Réaliser des économies grâce à une approche innovante de DV Hydraulics

JUSQU’À 91% D’ÉCONOMIE D’ÉNERGIE AVEC LES PRESSES HYDRAULIQUES GRÂCE À UNE APPROCHE INNOVANTE

Les presses hydrauliques possèdent un énorme potentiel pour réaliser des économies et des résultats spectaculaires peuvent être obtenus en déployant la bonne approche. Au vu des prix de l’énergie actuels, cela vaut la peine d’examiner les performances de vos presses. DV Hydraulics de Boom a travaillé ces dernières années sur un système innovant qui, en combinant une meilleure commande et une récupération de l’énergie, permet d’obtenir de beaux résultats. L’entreprise avance les chiffres utiles pour étayer l’économie d’énergie.

Sven Cornelis, ingénieur chez DV Hydraulics, nous explique : « On perçoit aujourd’hui plusieurs concepts de presses. Il y a l’approche classique, purement hydraulique, où l’huile est mise sous pression et maintenue à pression à l’aide d’une pompe, d’un moteur asynchrone et des accumulateurs. Des (servo)vannes actionnent alors les cylindres. Une seconde approche que l’on rencontre principalement chez les grands fournisseurs du marché hydraulique consiste à travailler avec un système de motopompe asservi. La pompe est commandée par un servovariateur électrique. Mais les deux approches ont quelques gros inconvénients. »

L’accumulation de chaleur est néfaste

« Avec les systèmes classiques, l’accent était jusqu’à présent mis sur le fonctionnement proprement dit et moins sur la consommation énergétique comme aujourd’hui. Quand le cycle de pressage de la machine est terminé, l’huile hydraulique retourne au réservoir. En général, cela se fait progressivement via les servovannes qui diminuent la pression, mais cet étranglement libère une quantité importante d’énergie cinétique sous forme de chaleur. En soi, cela n’est pas bénéfique pour la température de l’huile hydraulique et il est dommage de ne rien faire avec cette énergie. Par conséquent, il faut compenser jusqu’à 50% de la puissance utile dans le circuit de refroidissement. On peut travailler avec des moteurs et des accumulateurs plus petits ou une détection de charge, mais ces systèmes et leurs composants demandent à leur tour de l’énergie et provoquent un développement de chaleur qu’il faut également compenser. »

« Les systèmes de motopompes asservis prêts à l’emploi classiques offrent déjà une belle amélioration car par la variation de la vitesse des servomoteurs, on peut réduire la consommation et un réservoir hydraulique plus petit peut suffire. Cependant, ils présentent toujours un inconvénient par rapport à notre système car, ici aussi, il faut de l’énergie supplémentaire pour le refroidissement/la vidange. »

Une pleine charge à partir de l’arrêt

« Avec notre approche – voyez le schéma fonctionnel – nous pouvons fournir la pleine charge requise pour la presse de manière illimitée dans le temps à partir de l’arrêt (!), une différence significative par rapport aux systèmes de motopompes asservis prêts à l’emploi. En théorie, ils pourraient aussi réaliser cela physiquement mais leurs roulements ne sont pas très résistants. Le système doit fonctionner de temps en temps pour activer le circuit de refroidissement. »

« En d’autres termes, notre innovation réside dans le fait qu’au moment de l’arrêt, nous consommons beaucoup moins d’énergie que les systèmes de motopompes asservis ou les systèmes classiques qui, eux, ont besoin d’énergie pour relancer le moteur. On peut travailler avec des accumulateurs, mais cela ne marche pas à chaque cycle de pressage. Lors de cycles très rapides, c’est par exemple moins conseillé. Avec

Cylindre

Récupération jusqu’à 89 %

Bloc de sécurité

Réseau électrique Puissance électrique nécessaire Puissance utile

Pompe Servomoteur

Construction simplifiée d’une presse

Pertes électriques

Pertes de pompe Pertes par vanne de sécurité

Ce système permet de diminuer la consommation d’énergie jusqu’à 89%

La consommation d'énergie peut être considérablement réduite, en particulier pour la modernisation (retrofit) des presses existantes. « Avec notre approche nous pouvons fournir la pleine charge requise pour la presse de manière illimitée dans le temps à partir de l’arrêt. >>

notre système, il ne faut pratiquement pas de refroidissement. Lors de projets de revamping, la dissipation thermique s’est avérée si limitée que la convection et le rayonnement via le réservoir suffisent à l’évacuation de la chaleur. »

La récupération de l’énergie est centrale

« La récupération d’énergie est un élément important de notre approche. Nous empruntons plusieurs voies pour réaliser cela : une récupération mécanique voire électrique par un volant d’inertie, ou alors nous réinjectons l’énergie au réseau d’électricité. Le choix du meilleur système dépend de la taille de la machine. Si plusieurs machines sont activées simultanément avec des cycles de pressage inégaux, un volant d’inertie électrique peut être une excellente solution et l’énergie récupérée peut être utilisée dans d’autres machines sans aucun problème. Si vous voulez réinjecter l’énergie au réseau, il faut alors veiller à ne pas provoquer de charge de pointe. Les volants d’inertie mécaniques sont plutôt appliqués à des presses sans système d’asservissement électrique, mais cette méthode limite la récupération à la machine. L’utilisation de ce type de récupération est par exemple idéal dans les applications où une force importante est exercée avec une course très courte. Dans ce cas, il y a une réutilisation directe de l’énergie mécanique, alors qu’avec les méthodes de récupération électriques, une conversion supplémentaire est exigée. Ces dernières années, nous avons appliqué les trois méthodes avec succès. »

Marc Monballiu, sales manager : « Je tiens à souligner qu’une telle approche demande moins de composants car le couplage entre la pompe et le cylindre est pratiquement direct. En termes de maintenance, il y a peu de tâches supplémentaires. Un autre avantage intéressant est le cos phi parfait pouvant être atteint. Le déphasage total de l’entreprise peut être influencé positivement, de sorte que les amendes sont évitées. On peut aussi dire des choses positives sur la robustesse. En Allemagne, une presse de 15.000 tonnes fonctionne avec une pression de service de 430 bars sans problème, ceci avec une précision de 0,1 mm. En principe, nous pouvons proposer des pressions allant jusqu’à 500 bars, étant entendu que les couplages au système doivent pouvoir résister. Cela permet de réaliser le même résultat de pressage avec des cylindres plus petits. »

Quelques exemples : jusqu’à 91% de consommation en moins

Sven Cornelis : « Le résultat de notre méthode est une économie d’énergie importante qui peut aller jusqu’à 91%. Ce n’est pas un pourcentage théorique car nous pouvons le justifier à l’aide de chiffres issus des mesures. Lors du revamping d’une presse, nous avons réalisé des mesures avant/après. Dans l’ancienne situation, nous avions une puissance constante moyenne de 30 kW que nous avons pu réduire à une puissance constante effective de 2,8 kW. Dans un autre projet, nous avons pu réduire la puissance utile constante de 240 kW à 36 kW, il s’agissait ici d’une récupération via un volant d’inertie électrique. »

Le collègue de Marc Monballiu poursuit : « Bien entendu, un revamping avec ce système nécessite un certain investissement mais il est rapidement amorti au vu des prix de l’énergie actuels. Nous sommes heureux de constater que notre approche est appréciée par les clients. En principe, il y a peu de restrictions. Le système peut être déployé dans n’importe quel secteur et appliqué avec succès sur pratiquement toutes les presses. »