CONSOMMATION ELECTRIQUE DU LYCEE NICOLAS APPERT : EVOLUTION, ADAPTATION ET PERSPECTIVES La consommation énergétique représente un poste budgétaire conséquent pour le lycée : la facturation EdF s élève à 114 915 pour l année 211, soit 12% du budget total du lycée. L enjeu est donc important : il s agit d analyser la consommation électrique de l établissement afin de mieux l adapter, avec des gains budgétaires possibles et une empreinte écologique moindre. Comprendre la facturation EdF En tant que collectivité, le lycée Nicolas Appert relève du tarif vert A5 pratiqué par EdF. Ce tarif présente les caractéristiques suivantes : - L abonnement est souscrit sur la base d un niveau de puissance maximal (kw) autorisé. Si ce niveau maximal est dépassé, des pénalités sont appliquées. Le niveau actuel est de 48 kw. - L énergie (kwh) est facturée en fonction de la période horo-saisonnière. Cinq tarifs différents sont appliqués : heures creuses et pleines d été, heures creuses et pleines d hiver, heures de pointe hiver. Les heures creuses se situent la nuit et le dimanche ; les heures de pointe de 8h à 1h puis de 18h à 2h en décembre, janvier et février. L été cours d avril à octobre. - Des pénalités sont appliquées en cas de dépassement de la puissance souscrite et en cas de consommation excessive d énergie réactive. La facturation dépend donc de trois facteurs principaux : le premier est la puissance souscrite (en kw) ; le second est le volume de la consommation (l énergie électrique consommée en kwh) ; le troisième est le moment ou a lieu cette consommation (le prix du kwh varie suivant l heure et la date). La démarche entreprise dans le cadre du BTS électrotechnique La section de techniciens supérieurs en électrotechnique s est depuis son ouverture en 199 préoccupé de ces questions. Quatre projets principaux ont été menés. - En 1993, suite à une première analyse, il s est avéré que le lycée consommait une grande quantité d énergie réactive et payait de fortes pénalités. Des batteries de condensateurs ont été mises en place dans chaque TGBT (locaux électriques). Le retour sur investissement a été de l ordre de 2 ans et demi. - En 23, une analyse poussée des factures et des relevés EdF a été effectuée afin de déterminer de quelle manière la facturation EdF pouvait être réduite. Cette analyse a mis en lumière que les pénalités pour dépassement de puissance souscrite constituaient une partie non négligeable de la facture, de l ordre de 2%. Ne pensant pas pouvoir supprimer ses dépassements de puissance souscrite, le lycée a alors décidé une augmentation de puissance souscrite pour la porter de 44 kw à 48 kw. Les pénalités pour dépassement ont depuis quasiment disparu. - En 29, deux projets différents ont été menés. Du fait de l évolution des matériels, le lycée consommait à nouveau de l énergie réactive. Celle-ci a été éliminée à la source en mettant en place des condensateurs au niveau des ventilations de cuisine. Conso elec Appert V212 1/14
D autre part, un partenariat a été établi avec la section hôtelière dans le but de sensibiliser les étudiants et les enseignants hôteliers sur le coût d usage de l énergie électrique. Cela s est traduit par la mise en place d un afficheur graphique en cuisine n 1, indiquant la consommation en temps réel et en cout et une formation des enseignants. Un afficheur identique a été installé dans l atelier d électrotechnique. De plus, les données ont été enregistrées en temps réel, pour une analyse ultérieure, ce que ce rapport présente ici. Les résultats obtenus - Diminution constante de la consommation globale du lycée depuis 21 de l ordre de 1% 14 12 1 8 6 4 2 Evolution de la consommation d'énergie électrique annuelle (en kwh) de 21 à 211 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 - Dans le même temps la facture a augmenté de plus de 22%, avec une forte hausse des coûts marginaux ces 3 dernières années. La baisse de la consommation a limité l impact de 12 Coût global de l'électricité de 21 à 211 1 8 6 4 Autre Abonnement Energie seule 2-1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Conso elec Appert V212 2/14
l augmentation du prix de l énergie : le coût de la consommation (kwh) seule a été stable. - En revanche, les postes «marginaux» ont fortement augmenté. L abonnement a augmenté de 36%, et les autres postes dont certains sont récents (location du compteur, acheminement CTA, taxe TICFE, contribution service public CSPE) de 19%. La limitation de l augmentation de la facture a été obtenue : par une baisse des consommations dans toutes les tranches horaires, bien que la consommation en heure de pointe ait tendance à remonter Evolution de l'énergie annuelle (kwh) HPointe de 21 à 211 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Evolution de l'énergie annuelle (kwh) HPleines de 21 à 211 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 4 Evolution de l'énergie annuelle (kwh)hc de 21 à 211 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Conso elec Appert V212 3/14
par une diminution des pénalités sur l énergie réactive depuis 1993, pénalités nulles depuis 29 Coût annuel de l'énergie réactive de 21 à 211 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 par une quasi suppression des pénalités pour dépassements de puissance depuis que l abonnement est passé de 44 kw à 48 kw en 24 Coût annuel des dépassements de puissance instantannée de 21 à 211 2 1 5 1 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Conso elec Appert V212 4/14
Prix de l énergie (kwh),8 Prix moyen du kwh de 21 à 211,7,6,5,4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 On constate qu après une baisse de 4,5% vers 23, les prix moyen du kwh ont subi une augmentation de 2% en 4 ans.,16,14,12,1,8,6,4,2 - Evolution du prix du kwh de 21 à 211 Pointe HPH HCH HPE HCE Les prix varient énormément, de 1 à 8 environ, entre les heures de pointe en hiver et les heures creuses en été. Il est à noter, et c est une chance, que les pointes de consommation du lycée ont lieu en heures pleines, en non en heures de pointe. Voir les annexes pour plus de détails. Conso elec Appert V212 5/14
Perspectives Les résultats déjà obtenus sont significatifs. Chacun au lycée Appert est conscient des enjeux et a réalisé des efforts. La consommation de fond du lycée a été réduite, en coupant de nombreux équipements pendant les vacances. Des évolutions des équipements, comme la mise en place de luminaires d une meilleure efficacité énergétique, contribuent à une diminution de l énergie consommée. Il reste une source importante d économies. Il faudrait pouvoir réduire les puissances maximum atteintes (les pointes de puissance). Cela permettrait d envisager une réduction de l abonnement, de l ordre de 1%, ce qui réduirait la facture d environ 2%. De plus, les périodes de consommation maximale du lycée sont celles ou l énergie est d un coût élevé. Une réduction de la consommation en pointe réduirait de façon significative la facture, de l ordre de 3%. L enjeu porte donc sur 5% du total, ce qui représente 5 /an. On trouvera en annexe une analyse détaillée basée sur les mesures effectuées de juillet 29 à septembre 21. Les pistes à explorer y sont développées. Conclusion : l impact écologique Agir sur les effets de seuil, c'est-à-dire limiter la puissance maximale appelée, n est pas uniquement pertinent d un point de vue financier. Si les modalités de facturation pratiquées par EdF sont évidemment à la base de cette démarche, son impact écologique est fondamental. En effet, produire au moment des pointes de consommation nécessite la mise en œuvre de tous les moyens disponibles. On utilise donc, en plus des centrales nucléaires et des centrales hydrauliques, les centrales au charbon comme Cordemais, mais aussi des centrales à gaz. Ces moyens sont coûteux et polluants en CO 2. Une réduction des consommations de pointe à l échelle du pays permettrait non seulement de réduire les émission de CO 2, mais aussi de limiter les besoins de renouvellement du parc nucléaire. Jean Pierre Picheny Professeur de génie électrique Conso elec Appert V212 6/14
Nous allons procéder à une comparaison approfondie des données de 21 et de 21. Les données de 21 ont été fournies par EdF, cela se faisait gratuitement à l époque. Les données de 21 ont été obtenues par le dispositif mis en place par les étudiants lors du projet 29. Ce dispositif enregistre jusqu à 13 mois de données. L abonnement était de 44 kw en 21, et est de 48 kw en 21. Il est figuré par un trait rouge sur les figures. Analyse de la consommation d énergie Consommations annuelles 21 21 TOTAL (kwh) 1 25 571 TOTAL (kwh) 1126167 Montant prélevé TTC ( ) 93 66 Montant prélevé TTC ( ) 18 542 Mois d hiver Janvier 21 Janvier 21 TOTAL (kwh) 137 966 TOTAL (kwh) 144 312 Montant prélevé TTC ( ) 14 295 Montant prélevé TTC ( ) 16 59 La consommation a globalement augmenté pour ce mois d hiver. Mois d été Mai 21 Mai 21 TOTAL (kwh) 19 996 TOTAL (kwh) 11 817 Montant prélevé TTC ( ) 5 157 Montant prélevé TTC ( ) 6 879 On peut noter une baisse sensible de la consommation globale, résultats de tous les dispositifs en place et de l effort collectif. Cela ne se traduit pas par une diminution de la facture car le coût de l énergie, de l abonnement et autre ont beaucoup augmenté. Il existe aussi maintenant des contributions aux charges pour service public (6 /mois) et une contribution pour acheminement (2 /mois) On peut dire qu en absence d effort, la facture aurait augmenté de plus de 3%, alors qu elle a augmenté de 1%, et que la consommation globale a diminué. Conso elec Appert V212 7/14
Comparaisons mensuelles - hiver 5 Janvier 21 4 3 2 1 On constate de nombreux dépassements La consommation de fond (nuit et WE) a peu changé Janvier 21 5 4 3 2 1 Lundi 4 janvier, jour de la rentrée Semaine du lundi au dimanche Lundi 18 janvier Bien que l abonnement soit de 48 kw en 21, il existe encore des dépassements. Il n est donc guère envisageable en l état de réduire cet abonnement. Conso elec Appert V212 8/14
Comparaisons hebdomadaires - hiver 5 Semaine du 8 au 14 janvier 21 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Les samedi étaient travaillés en 21. En 21, il y a seulement des devoirs. La consommation est bien plus faible. 5 Semaine du 4 au 1 janvier 21 45 4 Nombreux dépassements ce jour là. 35 3 25 2 15 1 5 Lundi 4 janvier Conso elec Appert V212 9/14
Comparaisons journalières - hiver 5 Jeudi 11 janvier 21 4 3 2 1 Le volume global de consommation est moindre en 5 21, en particulier l après midi. 4 Jeudi 7 janvier 21 Pic de consommation à chaque début d heure 3 2 1 Consommation de «fond» (nuit) 12 kw Vers 7h, lever des internes, petit déjeuner 1h, mise en route des cuisines 13h3, arrêt des cuisines Il y a en fait 4 dépassements le 7 janvier 21. Ils interviennent aux heures de midi, on peut en déduire que ce sont les consommations des cuisines, demi-pension et cuisines pédagogiques qui provoquent ces dépassements. Les pics de consommation à chaque début d heure peuvent s expliquer par la mise sous tension de nombreux PC, et la consommation importante dans cette phase de fonctionnement de l informatique. Conso elec Appert V212 1/14
Comparaisons mensuelles - été 45 Mai 21 4 35 3 25 2 15 1 5 Disparition des consommations du samedi 45 Mai 21 4 35 3 25 2 15 1 5 Il n y a pas de différences fondamentales avec l hiver. Les consommations ont baissé. Conso elec Appert V212 11/14
Comparaisons hebdomadaires - été 45 Semaine du 14 au 2 mai 21 4 35 3 25 2 15 1 5 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Semaine du 17 au 23 mai 21 La puissance appelée maximum a diminué presque chaque jour Conso elec Appert V212 12/14
Comparaisons journalières - été 4 Jeudi 17 mai 21 35 3 25 2 15 1 5 Augmentation de la puissance appelée maximum ce jour là 4 seulement 35 3 25 Jeudi 2 mai 21 Pics de début d heure très marqués 2 15 1 5 Légère diminution de la consommation de fond Conso elec Appert V212 13/14
Conclusions Une analyse détaillée des consommations nous amène à suivre la vie du lycée au fil du temps. On distingue par exemple nettement des pics en début d heure, certainement dus à la mise en route des PC. On peut penser que l informatique est responsable maintenant d une part non négligeable de la consommation du lycée. La consommation est maximum de 1h à 13h. Cela est imputable aux cuisines, où l électricité a une place majeure pour la cuisson des aliments, mais aussi pour le lavage. La conservation des aliments est consommatrice, mais cette consommation (frigos) fait partie de la consommation de «fond». Le choix de privilégier l électricité sur le gaz en cuisine, pour des raisons de sécurité, amène à des pointes de consommation en milieu de journée. La consommation du département STI n est pas décelable sur la consommation globale. Le seul gisement d économies possibles serait de diminuer la puissance souscrite. Il faudrait pour cela diminuer sensiblement la puissance appelée en cuisine, ce qui semble inenvisageable aujourd hui. En ce qui concerne la consommation d énergie elle-même, il existe encore des possibilités d économies, difficilement décelables toutefois, à l exception d un des transformateurs du TGBT1 qui pourrait être mis hors tension et en réserve. En effet la transformation des cuisines électriques en cuisine au gaz, il ya 15 ans, ne s est pas traduit par une réduction de la puissance totale installée. Globalement, la prise de conscience du coût de l énergie et de son impact environnemental, ainsi que la compréhension des mécanismes de facturation, ont permis de contenir l augmentation inéluctable de la facture. Conso elec Appert V212 14/14