Comment profiter de la synergie entre la maintenance et l’efficacité énergétique ?

Une démarche de performance énergétique va engendrer de nombreuses actions : de la simple modification de comportement au remplacement d’équipements, en passant par de nouveaux réglages machines voire des changements dans les opérations de fabrication et de logistique. Si toute l’entreprise est concernée, c’est très souvent le responsable maintenance qui est en charge des énergies.

Le Blog de la Performance s’est entretenu longuement avec un expert de la maintenance et des énergies, Marc Lacaze du cabinet conseil ManageMAINT’Energie (vingt années d’expérience en maintenance industrielle et performance énergétique), afin de discuter de la synergie entre la maintenance et une démarche d’efficacité énergétique.

La maintenance est historiquement « l’assurance vie » de l’entreprise pour réussir à produire. Pour réaliser cette mission, elle organise des actions de réparation et de contrôle sur les moyens de productions. Elle est au « chevet » des matériels et réalise les opérations de réglage, de changement, de mesure avec l’objectif de limiter les pannes au maximum. Elle s’associe aux performances et aux coûts de la production (TRS, MTBR, MTTR, etc.). Toutes ces actions ont également un impact sur le fonctionnement énergétique de la ligne de production. Elle est donc au cœur de la performance de l’outil de production mais également au cœur de la performance énergétique.

Il est nécessaire de mettre en œuvre une démarche structurante, qui ceci dit est en générale commune à tous les secteurs d’activités. Les actions sont chronologiquement organisées afin d’en permettre la mise en œuvre la plus logique et la plus simple possible.

Tout d’abord, planifier les actions avec la représentation de l’existant. Pour cela, il faut réaliser une image de la situation énergétique, que ce soit au travers d’un audit complet (au sens de l’ISO 50001) ou d’un diagnostic plus léger sous la forme d’une étude des centres de consommations du site et du contexte ; il est nécessaire d’avoir une connaissance du site avec ses particularités. Le choix d’un audit complet ou d’une étude plus légère dépendra des moyens financiers et des objectifs recherchés et surtout d’être en cohérence avec les moyens pouvant être mis en œuvre par l’industriel. Mais attention, l’adage reste vrai, « On ne comprend bien que ce que l’on mesure bien ».

Ensuite, réaliser les actions et en mesurer les résultats. Le diagnostic ou l’audit aura permis d’identifier les gisements d’économie d’énergies, soit au travers de mesures réalisées durant l’étude, soit au travers des historiques de mesure ou encore grâce à l’expérience de l’expert pour les gisements les plus importants. Il en résultera un plan d’action à réaliser, validé par l’entreprise, à un rythme défini.

S’il est essentiel de mesurer pour évaluer le potentiel de gains d’un investissement, l’expérience permet aux sites les moins instrumentés d’orienter les décisions, ne serait-ce que pour décider des investissements en compteurs et instrumentations. Mais la mesure deviendra rapidement un incontournable de la démarche pour en mesurer les résultats gagnants. Si l’audit ou le diagnostic fournissent une image initiale de la situation énergétique du site, un Système d’Information des Energies permettra par la suite de les enrichir en fournissant en quelque sorte non plus une image mais une vidéo de la situation énergétique.

Enfin, il conviendra d’impliquer l’ensemble de l’entreprise. Toute la démarche de performance énergétique devra, en effet, être pensée pour impliquer tous les collaborateurs, seule voie pour une démarche gagnante. La maintenance bien sûr, mais également l’ensemble des autres services.

En effet, s’il existe une structure commune à toutes les démarches, elle devra toujours être adaptée à l’entreprise et tenir compte notamment :

• Des moyens financiers : la capacité à instrumenter et à déployer de nouveaux compteurs,
• Des moyens techniques : la capacité à collecter les données des différents systèmes, tant les données techniques issues des supervisions que les données contextuelles d’activités (tonne produite par exemple) issues d’une Gestion de Production ou d’un MES,
• Des moyens humains : la personne Référent Energie est-elle un temps plein ? ou bien occupe-t-elle un autre poste ? quelles sont ses compétences en matière de démarche d’efficacité technique, ses connaissances techniques sur les équipements ?
• Des objectifs de la Direction, en termes de gains, de planning et de moyens à y consacrer.

Oui, ce sont bien les éléments pour garantir la réussite. Néanmoins, il est indispensable pour le responsable maintenance en charge des énergies de respecter et de faire converger quatre facteurs :

1. Travailler avec son client (le service production N.D.L.R.) pour veiller à aligner le juste besoin en énergie et la qualité du produit final.

2. Consommer le juste nécessaire tout en gardant le fonctionnement des équipements à l’optimum, par exemple veiller à maintenir les rendements des chaudières et des groupes froids.

3. Mener une stratégie d’amélioration continue : la politique des petits pas (amélioratifs), sans s’arrêter, doit permettre tout d’abord de ne pas dégrader la performance des systèmes de production. Puis cette démarche va permettre également de progresser en maintenant la mobilisation de tous. Améliorer sans discontinuer, c’est modifier des dizaines, des centaines de détails.

4. S’assurer de l’engagement de l’équipe de maintenance : même si historiquement la maintenance a déjà connu une évolution en s’associant au coût de production, sa première difficulté sera de s’adapter elle-même, en modifiant ses pratiques et ses documents techniques avec l’objectif supplémentaire de l’impact énergétique. Le challenge des techniciens et de leur responsable sera de conserver leur rôle d’expert technique en se renforçant d’une compétence de manager de l’énergie, c’est-à-dire compléter le quotidien d’aujourd’hui avec les préoccupations de la performance énergétique.

Prenons l’exemple des moteurs électriques. Ils représentent 70 % des consommations dans l’industrie. Leurs utilisations sont en général à 30 % pour les utilités et à 70 % pour la production. Les pistes de travail possibles sont :

• Réfléchir au mode de transmission. Une transmission rigide est toujours à privilégier par rapport à un mode de transmission souple. Pour les équipes de maintenance, ce sont des pistes amélioratives lors de changement de configuration d’un moteur ou d’une modification d’une ligne de production.
• La performance d’un rebobinage est importante ! Il faut benchmarker ses fournisseurs en prenant des mesures d’énergie avant/après ou en comparant avec d’autres moteurs.
• Lors des changements, prévoir des moteurs « haute performance énergétique » IE4. Ils s’amortissent très vite !
• Etudier l’utilisation d’un moteur, et si besoin, corréler sa vitesse avec le besoin réel de la production. Les gains sont très importants de l’ordre de 30 à 50 %.

Je me rappelle d’un industriel qui aspirait des vapeurs d’huile de coupe avec des ventilateurs de 22 kW constamment à 100 %. Le fait d’asservir la vitesse de rotation des aspirateurs d’air avec sa production, lui a généré non seulement des économies sur ses consommations électriques, mais également en fuel l’hiver sur le chauffage grâce à la diminution de la demande de chauffage en air renouvelé.

Dans le cas de l’air comprimé, la majorité de l’énergie entrante est convertie en chaleur puis refroidie. Le coût de l’air comprimé est 20 fois supérieur au coût de l’énergie électrique. 80 % de l’énergie part en chaleur. Baisser de 8 bars à 7 bars permet un gain de 8 % d’énergie. Bref, focaliser sur ce poste est toujours gagnant !
Il y a trois équipements importants dans une installation d’air comprimé : le compresseur, le refroidisseur pour l’air avant de l’injecter dans le réseau et l’extraction mécanique de l’air chaud ambiant. Les actions de maintenance possibles sont :

• Améliorer la régulation pour limiter les temps de marche à vide et paramétrer l’extinction à la fin de la période d’activité de l’atelier.
• L’entretien des filtres à l’aspiration (+6 % d’énergie possible) et refoulement (+ 3% d’énergie possible) est essentiel au maintien de ses performances ! Les équipes de maintenance doivent s’assurer que la fréquence des opérations de contrôle sur la filtration est optimum.
• Par la consommation importante d’énergie des sécheurs, il y a lieu d’adapter les consignes de température de rosée en fonction des exigences en humidité relative de l’air comprimé et en fonction de la température ambiante.
• Les 74% de chaleur (80 à 100 °C) de réfrigération de l’huile peuvent être exploités facilement pour chauffer des locaux, de l’eau chaude sanitaire ou des éléments de processus. J’ai un exemple en tête, où une société d’usinage a dévié l’air chaud de ses compresseurs (70 KW) vers un atelier de 1500 m², avec pour résultat la mise hors circuit des 6 aérothermes de chauffage de l’atelier !
• Inclure dans la gamme préventive des compresseurs, le contrôle de la ventilation du local.
• Les équipes de maintenance doivent proposer la mise en place de petits surpresseurs additionnels si la pression la plus haute d’un équipement est vraiment supérieure au reste des équipements, ou si celle-ci est éloignée du compresseur.
• Les campagnes de fuite sont l’affaire de tous. La maintenance doit sensibiliser la production pour inclure le signalement de toutes fuites d’air comprimé en maintenance de niveau opérateur , niveau 1. L’organisation de chantier Kaizen sur ce sujet est intéressante.

Même bien conçue, une installation frigorifique ne sera efficace dans le temps que si elle est bien maintenue. Certains types de maintenance sont nécessaires, voire obligatoires, sur une installation frigorifique. Leur importance est telle pour la performance environnementale et énergétique de l’installation que nombre d’entre eux, notamment pour les fuites, sont réglementés.
Les problématiques des groupes froids se ramènent en partie à ceux des compresseurs d’air, notamment pour la récupération des pertes de chaleurs. Néanmoins, pensez à des points qui ne sont pas toujours respectés :

• Le calorifugeage des conduites qui permet jusqu’à 10 % de gain,
• Les réglages minutieux des modes cascades des compresseurs « froid »,
• Le réglage des températures basses au juste nécessaire et la vigilance sur le respect de la consigne !
• Le nettoyage des échangeurs air/fluide pour un rendement optimum,
• La vérification de l’état des joints de portes et leurs systèmes de fermetures.

Concernant le chaud, chaque degré supplémentaire engendre une consommation d’environ 8 %. Il faut donc penser à :

• Récupérer les chaleurs de fumée pour préchauffer tout autre besoin (locaux ou production),
• Identifier tout temps long d’ouverture des portes de four par une alarme,
• Vérifier régulièrement la combustion avec les températures et compositions des fumées,
• Mesurer la quantité de combustible afin de connaître les rendements des fours,
• Identifier les gisements de chaleur fatale ou de récupération des groupes froids ou des compresseurs pour pré-réchauffer les circuits.

La difficulté pour un responsable de maintenance, en charge de la diminution des dépenses énergétiques, est d’avoir l’œil sur tout : d’une part l’activité de maintenance avec les exigences de remise en fonctionnement et leurs délais, et d’une autre part le pilotage de tout ce qui pourrait améliorer l’efficacité énergétique. L’enjeu est d’avoir les yeux partout avec des objectifs et des contraintes qui n’ont pas les mêmes temporalités.

En maintenance, le responsable a un outil dédié qui est la GMAO pour organiser ses actions de maintenances et piloter son activité. En efficacité énergétique il aura une interface lui permettant d’adresser les problématiques d’une démarche de performance énergétique, ne serait-ce à minimum monitorer les consommations versus l’activité de production et identifier les dérives. Cet outil est un Système d’Information des Energies ou SIE organisé autour d’un logiciel de management des énergies. Indispensable pour mesurer, identifier les anomalies, compiler les données, c’est une supervision énergétique opérationnelle tant au niveau micro que macro pour un pilotage de management. De plus cet outil devra lui servir aussi pour communiquer auprès des collaborateurs au niveau de l’usine via des écrans de communication par exemple.

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