Gérer l'énergie électrique - mesures techniques

Décaler les consommations en heures creuses

Cette gestion consiste à minimiser les coûts de l’énergie en reportant en dehors des heures de pointe ou de préférence pendant les heures creuses toute consommation qui peut l’être sans créer de gêne.

Le décalage peut se faire par horloge, par délesteur/optimiseur ou par sensibilisation.

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 Si vous voulez en savoir plus sur la sensibilisation des utilisateurs.

En cuisine collective, plusieurs postes peuvent être décalés dans le temps :

  • Le chauffage de l’eau peut se faire dans un chauffe-eau à accumulation.
  • Avec une liaison froide, la préparation (cuisson et refroidissement rapide) et donc la ventilation peuvent également être décalées.

 

Diminuer la pointe quart-horaire

Graphique pointe quart horaire.

La diminution de la pointe quart-horaire permet de diminuer la facture électrique.

Bien souvent le moment de la pointe quart-horaire du bâtiment correspond au fonctionnement de la cuisine. Ainsi l’action directe sur celle-ci est tout à fait efficace.

Exemple.

Dans un home pour enfants, la pointe globale, celle de la cuisine hors laverie, celle de la laverie et celle du bâtiment hors cuisine ont été mesurées séparément. On constate que le moment de la pointe globale correspond effectivement à celle de la cuisine et aussi à celle de la laverie.

La diminution de la pointe quart-horaire au niveau de la cuisine peut se faire par sensibilisation. Par exemple, une mesure continue de la pointe dans la cuisine avec visualisation de celle-ci par le personnel, peut motiver celui-ci à postposer l’allumage d’un appareil de quelques minutes si la pointe est déjà élevée.

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 Si vous voulez en savoir plus sur la sensibilisation des utilisateurs.

Elle peut aussi se faire par délesteur/optimiseur. Dans certains cas, le délesteur constitue aussi une solution lorsque la puissance disponible n’est pas suffisante et que l’on ne veut pas investir dans un nouveau transformateur.

Que peut-on délester ?

Actuellement, les fabricants délestent tous les appareils de cuisson (sauf les fours à micro-ondes), les lave-vaisselle et les chambres froides.

Remarque : le délestage du lave-vaisselle ne peut éventuellement être intéressant que si le lavage est instantané.

Les temps de coupure admissibles dépendent du type d’appareil :

Un appareil à grande inertie peut être coupé plus longtemps qu’un appareil à moins grande inertie; un appareil “ouvert” qui fonctionne quasi en permanence à sa pleine puissance (ex. : une plaque de cuisson) ne peut être coupé aussi longtemps qu’un appareil fermé qui utilise sa puissance maximale pour la montée en température puis “séquentiellement” pour son maintien en température (exemple : la marmite).

Exemple de quelques temps de coupure proposés par un fabricant :

  • Le four : 3 minutes.
  • Une sauteuse en inox : 1 minute.
  • Les plaques de cuisson : 20 à 30 secondes.
  • La friteuse : 15 secondes.

Les résistances qui chauffent un liquide instantanément ne peuvent être délestées sous peine de ne plus respecter les températures de consigne. Par contre, une résistance qui chauffe une masse d’eau peut l’être. Le chauffage de l’eau prendra simplement un peu plus de temps. Ainsi un chauffe-eau à accumulation peut être délesté. Un chauffe-eau instantané ne peut l’être sans effet négatif.

Attention… !

Au niveau des différents équipements, les connexions sont parfois prévues par le fabricant.
Si elles ne le sont pas il est toujours possible de les réaliser a posteriori. Mais dans ce cas, il faut toujours veiller à ce que le délestage se fasse au bon endroit et ne perturbe pas le cycle de fonctionnement.

Exemple.

Un délestage a été réalisé sur une machine à café.

La machine était prévue pour prendre 10 litres d’eau à chaque préparation de café. Les 10 litres étaient ensuite chauffés par une résistance interne. Une fois la température de l’eau atteinte, celle-ci “passait” sur le café. Le café était ensuite maintenu chaud par une deuxième résistance de maintien en température.

La machine a été délestée après avoir pris 3 litres. Après délestage elle a repris 10 litres et l’eau a débordé. Cette machine ne possédait pas de connexion de délestage. Le délestage a été réalisé sur le programmateur alors qu’il aurait dû être réalisé sur la résistance de chauffage de l’eau.

Actuellement, la plupart des machines à café ne possèdent plus de réservoir. L’eau est prise au robinet et directement chauffé en passant dans une résistance. Ce type de machine ne peut pas être délesté car l’eau arriverait froide sur le café. Seul la résistance de maintien pourrait être délestée, mais sa puissance est tellement faible que cela n’en vaut pas la peine.

Le choix des appareils délestés doit donc être réalisé par une personne connaissant bien le cycle de fonctionnement des appareils.

Fonctions d’un délesteur pour cuisines collectives

Un délesteur pour cuisines collectives doit permettre des temps de coupure très courts (de l’ordre de la dizaine de secondes). Il doit également assurer un “dialogue” avec les équipements permettant d’imposer certaines contraintes techniques.
Exemples.

  • Un matériel de cuisson ne doit pas être délesté dans sa phase de montée en température.
  • Pour les matériels frigorifiques, il faut éviter les “court-cycles”, c’est-à-dire que le temps d’arrêt ne peut durer moins d’un certain temps (quelques minutes) de manière à ce que le fluide frigorigène se repositionne correctement dans le circuit frigorifique.

Les contraintes ci-dessus sont, par exemple, respectées, par un délesteur qui permet :

  • De reconnaître le temps de montée en température. Le délesteur mesure le temps entre la mise en route d’un appareil et le premier arrêt commandé par le thermostat. Il sait qu’il ne doit jamais délester avant ce délai.
  • De déterminer des temps minimum de fonctionnement entre les arrêts. Ces temps sont introduits par l’utilisateur pour les différents équipements.

Outre ces caractéristiques spécifiques, un délesteur pour cuisines collectives doit présenter les mêmes possibilités qu’un autre délesteur, telles que la possibilité d’introduire des plages où certains appareils ne peuvent être délestés, des priorités, etc.

Remarque : en France, “la pointe quart-horaire” n’est pas d’un quart d’heure mais de dix minutes. Il existe des délesteurs spécifiques aux cuisines collectives fabriquées en France. Si votre choix se porte sur un délesteur français, il faut, bien sûr, veiller à ce que ce dernier s’adapte correctement à la pointe quart-horaire de votre région.

Influence d’un délesteur sur le résultat

S’il est évident que le délesteur/optimiseur de charge permet de réduire la facture de manière parfois considérable, celui-ci a également un impact sur les températures atteintes lors du processus de fonctionnement de chaque appareil. Cet impact, quoique relativement faible, peut être perçu négativement par le cuisinier ou le responsable hygiène.

Exemple : le délestage d’un appareil de cuisson.

Le délestage se fait au niveau de la résistance de chauffage. Il ne se fait jamais en période de montée en température. Il se fait toujours au moment où le thermostat commande une remise en route de la résistance. Le délesteur demande à la résistance de postposer son action de quelques secondes. La température va donc diminuer plus que si l’appareil n’était pas délesté. Après le relestage, la température va remonter jusqu’à la température exigée par le thermostat.

Résultat : s’il y a délestage, la température moyenne sera légèrement plus faible.

Remarque : pour compenser la baisse de la température moyenne, on pourrait songer à augmenter la température de consigne. Mais le délesteur ne peut pas exercer d’autres actions sur l’appareil de cuisson que l’arrêt ou la remise en route des résistances. En effet, son rôle n’est pas de réglementer la cuisson.
Exemple : le délestage d’un appareil frigorifique.

Les appareils frigorifiques sont raccordés à un module de délestage et non à un module d’optimisation. C’est-à-dire que le module déleste l’appareil sans “dialogue” avec celui-ci. Cependant le délesteur agit de manière à éviter les court-cycles c’est-à-dire que le temps d’arrêt respecte un temps minimum de manière à ce que le fluide frigorigène se repositionne correctement dans le circuit frigorifique.

Le délesteur agit directement sur le compresseur.

Résultat : s’il y a délestage, la température moyenne sera légèrement plus élevée que sans délestage. Ainsi, si la température de consigne est réglée juste au niveau de la température maximale réglementaire, il y a un risque de la dépasser en cas de délestage.

On pourrait songer à baisser la température de consigne par rapport aux températures réglementaires de manière à pouvoir délester sans risque. Dans ce cas, il risque d’y avoir plus de mise en glace et donc plus de dégivrages. Nous n’avons pas fait de mesures comparatives de consommations et de pointe quart-horaire mais il serait intéressant de les faire…!
Exemple : le délestage d’un lave-vaisselle à déplacement.

Le délestage d’un lave-vaisselle se fait comme celui d’un appareil de cuisson par un module d’optimisation au niveau des résistances

en tenant compte de la demande du thermostat.

Un délestage sur la résistance de la cuve de remplissage au moment du chauffage avant lavage va simplement allonger la durée de chauffage. Il ne va pas agir sur le niveau de température atteint en fin de chauffage de l’eau de remplissage.

Par contre, si le délesteur agit sur cette même résistance une fois le lavage commencé (la résistance sert alors à maintenir la température de l’eau de lavage), le délesteur va diminuer quelque peu la température par rapport à la consigne.

Enfin, il n’est pas recommandé de délester la résistance de rinçage sauf si cette résistance est sur-dimensionnée et que la consigne de température pour l’eau de rinçage est plus élevée que celle de la valeur recommandée (ce qui est bien sûr peu probable). En effet, une fois le lavage commencé, de l’eau de rinçage est demandée en continu. Cette eau est réchauffée dans un boiler de très petite capacité munie d’une grande puissance. Un délestage ne permettrait plus d’atteindre les températures demandées.

En conclusion, pour s’assurer que le délestage reste acceptable au niveau des processus de fonctionnement de chaque appareil, il est important de procéder à des réajustements après avoir réglé une première fois les différents paramètres sur le délesteur.

Exemples.

  • Sur une chambre froide, on fera des enregistrements de températures avant et après avoir installé le délesteur et on comparera ces températures aux températures réglementaires.
  • Après avoir raccordé un délesteur sur un four, un cuisinier se plaint d’un rôti trop peu cuit. Il faut alors réajuster les paramètres en diminuant, par exemple, le temps maximum de coupure ou en augmentant le temps minimum entre les coupures.

Rentabilité d’un délesteur

S’il est certain que le délestage permet de diminuer la facture électrique en diminuant la valeur de la pointe quart-horaire, il est plus difficile de quantifier le gain. Celui-ci dépend du nombre d’appareils raccordés et des différentes consignes.

Certains fabricants parlent d’un coefficient de foisonnement (rapport entre la puissance maximale appelée et la puissance installée) de 0,7 sans gestion de la charge qui passerait à 0,6 avec gestion de la charge. Le délestage permet, dans ce cas de diminuer la pointe quart-horaire de 15 %.

Pour d’autres fabricants :

Puissance de délestage =

(puissance non gérée x coefficient de foisonnement de la charge non gérée)
+
(puissance gérée x coefficient de foisonnement de la charge gérée x coefficient de foisonnement de délestage)

Avec un coefficient de foisonnement de délestage moyen de 0,65.

Remarque  : c’est également à cette valeur qu’ils règlent la puissance maximale du délesteur.

La diminution de la pointe quart-horaire de la cuisine dépend, dans ce cas, de la proportion de la puissance totale gérée par le délesteur.

En outre, la présence d’un délesteur de charge entraîne généralement un abaissement de la consommation d’énergie vu que l’alimentation des appareils est coupée et qu’ils continuent à fonctionner par inertie. Cette  diminution est d’environ 5 %.

Enfin, le délesteur peut avoir une fonction “horloge”.

La rentabilité d’un délesteur de charge est très variable, mais en pratique et selon les fabricants, des temps de retour compris entre 2 mois et 2 ans sont très courant

Exemple : La cuisine du centre commercial Migros à Lys.s

(source : Cuisine et électricité – Ravel).

Les courbes de charge ci-dessous montrent la somme des charges journalières des équipements de force, de chaleur et de froid.

Ces appareils se prêtent particulièrement bien à une gestion de puissance.

Courbe de charge sans délesteur de charge.

Le délesteur a permis de limiter la pointe à 55 kW.

L’économie réalisée par l’installation du délesteur de charge varie entre  2 500 et 3 375 €/an. L’installation a coûté 9 375 €. Le temps de retour est donc d’environ 3 ans (33 à 45 mois).

Exemple : Une cuisine professionnelle…

(source : Sicotronic).

Une cuisine professionnelle comprend 12 consommateurs moyens tels que sauteuses, marmites, fours “combinés”, fourneaux, machines à laver la vaisselle et 3 consommateurs constants (ventilation et buffets chauds).

La consommation moyenne annuelle était de 225 000 kWh. La pointe quart-horaire moyenne était d’environ 150 kW. L’installation d’un délesteur a réduit la consommation d’énergie annuelle d’environ 5 %, soit une consommation “résiduelle” de l’ordre de 210 000 kWh. La pointe de puissance est réduite d’environ 35 % et devient inférieure à 100 kW.

La facture d’énergie est diminuée de plus ou moins 20 %  et le temps de retour de l’investissement est inférieur à 2 ans.
Exemple : Une société de restauration collective ….

Depuis 1988, une société française de restauration collective, spécialiste de la restauration scolaire gère, parmi d’autres, une cuisine “tout électrique” à Brétigny-Sur-Orge dans le cadre d’un contrat de concession de 18 ans. Depuis, la production de la cuisine a fortement augmenté. La cuisine prépare aujourd’hui 4 000 repas/jour (1 300 pour ses besoins propres et 2 700 pour des clients extérieurs).

À partir de 1997, les matériels et, surtout, la puissance souscrite ne suffirent plus. Des disjonctions se produisaient en plein hiver, quand tous les appareils, y compris de chauffage, fonctionnaient à plein régime. Les repas allant ainsi en augmentant, les responsables de la cuisine ont décidé d’investir dans de nouveaux équipements. Mais la puissance disponible de 250 kW ne suffisait dès lors plus. Il devenait impératif d’investir dans un nouveau transformateur dont le coût dépassait les 37 500 € et de souscrire un tarif vert, plus onéreux qu’un tarif jaune auprès de la société de distribution d’électricité.

La société a alors décidé d’investir dans un délesteur. Le délesteur gère aujourd’hui la puissance électrique de 10 appareils : 3 fours combinés de 20 niveaux (deux au format GN 1/1 et un au format GN 1/1), 4 sauteuses dont une de 80 dm², un four de remise en température et 2 centrales de chauffage d’air neuf. La puissance totale de ces appareils dépasse 400 kW et la totalité de la puissance électrique installée sur la cuisine dépasse 650 kW. Or grâce au délesteur, la puissance appelée ne dépasse jamais 180 kW (coefficient de foisonnement de 0,3 !).

La société a ainsi gagné sur deux plans : elle a fait l’économie d’un transformateur et elle gagne sur la facture électrique.

La société a chiffré le coût énergétique d’un repas fabriqué dans une de leur cuisine équipée d’un optimiseur. Le coût moyen s’élève à 8 c€ (HTVA). (Dans de nombreuses cuisines, ce coût atteint encore les 16,5 c€).

Ce coût inclut les coûts de cuisson, de réfrigération, de conditionnement, de traitement de l’air, de l’éclairage, etc. Il ne comprend pas les frais de transport vers les restaurants satellites.

Si l’on ne peut investir tout de suite dans un délesteur (optimiseur)…

Dans le cas où l’on ne veut pas investir immédiatement dans un délesteur, on a toutefois intérêt à tirer un (des) câble(s) vers chaque appareil pouvant être délesté un jour. Cette mesure représente des frais très faibles lors de l’installation ou lors d’une rénovation, mais peut être coûteuse lors d’une réalisation a posteriori.

Installer des compteurs

Les dépenses d’énergie propres aux cuisines sont rarement connues. Bien souvent, il n’y a pas de comptage et encore moins de facturations spécifiques.

Afin d’optimiser la conduite des installations au niveau énergétique, on a intérêt à prévoir le placement de compteurs ou d’enregistreurs de charge dès la conception de la cuisine collective. Ils permettront aussi de diagnostiquer d’éventuels dysfonctionnements des installations.

Lorsqu’un délesteur associé à un logiciel de suivi des consommations est installé, celui-ci assure bien sûr cette fonction.