenaires, clients).
  • Amélioration continue : Soutenir la démarche d’amélioration continue de la performance énergétique en fournissant des outils de suivi, d’analyse, et de pilotage performants.

En conclusion, le monitoring et la mesure de la performance énergétique en temps réel, grâce aux technologies de comptage intelligent, aux systèmes de supervision, aux alertes, et aux tableaux de bord dynamiques, constituent un levier puissant pour l’efficacité énergétique dans l’industrie. Ils permettent aux entreprises de mieux comprendre leurs consommations énergétiques, d’identifier rapidement les anomalies, de piloter activement leur performance énergétique, et de réaliser des économies d’énergie significatives et durables.