Résumé. Key words: Management Energy policy Energy planning - Pumps

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1 Résumé Mon Projet de Fin d Etudes, réalisé dans les locaux du Pool Technique de l EuroAirport Bâle-Mulhouse, avait pour but d effectuer les premières démarches en vue de certifier l aéroport ISO : Management de l énergie. La réalisation de cette étude est en adéquation avec la politique énergétique de la Direction de l aéroport qui depuis plusieurs années met en place différentes actions dans le but de réduire les coûts énergétiques. Plusieurs étapes sont nécessaires avant de pouvoir certifier un organisme. Après s être assuré que la politique énergétique va dans le sens de la norme, une planification énergétique doit être effectuée. Afin de remplir les attentes de cette étape, une revue énergétique a été faite. Les consommations de référence ainsi que les indices de performance énergétique de chaque bâtiment ont pu être trouvés. Une étude plus poussée au niveau de l Aérogare a ensuite été effectuée afin de connaître la consommation énergétique des postes mentionnés dans la RT À la suite de cette revue énergétique, des plans d actions ont été mis en place afin d atteindre les objectifs énergétiques. Les plans d actions qui concernant les pompes vont être mis place au mois de septembre grâce à un partenariat avec l entreprise KSB. Cette entreprise a été choisie de par sa politique énergétique qui prend en compte le cycle de vie des matériaux utilisés et non pas le seul investissement initial. My thesis consists of developing the first approach which allows to certify EuroAirport Bâle-Mulhouse-Freiburg with the standard ISO 50001: Energy Management. This study follows the energy policy of the airport. Since several years, they implement different actions in order to reduce energy costs. Some steps are required before certifying a company. The first step is to ensure that the energy policy of EuroAirport meets the requirements of the standard. An energy review must be done to fulfill the expectations of the energy planning. With the support of this review, we find the consumption reference and the energy performance indices for each building. Then another study was performed at the Terminal to highlights the energy consumption for each item mentioned in RT Action plans have to be implemented at fans and pumps. The energy objectives can be reached as well. Action plans regarding pumps are planned in September through a partnership with KSB. This company was chosen because of its energy policy which takes into account the life cycle of materials. Key words: Management Energy policy Energy planning - Pumps 1

2 Nomenclature EAP : EuroAiport GIEC : Groupe d experts Intergouvernemental sur l Evolution du Climat AFNOR : Association Française de NORmalisation SME : Système de Management Energétique CPE : Contrat de Performance Energétique IPE : Indice de Performance Energétique EMS : Energy Management Solution IE : niveau de rendement VEV : Variation Electronique de Vitesse MEI : Indice de rendement minimal 2

3 Tableau des figures Figure 1: Modèle de système de management de l énergie Figure 2: Processus de planification énergétique Figure 3: Schéma du flux énergétique simplifié Figure 4: Localisation des chaudières à l'eap Figure 5: Synoptique des compteurs de calories Figure 6: Schéma de principe de la chaufferie centrale Figure 7: Pertes dûes au transport de chaleur Figure 8 : Schéma des surfaces utiles Figure 9: Schéma des surfaces brutes Figure 10 : Indice de Performance Energétique des principaux bâtiments Figure 11 : Flux des énergies au niveau de l EAP Figure 12 : Localisation des principaux bâtiments avec leurs étiquettes énergétiques Figure 13: Localisation des bâtiments étudiés Figure 14: Schéma de principe des énergies au sein de l Aérogare Figure 15: Répartition des surfaces par zone d'utilisation Figure 16 : Consommation d énergie au niveau de l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud Figure 17: Répartition des consommations par poste et par zone Figure 18 : Consommation d énergie par poste Figure 19 : Etiquette de l IPE de l ensemble Aérogare, Jetée et Gate Sud Figure 20: Analyse de la consommation électrique d'une pompe Figure 21: Comparaison des rendements entre le moteur SuPremE et un moteur asynchrone IE3 Figure 22 : Interface PumpMeter Figure 23: Organigramme de l'euroairport Figure 24: Plan de l EuroAirport 3

4 Sommaire Introduction Analyse du contexte général Le contexte énergétique Du Système de Management de l Energie à la norme ISO La norme ISO Les étapes nécessaires à la certification Les niveaux de certification Politique Energétique Mise en place d une équipe représentant la Direction Opération collective «Energie» Planification énergétique sur l ensemble de l EuroAirport Revue énergétique Flux des énergies La production de chaleur sur le site La consommation de référence Relevés des valeurs Rendement et pertes par transport d énergie Calcul des Indices de Performance Energétique Les surfaces sur le site de l EuroAirport L Indice de Performance Energétique Le rapport «Evolution de la consommation d énergie à l EuroAirport» Planification énergétique au niveau de l Aérogare Consommations de référence par poste au niveau de l Aérogare Les Indices de Performance Energétique Les surfaces dans l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud Rapport «Evolution de la consommation d énergie à l Aérogare» Cibles énergétiques Collecte et analyse des données des ventilateurs Etude sur le site et réalisation des mesures des pompes Les plans d actions Les moteurs Les pompes Les ventilateurs Mise en œuvre et fonctionnement Qualification du personnel Les actions antérieurs Les futurs actions Partenariat avec l entreprise KSB La politique et les avantages de KSB Vérification Outils de Management de l Energie Conclusion Bibliographie Sommaire des annexes Présentation de l EuroAirport

5 Introduction Dans le cadre de la validation de mon master spécialité «Génie Climatique Energétique» effectué à l INSA de Strasbourg, j ai réalisé mon projet de fin d études au sein du pôle technique de l EuroAirport Bâle Mulhouse. Ce projet de fin d études, réalisé du 4 février au 2 août 2013, m a permis d appliquer les connaissances acquises lors de ma formation et d acquérir une certaine expérience professionnelle. L aéroport de Bâle-Mulhouse étant en constant développement, de par son nombre de passagers croissant et l essor du trafic aérien, de nombreux projets fleurissent en permanence. L amélioration et l optimisation énergétique des installations aéroportuaires permettent de réaliser des économies conséquentes lors de l exploitation puisqu elles concernent des consommations de plus en plus importantes. L EuroAirport s est donc lancé dans une démarche de certification de Management de l Energie afin de maîtriser l empreinte énergétique de ses activités et d améliorer la qualité de ses services. Ainsi la mission de mon stage est de mettre en place un Outil de Management de l Energie (OME) conforme aux exigences normatives et réglementaires en vue d une certification ISO La mise en place d une telle démarche est le moyen le plus adéquat pour exprimer clairement la stratégie de l entreprise et pour assurer la cohérence du management au regard des objectifs planifiés. Elle permet entre autre d obtenir une vision globale des activités, d avoir un gain d efficacité, de répondre aux exigences dans le but de satisfaire les passagers et toutes les parties prenantes concernées. Afin de présenter ces travaux de la manière la plus complète possible, ce rapport est scindé en deux parties. Tout d abord une analyse du contexte général puis un état des lieux montrant l état d avancement de l EuroAirport vers la certification. 5

6 1. Analyse du contexte général 1.1 Le contexte énergétique Conscient du problème que pourrait poser le changement climatique à l échelle du globe, le Groupe d experts Intergouvernemental sur l Evolution du Climat (GIEC) a été créé en Leur mission est de cerner les conséquences possibles du changement climatique et d envisager d éventuelles stratégies d adaptation et d atténuation. Les quatre premiers rapports du GIEC ne laissent plus de place au doute quant à la réalité du changement climatique. À la suite de ces études, l objectif de diviser par quatre les émissions de gaz à effet de serre d ici 2050 au niveau des pays industrialisés a été mis en place. Cet objectif porte le nom de facteur 4. Cette action a pour but de diminuer par deux les émissions au niveau de la planète et il permettrait de contenir le réchauffement climatique à un niveau d élévation de 2 C. Les deux grands secteurs français, à savoir le transport et le bâtiment, n ont pas encore réussi à faire décroître leurs émissions. Si les solutions sont en partie limitées dans le secteur des transports pour des raisons technologiques ou financières, le secteur du bâtiment semble déjà constituer une des clés pour ce défi environnemental car il offre d'importantes possibilités d'évolutions à court et moyen terme. L un des outils permettant d atteindre les objectifs environnementaux est la mise en place d un Système de Management de l Energie au sein des entreprises. 1.2 Du Système de Management de l Energie à la norme ISO Le Système de Management de l Energie a pour objectif de développer une gestion méthodique de l énergie. Il est l approche privilégiée pour faire face à l augmentation durable des prix de l énergie et des risques liés au changement climatique. Selon le rapport de l Agence internationale de l Energie, la mise en place d un système de management de l énergie permet d économiser entre 5 et 22% d énergie. Cet outil est l élément principal permettant de certifier un organisme ISO : Management de l énergie La certification permet d afficher l engagement de l organisme pour une gestion responsable de l énergie. C est la reconnaissance d un projet d entreprise qui favorise la réduction de ses coûts et de ses émissions en gaz à effet de serre, l utilisation rationnelle de l énergie et l amélioration des pratiques. Les objectifs de la norme sont : De constituer un référentiel réglementaire. De connaitre le patrimoine technique. De s assurer de l engagement de la Direction à améliorer la performance énergétique De trouver et mettre en œuvre des actions d amélioration continue de la performance énergétique D organiser et d assurer l exploitation et la maintenance. 6

7 1.3 La norme ISO La norme ISO est une norme internationale qui est diffusée par l AFNOR en France. Les étapes principales sont les mêmes que celles des normes ISO 9001 : Management de la qualité, ISO : Management environnemental et ISO 22000: Management de la sécurité des denrées alimentaires. [1] En effet, la norme se fonde aussi sur une approche d amélioration continue dite PDCA : Plan, Do, Check, Act (Planifier, Faire, Vérifier, Agir) et suit un modèle cyclique intégré au pratique quotidienne (Voir figure 1 : Modèle de système de management de l énergie) L approche PDCA peut se résumer de la façon suivante : Planifier: procéder à la revue énergétique et définir la consommation de référence, les indicateurs de performance énergétique, les objectifs et les plans d'actions. Faire: appliquer les plans d'actions de management de l'énergie afin d améliorer la performance énergétique. Vérifier: surveiller et mesurer les principales caractéristiques des installations qui permettent de déterminer la performance énergétique et de rendre compte des résultats. Agir: mener à bien des actions pour améliorer en permanence la performance énergétique et le SME. Figure 1: Modèle de système de management de l énergie 7

8 1.3.1 Les étapes nécessaires à la certification Un résumé détaillé de chaque étape va être effectué dans la suite du rapport afin de mieux cerner les attentes de la norme. Une note d information a été créée lors de mon stage récapitulant l objectif, les actions et les éléments attendus de chaque étape (Voir Annexe 1 : Synthèse ISO 50001). [1] Politique énergétique L objectif de cette étape est de s assurer de l engagement de la Direction à améliorer la performance énergétique de l organisme. Plusieurs actions sont nécessaires pour mettre en avant la politique énergétique : Garantir la disponibilité de l information et des ressources nécessaires pour atteindre les objectifs et les cibles ; Fixer le cadre dans lequel les objectifs et cibles énergétique sont mis en place et revus ; Adapter et améliorer le patrimoine existant dans l optique d améliorer la performance énergétique ; Encourager l achat de produits et de services économes en énergie ; Documenter et communiquer régulièrement sur la politique énergétique à tous les niveaux au sein de l organisme. Les éléments attendus sont la création d une équipe de management de l énergie qui représentera la Direction ainsi que la définition d une charte énergétique. Planification énergétique La planification énergétique consiste à établir, mettre en œuvre et tenir à jours des objectifs et cibles énergétiques documentés pour chaque procédé et installation. Pour réussir à atteindre ces objectifs, une revue énergétique doit d abord être réalisée. Elle consiste à identifier les domaines d usage et de consommation énergétique significatifs. Ensuite, le calcul de la consommation d énergie de référence doit être réalisé afin de trouver les indices de performance énergétique (IPE). Grâce à ces IPE, une analyse de l usage et de la consommation spécifique doit être effectuée afin d identifier les opportunités d amélioration de la performance énergétique. De cette étape doit émerger des plans d actions comportant les moyens, le délai et une description des interventions permettant d atteindre chaque cible. Mise en œuvre et fonctionnement Une fois la trame générale dessinée avec la planification énergétique, l organisme doit en assurer la concrétisation. Plusieurs aspects sont concernés. En premier lieu, la compétence des personnes travaillant en rapport avec les usages énergétiques doit être assurée, ce qui implique d identifier les 8

9 besoins en formations et d y pourvoir. Toute personne travaillant pour ou au nom de l organisme doit aussi être informée de l importance du respect de la politique énergétique. Une communication sur la performance énergétique et sur le SME doit donc être réalisée en interne. Elle peut se traduire par plusieurs actions comme par exemple un système de commentaire et de suggestion d amélioration du SME. Lors de la mise en œuvre des plans d actions, tous les achats qui sont en rapport avec l usage énergétique doivent être évalués en tenant compte du cycle de vie total. Pour cela, des critères d évaluation de l usage, de la consommation et de l efficacité énergétique sur la durée de vie de fonctionnement prévue doivent être établis. Vérification En toutes logique, la performance du système doit être vérifiée. Les caractéristiques essentielles du fonctionnement doivent être surveillées, mesurées et analysées à intervalles planifiés. Il est donc nécessaire de définir et mettre en œuvre un plan de mesure d énergie mais aussi un audit interne du SME afin de vérifier la conformité des dispositions prévues et des objectifs fixés. Toutes ces vérifications permettent à l organisme de corriger les nonconformités avérées et potentielles. Revue de management Pour boucler le processus d amélioration continue, l organisme doit passer en revue l ensemble du SME, c est-à-dire : la politique énergétique, la planification énergétique, la mise en œuvre et la vérification. À la suite de cet état des lieux, l organisme modifiera les actions relatives aux modifications de la performance énergétique. Le cycle peut ensuite reprendre et en fonction des évolutions de l activité, générer toujours de nouveaux plans d actions afin d économiser l énergie Les niveaux de certification On distingue deux niveaux de certifications qui dépendent de l avancement du SME. Le niveau 1 permet aux organismes de s engager dans la démarche. Il correspond à la mise en place des deux premières étapes d un SME qui sont la politique énergétique et la planification énergétique. La certification de niveau 1 donne lieu à l'émission d'un certificat valable 2 ans et permet une bonification de 50% des Certificats de Performance Energétique (CPE). Le niveau 2 correspond à une certification selon la norme NF EN ISO La certification pour le niveau 2 couvre ainsi l'ensemble des exigences de la norme. Cette certification donne lieu à l émission d un certificat ISO valable 3 ans et un taux de bonification des CPE de %. 9

10 2. Politique Energétique Afin de s assurer de l engagement de la Direction, il est nécessaire qu elle exprime de façon formelle ces intentions vis-à-vis de sa politique énergétique. Pour cela, une charte (Voir Annexe 2 : Charte Energétique) a été créée dans laquelle nous retrouvons : L engagement en matière d amélioration continue de la performance énergétique ; L engagement en matière de disponibilité des informations et des ressources nécessaires à la réalisation des objectifs ; L engagement en matière de respect des exigences dans les domaines de la consommation et du rendement énergétique ; L engagement en matière de formation du personnel. Dans l optique d une future certification, il faudra que la Direction fasse une démarche officielle afin de mettre en œuvre leurs engagements. Il ne manque plus que cet engagement officiel, en effet la Direction a déjà fait preuve de sa motivation suite à plusieurs actes : Stagiaire mandaté afin d effectuer les premières démarches en vue d une certification ISO ; Mise en place d une équipe représentant la Direction ; Participation à l opération collective «Energie». 2.1 Mise en place d une équipe représentant la Direction Une équipe «Energie» a été mise en place au sein de l EuroAirport. Ils se regroupent de façon régulière afin d améliorer la gestion des dossiers liés aux énergies. Cette équipe est composée de : M.Blin, Responsable du Bureau d Etudes ; M. Brandt, Responsable du service Fluide ; M. Heinimann, Responsable du service HQE. Les compétences de cette équipe sont multiples : Animer : Sensibiliser tous niveaux et faire circuler l information Gérer : Comptage, mesures et mise à jour des tableaux de bord Générer des actions : Plans d actions et contrôle des résultats. 10

11 2.2 Opération collective «Energie» Lors de mon projet de fin d études, j ai participé à un colloque à l Ecole de Management de Strasbourg intitulé «Relevez le défi de la performance énergétique avec la norme ISO 50001». Ce colloque intervenant le 30 mai, la partie dédiée à l explication de la norme n était qu un rappel des connaissances acquises au début de mon stage. Par contre la seconde partie dédiée au retour d expérience de Schneider Electric (première entreprise certifiée en France) a été enrichissante. En effet, Monsieur GORDE, chargé de la certification ISO de Schneider Electric, nous a expliqué le processus de certification de son entreprise. Cela m a permis de faire le point par rapport à l état d avancement de mon projet et de comparer avec le calendrier que j avais mis en place. Des idées ont aussi été mises en avant lors de la présentation. Les plus classiques comme réduire la consommation des PC, le remplacement de l éclairage ont été proposées mais d autres plus originales comme la mise en place d une compétition énergétique interne. Elle consistait à récompenser les étages de bureaux consommant le moins d énergie. Ce processus permet de sensibiliser tout le personnel mais est difficile à mettre en œuvre à l aéroport où les disciplines (bureaux, fret, aérogare, ) varient beaucoup selon les bâtiments. À l issue de ce colloque, j ai pris contact avec le Délégué Régional du Groupe AFNOR, Monsieur Pascal THOMAS qui m a proposé d intégrer l EuroAirport dans l opération collective Alsacienne. Cette démarche a été acceptée par la Direction de l EuroAirport et va débuter au mois de septembre Cinq entreprises ont été sélectionnées pour cette opération. Le déroulement de cette opération est le suivant : Séminaire «Référent énergie» avec une formation technique mais aussi managérial assuré par un professionnel de l efficacité énergétique. Accompagnement individuel afin d aider l EuroAirport à construire le système de management de l énergie selon le niveau 2. Visite d évaluation par un auditeur qualifié en ISO en vue de s assurer que les installations de l EuroAirport sont prêtes à passer l audit de certification ISO niveau 2. Colloque de clôture permettant de faire partager le bilan de l opération avec les autres entreprises. L ADEME et l AFNOR mettront en valeur les résultats obtenus au travers cette opération dans le but d inciter d autres entreprises à adopter ces pratiques. 11

12 3. Planification énergétique sur l ensemble de l EuroAirport Une fois les bases du Système de Mangement de l Energie mises en place grâce à la politique énergétique, l ISO impose la mise en œuvre d un travail de planification. Un processus de planification énergétique doit être mené à bien et documenté. Il reflète les besoins énergétiques du site et a pour but de favoriser l amélioration continue de la performance énergétique. La planification énergétique se schématise de la façon suivante : Figure 2: Processus de planification énergétique La planification énergétique se résume en 3 phases. Tout d abord, il faut répertorier les facteurs pertinents ayant un impact sur la consommation énergétique et en connaître les usages. Grâce aux valeurs trouvées précédemment, il est possible d identifier les opportunités d amélioration de la performance énergétique permettant de trouver des plans d actions afin d atteindre les objectifs énergétiques. 12

13 3.1 Revue énergétique La revue énergétique consiste à analyser les usages et les consommations énergétiques en identifiant les sources d énergies actuelles et en évaluant les usages et les consommations énergétiques passés et présents. Le périmètre de cette première étude est l ensemble des bâtiments gérés par l EuroAirport Flux des énergies Pour mieux comprendre la gestion de l énergie sur le site, la première étape consistait à dessiner un schéma des flux énergétiques. Pour le créer, je me suis inspiré du schéma réalisé par l association négawatt faisant la synthèse des consommations énergétiques en France [2]. Le principe du schéma est le suivant : d un côté, on trouve l énergie primaire (Gaz naturel, électricité, solaire, essence, gasoil, Diesel et FOD) et de l autre côté, on retrouve l énergie utile (Système de Sécurité Incendie, Mobilité, éclairage et forces, ventilation, climatisation, chauffage et électricité vendue). Entre les deux, on a toutes les phases de transformation de l énergie ainsi que les pertes. Figure 3: Schéma du flux énergétique simplifié Ce schéma correspond au support qui servira tout au long de la planification énergétique. Toutes les actions réalisées par la suite permettent de la compléter. L objectif final était d avoir le plus de détails possible concernant ce schéma. Une étude macroscopique (l EuroAirport dans son intégralité) a d abord été réalisée suivi d une étude microscopique avec les consommations par poste. Pertes par transformation hors site Les pertes par transformation hors site sont celles dues à l électricité. En France, le facteur 2,58 est utilisé afin de passer de l énergie primaire à l énergie finale en ce qui concerne l électricité. Ce coefficient provient des rendements assez médiocres des systèmes de production Type d'énergie Part de la production (%) Rendement (%) Nucléaire 85% 35% EnR 8% 100% Energies fossiles 7% 35% d électricité. Répartition de la production d électricité 13

14 En prenant en compte les rendements ainsi que la part de la production, on retrouve un rendement de 40,4%. Il faut encore y ajouter les 5% de pertes sur le réseau et on trouve un rendement de 38,78% ce qui revient bien à notre coefficient de 2,58. Pertes par transformation et par transport sur site Les pertes par transformation sur site sont celles dues aux chaudières et aux moteurs à cogénération lors de la transformation du gaz naturel en chaleur. Les pertes par transport sur site sont celles perdues lors du transfert de chaleur entre les chaufferies et leurs points d utilisation. Les postes de consommations d énergie Le but était de prendre en compte les mêmes postes de consommations d énergie que ceux de la RT 2012, à savoir : Le chauffage Le refroidissement L Eau Chaude Sanitaire L éclairage Les auxiliaires Ces cinq postes ne sont pas tous pris en compte dans le schéma du flux énergétique au niveau de l EuroAirport. La raison vient des compteurs installés qui ne permettent pas encore d avoir toutes ces valeurs. En effet, certains postes sont imbriqués dans d autres comme l Eau Chaude Sanitaire qui est comptée dans la partie chauffage mais aussi dans celle de l éclairage et des forces La production de chaleur sur le site Dans la suite de l étude, nous ne nous intéresserons qu aux sources d énergie permettant de créer de l électricité et de la chaleur, c est-à-dire en grande majorité l électricité et le gaz naturel et à une échelle moindre le solaire et le fioul domestique. L usage du gaz naturel sur la plateforme aéroportuaire se répartit sur 3 grands pôles de consommations partagés comme suit : Le process de cogénération Les chaudières Les réseaux industriels Le process de cogénération Le process de cogénération permet de produire de l électricité tout en créant de la chaleur. Cette consommation dépend directement du process de production d électricité et n est pas impactée par les conditions météorologiques. La période de fonctionnement du process de cogénération s étend du 1 er novembre au 31 mars. La quantité de chaleur produite par le process de cogénération est appelée «Chaleur valorisée», elle correspond à la quantité de gaz qui serait consommée par la chaufferie dans l hypothèse d un fonctionnement sans cogénération. 14

15 Les chaudières Nous retrouvons pas moins de treize chaudières sur le site allant jusqu à une puissance de 4800 kw. Cinq chaudières sont situées dans la chaufferie centrale, et deux à chaque fois au niveau de la chaufferie AG1, AG2, du Pool Technique et de la chaufferie Guillaumet. Figure 4: Localisation des chaudières à l'eap Les réseaux industriels Plusieurs bâtiments situés dans la zone Maintenance et en Zone 6 bis (Voir Figure 23: Plans de l EAP) sont alimentés directement en gaz naturel. Cette consommation dépend de l usage qu en font les exploitants. Une partie est dédiée au chauffage avec des aérothermes gaz alors que l autre partie est utilisée pour des processus spécifiques. Les synoptiques Afin de mieux distinguer comment est réalisé la distribution de chaleur au sein de l EuroAirport, deux synoptiques ont été créés. Le premier fait le lien entre l alimentation générale et les bâtiments ou chaufferies (Voir Annexe 3: Synoptique des compteurs de gaz naturel). Le second synoptique permet de comprendre comment s effectue les liaisons entre la chaufferie centrale et les différents postes ou bâtiments consommant directement de la chaleur. Une version simplifiée a été reprise ci-dessous. La version complète reprend le numéro de tous les compteurs ainsi que celui des bâtiments alimentés (Voir Annexe 4 : Synoptique des compteurs de calorie). 15

16 Figure 5: Synoptique des compteurs de calories 3.2 La consommation de référence Relevés des valeurs Les différentes valeurs utilisées pour mes rapports proviennent de deux sources qui sont les données du logiciel EMS (Energy Management Solution) et les relevés effectués directement sur site. Logiciel Energy Management Solution La Direction de l EuroAirport a décidé en 2011 de centraliser toutes les données des compteurs sur un seul et unique logiciel. Il s agit du logiciel Energy Management Solution (EMS) de l entreprise Sauter. Le but de cet outil est de: transmettre les données sur site sous une forme utile et graphique ; montrer le potentiel d'économies d'énergies ; apporter les améliorations avec des rapports. Pour l instant, le logiciel n offre pas la totalité de son potentiel. Seules les données des compteurs sont retransmises. Les économies d énergies ainsi que les améliorations sous forme de rapport ne sont pas encore disponibles. 16

17 Afin de centraliser les données, j ai donc dû me familiariser avec ce logiciel. Or seuls les numéros des compteurs sont répertoriés dans EMS. Les synoptiques m ont donc aidé à trouver facilement la localisation des différents compteurs et ainsi trouver la consommation totale de chaque bâtiment. L un des objectifs futurs concernant cet outil serait d y intégrer le schéma des flux énergétiques que j ai réalisé. Cette action sera réalisable lorsque tous les compteurs seront connectés au logiciel. Relevés sur site Des relevés sur site sont encore effectués de façon mensuelle pour deux raisons. La première est que le logiciel EMS ne prend pas encore en compte tous les compteurs installés sur la plateforme. La seconde raison est la crainte de certains responsables. À plusieurs reprises, le logiciel a eu quelques problèmes de relevés. Le logiciel ne retransmettant que les valeurs, les problèmes de compteurs ne sont pas indiqués ce qui n est pas le cas lorsqu un technicien effectue les relevés. Les relevés sur site permettent donc : D avoir une pérennité des valeurs De s assurer du fonctionnement des compteurs D éviter de devoir vérifier les valeurs lorsqu une étude doit être effectuée Rendement et pertes par transport d énergie Dès lors que toutes les valeurs de consommation en énergie utile avaient été répertoriées, il fallait les convertir en énergie primaire. Pour l électricité, il suffisait de multiplier par le facteur 2,58 (Voir 3.1). Pour le gaz naturel, la conversion était plus complexe car il fallait tenir compte : du rapport PCS/PCI de 10% ; du rendement de la chaufferie; des pertes dues au transport. 17

18 Le rendement de la chaufferie La chaufferie centrale est constituée de chaudière et de process de cogénération. Le schéma ci-dessous permet de comprendre plus facilement la production de chaleur. Figure 6: Schéma de principe de la chaufferie centrale Afin de ne pas défavoriser la chaufferie centrale à cause du process de cogénération, le rendement a été calculé de la façon suivante : 18

19 Perte du au transport de chaleur en % Les pertes dues au transport Les pertes dues au transport dans les installations de chauffage sont loin d être négligeables. Preuve en est à l Aérogare où un compteur de calories a été installé à la sortie de la chaufferie centrale ainsi qu à chaque sous-station de l Aérogare ou à l entrée des bâtiments. Comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous, les pertes de transports peuvent aller jusqu à 17% pour les bâtiments les plus éloignés Comparaison des perte du au transport en fonction de la localisation Réseau SUD Réseau CENTRE Réseau NORD Figure 7: Pertes dues au transport de chaleur La localisation des différents réseaux est possible grâce au synoptique des compteurs de calorie (Voir 3.6.2) 3.3 Calcul des Indices de Performance Energétique Les IPE correspondent aux valeurs quantitatives de la performance énergétique des différents bâtiments situés sur le site. Afin de comparer les différents bâtiments, il a fallu ramener les IPE à la même unité en les divisant par la même surface de référence Les surfaces sur le site de l EuroAirport Les textes concernant la surface à prendre en compte pour trouver l IPE ne sont pas très explicites. En effet, ils stipulent que la Surface de plancher Hors Œuvre Nette au sens de la RT 2012 dans un bâtiment tertiaire est égal à la surface utile multipliée par un coefficient dépendant de l'usage. Or les usages repris ne correspondent pas à ceux d un aéroport. En effet, les bureaux ainsi que les établissements d accueil scolaire sont les seuls à avoir été pris en compte. Nous avons donc décidé de prendre un coefficient de 1,1 qui est le même que celui des bureaux. 19

20 La surface utile : La surface utile nette d un bâtiment est défini comme la surface de plancher des locaux soumis à la réglementation thermique, après déduction des : - surfaces occupées par les murs; - cloisons fixes; - poteaux ; - marches et cages d'escaliers ; - gaines ; - ébrasements de portes et de fenêtres ; Figure 8 : Schéma des surfaces utiles - parties des locaux d'une hauteur inférieure à 1,80 m ; - parties du niveau inférieur servant d'emprise à un escalier, à une rampe d'accès ou les parties du niveau inférieur auquel s'arrêtent les trémies des ascenseurs, des monte-charges, des gaines et des conduits de fumée ou de ventilation ; - locaux techniques exclusivement affectés au fonctionnement général du bâtiment et à occupation passagère. La surface brute : Le département Génie Civil possède un logiciel nommé Building One qui est un Système d Information Géographique. L inconvénient de ce système est qu il ne permettait d avoir que les valeurs de la surface utile de l Aérogare, de la Jetée et du Gate Sud. Pour tous les autres bâtiments, nous n avions que les surfaces brutes de chaque étage. Ces surfaces sont calculées en faisant la somme des surfaces horizontale Figure 9: Schéma des surfaces brutes située à l'intérieur des locaux et dégagées de toute emprise. Seuls les éléments structuraux (poteaux, murs extérieurs, refends gaines techniques, circulations verticales ) sont déduits. L IPE des bâtiments a donc dû être calculé avec la surface brute L Indice de Performance Energétique En théorie, l IPE se retrouve en faisant le rapport entre la somme des consommations d énergie des cinq postes et la Surface Hors d Œuvre Nette selon la RT Dans notre cas, nous n avons pas exactement toutes ces informations. En effet la consommation d électricité reprend tous les postes de consommations. Une partie non négligeable ne devrait pas être prise en compte (Matériel informatique, électroménagers, tribagage, panneaux d informations, ) Il est donc difficile de comparer les valeurs avec celles d autres bâtiments. Sur le graphique ci-dessus, nous n avons repris que 7 bâtiments mais ils représentent plus de 90% de la surface totale des bâtiments, il s agit de : L Aérogare Le Fret Express CH (Westend) La Gare de Frêt Le Catering Jet Aviation Le Pool Technique Crossair 20

21 IPE (kwh Ep/ (m² SUB. an) Variation de l'indice de Performance Energétique Aérogare Westend Gare de Fret Catering Jet Aviation Pool Technique Crossair Figure 10 : Indice de Performance Energétique des principaux bâtiments Le détail de leurs consommations ainsi qu un schéma interactif créé sous Excel faisant intervenir l étiquette énergétique des bâtiments les plus volumineux est visible sur la figure 12 : Localisation des principaux bâtiments avec leurs étiquettes énergétiques. Le graphique ci-dessus illustre bien la diminution de consommation de la majorité des bâtiments. Ces améliorations sont dues aux différentes actions mises en place sur le site. Il est difficile de comparer les bâtiments entre eux. Ils ont chacun leurs utilisations spécifiques. De nombreux paramètres tel que les apports internes ou les hauteurs sousplafonds varient énormément d un bâtiment à l autre et ont un impact réel sur la consommation énergétique Le rapport «Evolution de la consommation d énergie à l EuroAirport» Grâce à toutes les valeurs obtenues auparavant, un rapport sur la consommation énergétique de l ensemble du site a été créé (Voir Annexe 5 : Evolution de la consommation d énergie sur le site de l EAP). Suite à ce rapport, des plans d actions ont été proposés afin d avoir des résultats en adéquation avec la norme RT 2012 mais aussi pour remplir le schéma de flux énergétique : Mise en place de compteurs pour chaque poste de consommation (chauffage, refroidissement, ECS, éclairage et auxiliaire) Calcul des Surfaces Hors d œuvre Nette selon la RT 2012 grâce au logiciel Building One Dans le rapport, on retrouve le schéma des flux énergétiques complété (Voir Figure 11 : Flux des énergies au niveau de l EAP). Une première partie des valeurs a pu être introduite, il s agit de celle correspondant à l énergie primaire et à l énergie secondaire. Il n est pas possible d avoir les valeurs par poste de consommation pour l ensemble du site car les compteurs non pas encore été mis en place. Les valeurs concernant l énergie utile ne sont donc pas disponibles. L étape suivante consistait donc à faire une étude par poste de consommation. Pour cela, nous nous sommes focalisés sur l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud car il s agit des zones munies de compteurs permettant de faire cette étude. 21

22 Figure 11 : Flux des énergies au niveau de l EAP

23 ZONE AE Désignation Aérogare Numéro Bâtiment Figure 12 : Localisation des principaux bâtiments avec leurs étiquettes énergétiques Surface Utile Brute Consommation d'électricité [kwh Ef] Consommation de gaz naturel [kwh Ep] Indice de Dépense Energétique m² FR Westend m² FR Gare de Frêt m² / / FR Catering m² MA Jet Aviation m² PT Pool technique m² MA Crossair m²

24 4. Planification énergétique au niveau de l Aérogare 4.1 Consommations de référence par poste au niveau de l Aérogare Dès lors que nous avions les consommations totales en gaz naturel et en électricité des différents bâtiments, nous nous sommes intéressés aux consommations des différents postes. Dans le cas idéal, nous aurions dû nous occuper des 5 postes pris en compte dans la RT 2012 mais cela n a pas été possible vu les compteurs installés sur le site. Nous avons étudié la partie du site ayant le plus de compteurs et permettant de se rapprocher au plus près de consommations des 5 postes. Le périmètre de notre étude a donc été celui de l Aérogare, de la Jetée et du Gate Sud (Voir Figure ci-dessous). Figure 13: Localisation des bâtiments étudiés Sur ces trois zones, des compteurs ont été implantés afin d avoir la consommation en électricité des installations de ventilation, de climatisation et de pompage ainsi que les consommations de chaleur. Nous ne sommes pas capables d avoir les cinq postes de consommations mais nous avons les données de : Chauffage et ECS ; Ventilation ; Refroidissement ; Eclairage et force. 24

25 Le poste de consommation «force» prend en compte la consommation des installations informatiques, les ascenseurs, les escaliers roulant, les panneaux d informations et les installations de tri bagage. Figure 14: Schéma de principe des énergies au sein de l Aérogare Le schéma ci-dessus reprend une partie du schéma du flux énergétique. Il fait le lien entre l énergie secondaire et l énergie utile et permet de comprendre comment sont réparties les consommations d énergie au sein de l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud. La consommation de chauffage prend en compte la consommation de gaz naturel mais aussi une partie de celle d électricité qui correspond à l énergie utilisée pour le pompage de l eau chaude. 4.2 Les Indices de Performance Energétique Les surfaces dans l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud On a pu se rendre compte auparavant que la question des surfaces à prendre en compte est assez complexe. Au niveau de l Aérogare, de la Jetée et du Gate Sud, les données du logiciel Building One sont plus précises. En effet pour chaque pièce, nous avons : Les surfaces nettes Les températures de chauffage et de climatisation L inventaire des installations présentes (nb de sanitaire, bureaux, ) Nombre d occupants théoriques 25

26 Surface (m2) Afin de s assurer que toutes les personnes prennent les mêmes données pour le calcul des surfaces, un rapport a été créé (Voir Annexe 6 : Calcul des surfaces de l Aérogare). On y retrouve : Zone SHON RT (m 2 ) Ratio de surface Aérogare % Gate Sud % Jetée % Total Les zones prises en compte pour chaque type de surface Le détail des surfaces par zones d utilisation et par zone géographique Le détail des surfaces utiles et des surfaces de plancher hors d œuvre nette Les résultats obtenus montrent que l Aérogare est la partie la plus importante. Cela s explique par le nombre d étages. L aérogare compte pas moins de 15 étages contre 3 pour le Gate Sud et la Jetée Répartition des surfaces par zone d'utilisation Hall Passagers Services passagers Sanitaires Restauration Réserves (stockage et livraison) Circulations horizontales Bureaux et salles Bandes à bagages Autres Aérogare Gate Sud Jetée Figure 15: Répartition des surfaces par zone d'utilisation Ce graphique met en avant les 2 zones d occupation les plus importantes qui sont les halls passagers et les circulations horizontales. Cette dernière zone regroupe les couloirs, les rampes d accès et les tapis roulant Rapport «Evolution de la consommation d énergie à l Aérogare» Grâce aux valeurs obtenues avec le logicel EMS et Building One, un rapport a été créé (Voir Annexe 7 : Evolution de la consommation d énergie à l Aérogare) faisant la comparaison entre les : Types de consommation (primaire et finale) Types d énergie (gaz naturel et électricité) Zones traitées (Aérogare, Jetée et Gate Sud) Postes desservis (Climatisation, ventilation, chauffage, éclairage et forces) 26

27 kwh/ (m2.an) Types de consommation et types d énergie Le graphique représentant la consommation d énergie finale et primaire pour le gaz naturel et l électricité met en avant deux éléments : Le facteur 2,58 permettant de passer d une énergie électrique finale à une énergie électrique primaire ; La différence de consommation d électricité par rapport à celle de gaz naturel Consommation d'énergie finale et primaire en 2011 Electricité Energie finale Gaz Naturel Energie primaire Les consommations par poste et par zone Figure 16 : Consommation d énergie au niveau de l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud Aérogare Jetée Gate Sud Climatisation Ventilation (électricité) Eclairage et forces Chauffage (électrité) Chauffage (GN) 0% 3% 18% 6% 18% 6% 27% 6% 31% 50% 7% 35% 55% 30% 8% Figure 17: Répartition des consommations par poste et par zone La majorité de la consommation de l aérogare provient de l éclairage et des forces. Le nombre d installations électriques (panneaux d informations, ordinateurs, escalators, ascenseurs) étant beaucoup plus important que dans les deux autres zones, ce résultat parait logique. La répartition des consommations par poste est plus homogène au niveau de la Jetée. Concernant le Gate Sud, il est difficile de tirer des conclusions car la partie climatisation est intégrée dans l éclairage et les forces. 27

28 kwh Ep/ (m2.an) kwh Ep/ (m 2.an) Climatisation Ventilation (électricité) Eclairage et forces Chauffage (électrité) % 6% % 18% % 51% % 4% Répartition des consommations d'énergie primaire par poste Climatisation Eclairage et forces Chauffage (GN) Ventilation (électricité) Chauffage (électrité) Chauffage (GN) % 21% Consommation total Figure 18 : Consommation d énergie par poste L Aérogare correspondant à près de deux tiers de la surface totale, il est normal que le poste de consommation majoritaire de cette zone soit aussi celui de la globalité des zones. Consommation des postes de Chauffage, Ventilation et Climatisation Afin de mieux comparer les postes qui nous intéressent, un comparatif a été fait entre la climatisation, la ventilation et le chauffage au niveau de l Aérogare et la Jetée. Le Gate Sud n a pas été pris en compte car la consommation d énergie dédiée à la climatisation n est pas comptabilisée dans cette zone. kwh Ep/ (m 2.an) Aérogare Jetée Climatisation Ventilation Chauffage 41,5 43,3 22,5 19,6 12% 12% 7% 8% 129,2 119,2 125,2 95,4 36% 32% 40% 39% 189,5 209,1 168,3 128,9 53% 56% 53% 53% On peut s apercevoir que les consommations sont du même ordre de grandeur pour chaque zone et chaque année. L énergie dédiée au chauffage est la partie la plus importante, il faudra donc être particulièrement attentif à la consommation de ce poste. 28

29 L étiquette énergétique de l Aérogare, la Jetée et le Gate Sud L ensemble Aérogare, Jetée et Gate Sud aurait un IPE de classe H si nous nous fions à l étiquette énergétique utilisée pour les bâtiments tertiaires dans la norme RT Figure 19 : Etiquette de l IPEde l ensemble Aérogare, Jetée et Gate Sud Cette classe énergétique ne représente pas exactement l état actuel des bâtiments. Premièrement, le calcul de consommation a été fait par rapport à 4 postes (Climatisation, ventilation, chauffage, éclairage et forces). Or dans le poste «forces», on retrouve des multiples informations qui ne sont pas à prendre en compte dans la RT 2012 (Matériels informatiques et électroménagers, escaliers roulants ; ascenseurs, panneaux d informations, tri bagage). Deuxième, la hauteur sous plafond des différentes pièces n est pas conventionnelle. En effet comme on le voit sur la répartition des surfaces, une grande partie est dédiée aux halls passagers. Or environ m² de ces halls ont une hauteur de plus de 15m. Il serait judicieux d avoir une étiquette énergétique en fonction du volume du bâtiment et non de la surface. Quatre actions sont nécessaires afin d être en adéquation avec la norme RT 2012 et donc pouvoir comparer les bâtiments grâce à l étiquette énergétique : Mettre en place des compteurs d électricité pour l éclairage et l ECS Mettre en place des compteurs de calorie pour l ECS Rajouter un compteur d électricité pour les installations de climatisation au niveau du Gate Sud. Etudier le matériel pris en compte pour la partie climatisation et ventilation. 29

30 4.3 Cibles énergétiques On a pu s apercevoir précédemment que la consommation électrique des installations de chauffage, ventilation et climatisation représentent plus de la moitié de la consommation énergétique totale. Une étude plus approfondie a donc été effectuée sur les principaux systèmes électriques permettant de faire fonctionner les installations de CVC. Le but de cette étude était donc de connaître le plus précisément possible la consommation d énergie des pompes et des ventilateurs. Tous les résultats n ont pas été trouvés de la même façon. En effet, les fiches techniques des centrales de traitement d air étant disponibles, il suffisait de toutes les répertorier et de classer les informations nécessaires. En revanche, les fiches techniques des pompes n étaient pas disponibles. Il a donc fallu faire une étude sur le terrain. Les compresseurs des machines frigorifiques sont aussi de gros consommateurs d électricité. Il n y a pas eu d étude effectuée sur ces installations car de nouveaux compresseurs à sustentation magnétique venaient d être mis en place. Les études concernant les pompes et les ventilateurs ont été effectuées sur les installations de deux bâtiments gérés par la Direction de l EAP. Il s agit du bâtiment administratif qui est le Catering ainsi que le bâtiment dédié au Fret de marchandises. Le choix des bâtiments a été fait en fonction de la taille et de la disponibilité des informations Collecte et analyse des données des ventilateurs Seuls les ventilateurs des Centrales de Traitement d Air ont été pris en compte. En effet, il était difficile de trouver les caractéristiques des ventilateurs des aérothermes. Un inventaire des caractéristiques des CTA a donc été effectué grâce à la documentation des constructeurs (Voir Annexe 8 : Caractéristiques des CTA). On y retrouve toutes les informations concernant la CTA, à savoir les caractéristiques des batteries chaudes et froides, des échangeurs, des ventilateurs, des filtres et des registres. Concernant les ventilateurs, on a répertorié : Le débit d air La pression différentielle La vitesse de rotation La puissance du moteur La tension d alimentation Grâce à toutes ces valeurs, nous avons pu avoir une approximation de la consommation des ventilateurs des CTA (Voir Annexe 9) 30

31 4.3.2 Etude sur le site et réalisation des mesures des pompes Pour trouver la consommation des pompes, une fiche d identité a été créée (Voir Annexe 10) afin de faciliter le relevé des informations. Dans ce document, on retrouve les données générales du réseau : La nature du fluide La température La densité Le pourcentage de glycol Mais on trouve aussi les caractéristiques des pompes ou circulateurs avec : Le type de pompe Le nombre (simple ou double) La technologie (mono vitesse, multi vitesse, variation de fréquence) Le débit La hauteur manométrique Pour finir, on a les caractéristiques des moteurs utilisées avec : La vitesse de rotation Le couplage La tension, la puissance et l intensité nominale Dès lors que les fiches étaient remplies, un rapport a été créé afin de faciliter les recherches de l entreprises KSB (Voir Annexe 11 : Les pompes au Fret et au Catering). On retrouve pour chaque pompe : La fiche d identité Le schéma de principe de l installation La photo de la pompe et de la plaque signalétique Les courbes caractéristiques (lorsqu elles étaient disponibles) Ces dossiers reprenant toutes les données des pompes, nous ont permis de trouver facilement les pompes de rechanges. 4.4 Les plans d actions Les plans d actions mis en place font suite à la Directive Energy related Products (ErP) qui est une réglementation européenne dont le but est d améliorer l efficacité énergétique des produits consommant de l énergie sur l ensemble de leurs cycles de vie. L objectif de cette directive est de réduire de 20% nos consommations d énergie à l horizon Une nouvelle classification énergétique et de nouveaux indices d efficacité énergétique ont été créés avec cette directive, imposant certaines améliorations pour les instruments de CVC consommant de l électricité tels que les moteurs, les pompes, les ventilateurs et les compresseurs.. 31

32 4.4.1 Les moteurs Les moteurs électriques représentent la charge électrique la plus importante dans les installations industrielles. Ils représentent environ 70 % de l électricité consommée par l industrie. Le potentiel d économie d énergie de ce type de matériel représente donc un élément prioritaire qui serait de l ordre de 20 à 30 %. Un des principaux facteurs d une telle amélioration réside dans l utilisation de moteurs à bon rendement énergétique Une étude préparatoire permettant de mettre en place la Directive a montré que la consommation d énergie des moteurs en service constitue le principal facteur environnemental à toutes les étapes de leur cycle de vie et que leur consommation annuelle d'électricité, en 2005, s'élèvait à TWh. Si aucune mesure spécifique n'est adoptée pour limiter cette consommation, celle-ci devrait, selon les estimations, atteindre TWh en Suite à cette étude, des niveaux de rendement ont été imposés afin de diminuer leurs consommations. Ils dépendent de la date de mis en service et de la puissance nominale des moteurs. 16/06/11 01/01/13 01/01/15 01/08/15 01/01/17 0,75kW <Pnom<375kW IE2 IE2 IE2 IE2 IE3 ou IE2 + VEV 7,5kW <Pnom<375kW IE2 IE3 ou IE2 + VEV IE3 ou IE2 + VEV IE3 ou IE2 + VEV IE3 ou IE2 + VEV Le rendement correspondant à ces niveaux de rendement se trouve en fonction de la puissance nominale du moteur, de sa fréquence et du nombre de pôles [3]. Le coût de l électricité consommée par un système motorisé durant sa vie peut être équivalent à plus de 40 fois le prix d achat du moteur. Un achat judicieux permet donc de profiter pendant longtemps des avantages de l efficacité énergétique. Il est vrai que les moteurs à haute efficacité (IE3 voir IE4) sont légèrement plus chers que les moteurs (IE2), mais ils permettent de récupérer rapidement le supplément de coût par des économies d énergie, l'amélioration de la fiabilité et la réduction des exigences d entretien. Même un faible gain d efficacité a un énorme impact sur la durée de vie d un moteur Les pompes Les rapports effectués ont permis de trouver les pompes permettant d améliorer la consommation énergétique. Une fois les pompes sélectionnées (Voir pour le choix des pompes), j ai effectué la comparaison et le calculé le temps de retour sur investissement des nouvelles pompes. Je me suis inspiré d une étude du magazine «Chaud Froid Performance» [4] Analyse des consommations électriques d'une pompe Temps de fonctionnement des pompes Prix du kwh Charge % Temps Type de fonctionnement ECS Coût de kwh 0,12 100% 6% Jours de fonctionnement % 15% Heures/jour 12 Débit (m3/h) 102,5 50% 35% Nombre d'heure total 4380 PdC (mce) 19,65 25% 44% Puissance absorbée Référence Multi Charge réseau Prix de Consommation annuelle la vitesse 25% 50% 75% 100% pompe kwh Pompe actuelle SALMSON QS132M2A ANNEE ,2 7 8,1 9 / ,98 Pompe KSB KSB ETANOR ETN x 4 5,4 6,5 7, ,96 Gain annuel : 986,03 Le temps de retour sur investissement est de : 5 ans Figure 20: Analyse de la consommation électrique d'une pompe 32

33 Le profil de charge pris comme référence est celui du label allemand Ange Bleu (Der blauer Engel) qui est considéré comme l un des écolabels les plus fiables. Selon ce profil de charge, les pompes fonctionnent à : 100% des besoins maximum pendant 6% du temps 75% des besoins maximum pendant 15% du temps 50% des besoins maximum pendant 35% du temps 25% des besoins maximum pendant 44% du temps Grâce à cette étude, nous pouvons calculer les temps de retour sur investissement des nouvelles pompes. Selon la Directive, la consommation d énergie durant la phase d utilisation constitue le facteur énergétique le plus significatif de toutes les étapes du cycle de vie d une pompe. Selon les estimations, avec une consommation annuelle d électricité qui s élevait, en 2005, à 109 TWh. Selon les estimations, si aucune mesure spécifique n est adoptée pour limiter cette consommation, la consommation annuelle d électricité pourrait atteindre 136 TWh en 2020 contre 109 TWh en 2005, année de l étude. Afin d éviter cela, la Directive impose plusieurs exigences dont la plus importante au niveau de la performance est l indice de rendement minimal (MEI). A partir du 1 er janvier 2013, les pompes devront avoir un MEI de 0,1 et de 0,4 au début de l année [5] Ce MEI est atteint dès lors que le rendement des pompes est supérieur au rendement minimal requis qui se calcule grâce à la formule ci-dessous : (η) min requ = 88,59.x + 13,46.y 11,48.x 2 0,85 y 2 0,38 x.y C Dans cette formule: x = ln (n s ) y = ln (Q), Q = débit (en m 3 /h) n s = vitesse spécifique (en min 1 ) C = valeur dépendant du type de pompe et de la vitesse de celle-ci Les ventilateurs Les améliorations imposées D après la Directive, la consommation totale d'électricité des ventilateurs entraînés par des moteurs est de 344 TWh par an et pourrait aller jusqu'à 560 TWh en 2020 si les tendances se maintiennent. Le potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique grâce à cette directive serait d environ 34 TWh par an en Il est donc important d'établir en priorité des exigences d'écoconception pour ce type d installation. La norme impose aussi un rendement minimum qui dépend : [6] du type de ventilateur du type de mesures effectuées afin de calculer le rendement (dans des conditions d'entrées libres et avec une conduite placée à la sortie par exemple) de la catégorie de rendement (statique ou total) de la gamme de puissance 33

34 5. Mise en œuvre et fonctionnement 5.1 Qualification du personnel L ISO oblige l organisme à s assurer que toutes les personnes travaillant sont suffisamment compétentes, à savoir qu elles disposent de la qualification, de la formation, des aptitudes ou de l expérience adéquate. Il a donc fallu créer un fichier récapitulant les différentes connaissances que devait avoir chaque corps de métier. Un résumé des compétences sous format Excel a été effectué (Voir Annexe 12 : Qualification du personnel). 5.2 Les actions antérieurs Avant mon arrivé, plusieurs plans d actions avaient déjà été réalisés en vue de garantir les économies d énergie des installations. Une liste chronologique reprend ci-dessous les modifications apportées à certaines installations. Juin 2010 : Modification de la matrice de programmation des Hall 1 et Hall 4 Septembre 2010 : Modification des principes de régulation des circuits primaires du Hall 1 et 4 Septembre 2010 : Septembre 2011 : aérogare Octobre 2012 : Décembre 2012 : Juillet 2013 : Mise en place de programmes horaires sur les centrales Modification des principes de régulation du circuit primaire de l'ancienne Modification du principe de distribution primaire du réseau Nord et Sud Rénovation de la Chaufferie Centrale Mise en place de compresseurs à sustentation magnétique 5.3 Les futurs actions Partenariat avec l entreprise KSB L entreprise KSB a proposé de créer un partenariat avec l EuroAirport afin de tester leurs nouvelles pompes. Le principe de cet accord était le suivant : KSB faisait un effort financier sur la vente de plusieurs pompes et en contrepartie, la Direction de l EuroAirport acceptait de donner les relevés de consommation énergétique des pompes mises en place. KSB pouvait ainsi mettre en avant l efficacité de leurs technologies sur site alors que l EuroAirport avait l opportunité d accéder à une nouvelle technologie à prix réduit. Les pompes que vont mettre en place KSB sont munies de moteurs SuPremE avec la technologie PumpDrive ainsi que de PumpMeter, la particularité de ces trois instruments va être expliquée plus en détails dans la suite du rapport. 34

35 5.3.2 La politique et les avantages de KSB KSB a une politique énergétique qui concorde exactement avec les exigences de la norme ISO En effet, la norme stipule que tous les achats qui sont en rapport avec l usage énergétique doivent être évalués en tenant compte de leur performance globale. Pour cela, des critères d évaluation de l usage, de la consommation et de l efficacité énergétique sur la durée de vie de fonctionnement du matériel doivent être établis. Et c est bien pour cela que KSB a été choisi, leur politique énergétique est basée sur le fait de considérer les coûts sur la durée de vie et non pas sur le seul investissement initial. La preuve en est avec les matériaux qu ils utilisent pour leurs moteurs SuPremE mais aussi avec leur logiciel EasySelect qui permet de calculer le coût du cycle de vie d une pompe ainsi que d autres particularités qui vont être expliquées plus en détail par la suite. Les moteurs SuPremE Comme cela a été mentionné auparavant, la Directive Energy related Products exigera à partir du 1 er janvier 2017 que tous les moteurs soient d une efficacité IE3 ou IE2 avec un VEV. KSB a déjà anticipé cette réforme avec leur moteur IE4. Outre les économies réalisées grâce à l excellent rendement du moteur, la particularité de ce moteur est d être sans matériaux magnétiques, de ce fait son empreinte écologique est nettement plus faible que les autres moteurs. Un des autres avantages est la fiabilité pour plusieurs raisons : puissance dissipée moins élevée pas d aimant moins de contraintes mécaniques vu la faible inertie du moteur Figure 21: Comparaison des rendements entre le moteur SuPremE et un moteur asynchrone IE3 Afin de mettre en avant toute l efficacité de ces moteurs, les nouveaux moteurs SuPremE qui vont être déposés à l EuroAirport remplaceront des moteurs ayant une efficacité IE2 et de préférence de faible puissance. En effet, une étude faite par KSB montre que les moteurs de faible puissance permettent plus d économie d énergie. PumpDrive L accessoire qui est indissociable du moteur SuPremE est le variateur de vitesse PumpDrive. L adaptation de la vitesse de rotation de la pompe aux besoins réels permet de réaliser des économies d énergies considérables et d augmenter sensiblement l efficacité. Des études montrent que l installation d un tel accessoire permet de réaliser des économies d énergie pouvant atteindre 60%. Sachant que qu environ un tiers des coûts occasionnés pendant la durée de vie de l installation est imputables à sa consommation d énergie, l investissement sera vite rentable. PumpMeter La technologie PumpMeter est un afficheur intelligent qui indique: 35

36 Les pressions d aspiration et de refoulement ainsi que la pression différentielle ou la hauteur manométrique. Le point de fonctionnement instantané Un profil de charge qui est établi à partir de toutes les données recueillies en fonctionnement. Le potentiel d économie possible (Voir figure 22) Le PumpMeter permet donc de remplacer : un manomètre en amont et en aval de la pompe un capteur de pression pour la commande, la régulation et la surveillance Il permet aussi une mise en service plus rapide et plus aisée ainsi qu un fonctionnement fiable. La mise en place du système PumpMeter est donc moins cher à l achat que d autres appareils de mesure conventionnels d après le fournisseur. Figure 22 : Interface PumpMeter Comme vu précédemment, l une des faiblesses du plan de mesure était de ne pas avoir les données de consommations des pompes dans le logiciel EMS. Or il est possible de raccorder le système PumpMeter en Modbus. Cela permet donc de renvoyer les différentes valeurs et de les renseigner dans le logiciel EMS et ainsi de connaitre les consommations annuelles des pompes. Logiciel EasySelect KSB possède son propre logiciel de sélection de matériel EasySelect. Il est très détaillé et permet d avoir tous les renseignements nécessaires. A la fin de la sélection, il est possible de calculer la consommation annuelle en fonction de la pompe mais aussi du moteur et des accessoires sélectionnés (Voir Annexe 13 : Consommation annuelle d une pompe KSB) 36

37 6. Vérification La vérification des caractéristiques essentielles au bon fonctionnement des installations se fait grâce à l audit interne mis en place lors de la planification énergétique. En effet, lors de cette étape des plans de mesure ainsi que des schémas ont été créés afin de surveiller, mesurer et analyser les consommations énergétiques. Ces vérifications devront être effectuées à intervalles réguliers par l équipe «Energie» afin de détecter les non-conformités avérées et potentielles. Ils procéderont à des corrections par des actions correctives et préventives si des non-conformités sont repérées. 7. Outils de Management de l Energie Le Système de Management de l Energie est développé comme un véritable Outil construit sur la base des critères suivants, à savoir : Centralisé Accessible Ergonomique Evolutif Dynamique Les modules thématiques sont déclinés sur la base des sujets trouvés dans la norme ISO (Politique énergétique, planification énergétique, mise en œuvre et fonctionnement et vérification) Dans chaque module, on retrouve des blocs déclinés sous forme de fichiers reprenant essentiellement : Les documents de référence. Les notes descriptives ou fonctionnelles. Les tableaux de synthèse. Les formulaires La gestion de l Outil de Management de l Energie est réalisée par l équipe «Energie» qui en assure : La mise à disposition au personnel technique concerné. La mise à jour des documents en fonctions des modifications et évolutions potentielles. La veille réglementaire. 37

38 8. Conclusion Conclusion générale L EuroAirport a souhaité se doter d une structure de management plaçant l énergie au cœur des enjeux de l entreprise. En ce sens, le management de l énergie et la norme ISO répondent à ses attentes en proposant un système qui permet une amélioration continue de la performance énergétique des installations en définissant cinq grandes étapes : La responsabilité de la direction dans la démarche La mise en place d une planification énergétique La mise en œuvre de certains plans d actions La vérification des résultats La création d un Outil de Management de l Energie Après s être assuré de l engagement de la Direction à améliorer la performance énergétique de l organisme, une planification énergétique a donc été réalisée. Elle a permis de mettre en évidence les difficultés rencontrées pour avoir des Indices de Performance Energétique en adéquation avec la RT Il est difficile d obtenir la consommation énergétique des cinq postes imposés par la réglementation thermique. De plus la Surface de plancher Hors Œuvre Nette au sens de la RT 2012 dans un bâtiment tertiaire est complexe à trouver et elle ne permet pas de comparer des bâtiments tertiaires entre eux. Ces derniers ayant leur hauteur sous plafond qui varie fortement selon l usage. Une des solutions à ce problème serait la création d une étiquette énergétique en fonction du volume du bâtiment et non de la surface. La planification énergétique a aussi permis d établir un programme d actions pour réduire et maîtriser les coûts énergétiques. Des futures actions vont être mises en place afin de réduire la consommation des pompes et des ventilateurs mais aussi pour satisfaire les exigences de la Directive Européene Energy related Products. Tous les plans d actions n ont pas pu être réalisés lors de mon stage mais sont planifiés et devrait être réalisés dans les mois à venir. Grâce aux plans de mesure et à l audit interne mis en place il sera possible de quantifier, dans les années qui viennent, les économies d énergie réalisée grâce aux plans d actions mis en place. Expérience personnelle Ce projet a été très enrichissant car il m a permis d accroître mes connaissances dans des domaines qui sont très peu abordés au cours notre formation. J ai ainsi pu découvrir et comprendre les enjeux qui sont derrière la certification d un organisme. J ai aussi amélioré ma méthode de travail lors de la planification énergétique. En effet, l EuroAirport étant tellement vaste, il a toujours fallu faire attention au périmètre de l étude mais aussi faire un tri dans toutes les valeurs disponibles afin de ne jamais se perdre. J ai pu constater lors de conférences que les entreprises sont de plus en plus engagées face aux problématiques énergétiques et environnementales. Désormais, dans son besoin de satisfaction, le client s intéresse aux bonnes pratiques énergétiques et environnementales mises en place pour la réalisation d un service ou d un produit. On devrait donc voir de plus en plus d entreprise certifiée ISO

39 L après Projet de Fin d Études Un certain nombre de choses seront à approfondir après le PFE, à savoir : La mise en place des actions permettant d être en phase avec les attentes de la RT L utilisatio au maximum les documents et outils mis en place afin de s assurer de l amélioration continue de la performance énergétique Si toutes ces actions sont réalisées et grâce à la participation à l opération «Energie» et aux actions réalisées et programmées, la certification de l EuroAirport devrait se faire dans les prochains mois. 39

40 9. Bibliographie [1] ISO : ISO 50001:2011 Systèmes de management de l énergie Exigences et recommandations de mise en œuvre, juin [2] An. : Scénario négawatt 2011, pg 22 [3] An. : Directive 2005/32/CE du Parlement européen et du Conseil concernant les exigences relatives à l'écoconception des moteurs électriques [4] An. : Chaud Froid Performance, 2012, (761), pg [5] An. : Directive 2009/125/CE du Parlement européen et du Conseil en ce qui concerne les exigences d écoconception applicables aux pompes à eau [6] An. : Directive 2009/125/CE du Parlement européen et du Conseil établissant un cadre pour la fixation d exigences en matière d écoconception applicables aux ventilateurs entraînés par des moteurs 10. Sommaire des annexes Annexe 1 : Synthèse ISO Annexe 2 : Charte Energétique Annexe 3: Synoptique des compteurs de gaz naturel Annexe 4 : Synoptique des compteurs de calorie Annexe 5 : Evolution de la consommation d énergie sur le site de l EAP Annexe 6 : Calcul des surfaces de l Aérogare Annexe 7 : Evolution de la consommation d énergie à l Aérogare Annexe 8 : Caractéristiques des CTA Annexe 9 : Consommation des ventilateurs des CTA Annexe 10 : Fiche d identité des pompes Annexe 11 : Les pompes au Fret et au Catering Annexe 12 : Qualification du personnel Annexe 13 : Consommation annuelle d une pompe KSB 40

41 Présentation de l EuroAirport L Aéroport de Bâle-Mulhouse est un établissement public de droit international privé ayant son siège en France. Régi par la Convention franco-suisse de 1949, c est le seul aéroport parfaitement binational au monde. Située entièrement sur le territoire français, la plate-forme comporte une zone douanière suisse, reliée à Bâle par une route. Il constitue l aéroport le mieux aménagé de la zone du Rhin supérieur et peut, grâce à ses infrastructures, recevoir tout type de trafic aérien. En 2012, l EuroAirport a accueilli 5,35 millions de passagers ce qui la place à la septième place des plates-formes aéroportuaire de France et la troisième de Suisse. Lors de mon stage, j ai été intégré au service Fluide qui est dirigé par mon tuteur, Monsieur Christophe BRANDT. Ce service fait partie du Bureau d Etudes du Pôle Technique qui comprend un service fluide, courant fort/ faible et téléphonie. Figure 23: Organigramme de l'euroairport 41