Energie - BTS CRSA 1ère année - Sciences physiques et chimiques appliquées

...

BTS CRSA 1ère année - Sciences physiques et chimiques appliquées ll Enjeu : On cherche à minimiser la facture énergétique d’une usine en jouant sur de multiples facteurs. Problématique : Un atelier est doté d’un système d’aspiration de copeaux de bois qui est entraîné par un moteur asynchrone triphasé. L’entreprise a fait réaliser une étude plus approfondie des vitesses nécessaires à l’extraction des copeaux générés par ses propres machines. À partir de la taille réelle des particules émises, les résultats de cette étude montrent qu’il est possible d’abaisser la vitesse au niveau de l’aspiration. L’entreprise impose néanmoins de conserver la possibilité de fonctionner à débit nominal pour les phases de maintenance, les opérations de décolmatage, etc. Afin d’obtenir ces deux modes de fonctionnement, la solution technologique consisterait à associer un variateur de vitesse au groupe moteur asynchrone-ventilateur. Afin de déterminer le retour sur investissement, il vous revient la charge d’évaluer l’énergie électrique qui sera gagnée annuellement. Rapport au programme : 1.1. Énergie et puissance  Relation entre puissance et énergie  Principe de conservation de l’énergie  Bilan énergétique, Rendement, Efficacité Objectifs : A l’issue de la leçon, l’étudiant doit : 1.1 Savoir différencier puissance et énergie 1.2 Savoir calculer l’énergie consommée par un système, la puissance et la durée de fonctionnement étant connues 1.3 Connaître les différentes formes de l’énergie 1.4 Connaître les propriétés de l’énergie 1.5 Savoir représenter la chaîne énergétique d’un système 1.6 Savoir calculer la puissance en entrée ou en sortie d’un système connaissant son rendement. 1.7 Savoir calculer le rendement total d’un système à partir des rendements des éléments qui le composent 1.8 Savoir Calculer l’efficacité énergétique d’un système. Réseau électrique Moto- ventilateur Travail à effectuer : 1.En utilisant l’annexe, réaliser la fiche résumée du chapitre. 2. Réponse à la problématique : Partie A : Etude énergétique de l’installation existante (sans variateur de vitesse) La chaîne énergétique de l’installation est donnée ci-dessous : Réseau d'aspirati on Le point de fonctionnement du moto-ventilateur correspond à une vitesse d’aspiration vaut 29m.s-1 et une puissance utile de 96kW. Dans ces conditions, le rendement du moto-ventilateur vaut �� = 93,5%. A.1 Placer sur la chaîne énergétique la puissance utile et le rendement donnés ci-dessus. A.2 Calculer la puissance électrique Pe délivrée par le réseau pour ce fonctionnement. A.3 Calculer en kWh l’énergie électrique EA consommée annuellement sachant que le système d’aspiration fonctionne 16h/jour 250 jours/an. Partie B : Etude énergétique avec variateur de vitesse En associant un variateur de vitesse au moto-ventilateur, on peut obtenir une vitesse d’aspiration plus faible : 23m.s-1. La puissance utile du moto-ventilateur vaut alors 75kW. Dans ces conditions, le rendement du moto-ventilateur vaut �� = 90% et celui du variateur �� = 96%. B.1Redessiner la chaîne énergétique en ajoutant le variateur de vitesse et en indiquant la puissance utile et les rendements donnés ci-dessus. B.2Calculer la puissance électrique Pe délivrée par le réseau pour ce fonctionnement. B.3 Calculer en kWh l’énergie électrique EB consommée annuellement pour la même durée de fonctionnement qu’en partie A. Partie C : Réponse à la problématique C.1 Déterminer l’énergie électrique E économisée annuellement par l’ajout du variateur de vitesse. C.2Chiffrer en euro l’économie réalisée pour un coût de l’énergie électrique égale à 0,0771€/kWh. C.3Quel doit être le montant maximum de l’investissement si l’on veut réaliser une rentabilité en 3 ans ?