Les services publics ont manqué une grande occasion : Réponse à la demande dans le secteur manufacturier

29 January 2017 par Ali Hasanbeigi
Les services publics ont manqué une grande occasion : Réponse à la demande dans le secteur manufacturier

La réponse à la demande (DR) aide les services publics à gérer les pics de demande d'électricité en déplaçant temporairement la demande du côté des consommateurs. D'autre part, les clients utilisent la réponse à la demande pour réduire leurs coûts d'électricité en utilisant les signaux de prix en fonction de l'heure d'utilisation. Actuellement, des travaux sont en cours pour automatiser le processus en utilisant la réponse à la demande automatisée (AutoDR).

Dans ce billet, je n'entrerai pas dans les détails de la DR ou de l'AutoDR, mais j'aborderai plutôt le potentiel de la DR dans le secteur manufacturier. Pour qu'un secteur ou un processus manufacturier ait un grand potentiel de réponse à la demande, il doit présenter une ou plusieurs des quatre caractéristiques indiquées dans la figure ci-dessous. Si seule la production de broyage de matières premières ou de broyage de finition est déplacée, cette réduction sera réduite de près de la moitié. Il s'agit d'un potentiel de réduction des émissions tellement important que je vais espérer que tous les services publics et les cimenteries en profitent. Il existe de nombreux potentiels de réduction des émissions dans l'industrie textile. L'industrie textile pourrait avoir un potentiel important de DR dans l'industrie textile.


Contenu complémentaire   #machines à teindre  #processus de production  #traitement par lots 


La réponse à la demande (DR) aide les services publics à gérer la demande d'électricité de pointe en déplaçant temporairement la demande du côté du consommateur au lieu de construire de nouvelles centrales électriques pour répondre à la demande de pointe à court terme. D'autre part, les clients utilisent la réponse à la demande pour réduire leurs coûts d'électricité en utilisant les signaux de prix en fonction de l'heure d'utilisation. Aujourd'hui, des travaux sont en cours pour automatiser le processus en utilisant la réponse automatique à la demande (AutoDR).

Dans cet article, je n'entrerai pas dans les détails de la DR ou de l'AutoDR et j'aborderai plutôt le potentiel de la DR dans le secteur manufacturier. Je pense que l'un des principaux obstacles à la RD dans le secteur manufacturier est que le potentiel de RD dans ce secteur n'est pas bien compris par les services publics, les entreprises et les autres parties concernées.

D'après mon expérience en matière d'efficacité énergétique et de gestion de la demande dans l'industrie au cours des dix dernières années, pour qu'un secteur ou un processus manufacturier ait un grand potentiel de réponse à la demande (DR), il doit présenter une ou plusieurs des quatre caractéristiques indiquées dans la figure ci-dessous.

 

 

Remarque : un goulot d'étranglement est une étape d'un processus qui entraîne un ralentissement de l'ensemble du processus et du rythme de production du produit final.

Permettez-moi d'ouvrir ce chapitre en donnant quelques exemples ci-dessous, tirés d'une industrie à forte intensité énergétique (industrie du ciment) et d'une industrie à faible intensité énergétique (industrie textile).

Exemple 1 - Potentiel de réduction des émissions dans l'industrie du ciment :

Sous une forme simple, le processus de production du ciment consiste en un broyage de la matière première (principalement du calcaire), un four à haute température pour la fabrication du clinker, et un broyage de finition du clinker et de certains additifs en ciment.

La consommation d'électricité dans une cimenterie varie entre 90 et 150 kWh/tonne de ciment selon la technologie de broyage, les propriétés des matières premières, etc. Une cimenterie peut avoir une capacité de production allant de moins de 1 000 tonnes par jour à plus de 10 000 tonnes par jour. La quantité d'électricité consommée par une cimenterie peut donc être assez importante. Plus de 70 % de l'électricité consommée dans une cimenterie est utilisée pour le broyage des matières premières et les processus de broyage de finition.

Le processus de broyage des matières premières présente les trois caractéristiques suivantes, favorables à la RD :

  1. Il s'agit d'un procédé discontinu
  2. Elle dispose d'une grande capacité de stockage de sa production (matière première broyée) qui dure des heures et souvent des jours
  3. Le processus suivant (qui est le four) peut être considéré comme un goulot d'étranglement de la production. Ceci, combiné à une grande capacité de stockage avant le processus de goulot d'étranglement (#2), fournit une condition parfaite pour le DR.

Le processus de broyage de finition présente les trois caractéristiques suivantes favorables à la RD :

  1. Il s'agit d'un procédé discontinu
  2. Il existe une grande capacité de stockage après le four pour le clinker broyé (et avant le broyage final), qui dure des heures, voire des jours.
  3. Si la programmation de la production est flexible, l'opération de broyage de finition pour produire le produit final en ciment peut être retardée de quelques heures, tandis que le processus précédent peut continuer son fonctionnement.

Si nous supposons qu'une cimenterie exemplaire utilise 120 kWh/tonne de ciment dont 70% (84 kWh/tonne de ciment) utilisés pour le broyage de la matière première et le broyage de finition, et produit 3000 tonnes de ciment avant la journée (125 tonnes/heure), chaque heure de décalage dans le fonctionnement du broyage de la matière première et du broyage de finition en réponse à un signal DR se traduira par une réduction de 125*84=10 500 kWh de la demande d'électricité.

Cela correspond à peu près à la consommation électrique quotidienne moyenne de 350 clients résidentiels des services publics américains. Si seule la production du broyage de la matière première ou du broyage de finition est déplacée, cette réduction sera réduite de près de moitié. Le potentiel de réduction des émissions est si important que j'espère que tous les services publics et les cimenteries en tirent profit.

Exemple 2 - Potentiel de RD dans l'industrie textile :

Il existe un grand potentiel de RD dans l'industrie textile. J'ai fait un travail considérable sur ce secteur et je peux parler pendant des heures du potentiel d'EE et de DR dans différents sous-secteurs et processus textiles. Toutefois, comme ce poste devient un peu plus long que prévu, je me contenterai de mentionner brièvement deux potentiels de RD pour cette industrie. Si vous souhaitez en savoir plus, n'hésitez pas à me contacter.

Le premier exemple pour l'industrie textile concerne le processus de production de fil. L'un des principaux processus est appelé "processus de filature", qui utilise différentes machines telles que des métiers à anneaux, des machines à bout libre, etc. Le processus de filature présente les deux caractéristiques suivantes, favorables à la RD :

  1. Il s'agit d'un procédé par lots
  2. Il s'agit d'un processus de goulot d'étranglement. Souvent, les produits intermédiaires qui sont introduits dans les machines de filature sont alignés pendant des heures sur le sol de l'usine en attendant d'être traités par les machines de filature. Le fait de disposer d'une capacité de stockage adéquate permettra de stocker suffisamment de produits d'alimentation pour les machines de filature et d'arrêter le processus précédent, qui représente environ 30 à 40 % de la demande d'électricité de l'ensemble des usines de production de fil, pendant quelques heures au cours de la période de récupération.

 

Un autre potentiel important de la RD dans l'industrie textile se trouve dans les usines de traitement par voie humide. Les usines de traitement par voie humide assurent la préparation, la teinture, l'impression et/ou le finissage des fils et tissus et d'autres produits textiles. Il existe de nombreux procédés par lots dans les usines de traitement par voie humide. De plus, plusieurs processus comme les séchoirs, les rameurs ou les machines de teinture par lots peuvent être des goulots d'étranglement qui offrent des possibilités de RD. Souvent, les usines de traitement par voie humide travaillent sur plusieurs commandes et produits différents ; ainsi, une planification de la production appropriée peut offrir de grandes possibilités de RD. Pour en tirer parti, il faut un niveau élevé de coordination entre les différents départements d'une usine qui sont chargés de la planification de la production, de la gestion de l'énergie, du paiement des factures de services publics, etc. La figure ci-dessous illustre le concept de potentiel de RD dans les processus de production avec un traitement par lots, une capacité de stockage et un processus de goulot d'étranglement.

 

 

En résumé, le secteur manufacturier est un secteur complexe et hétérogène. Même au sein d'un même sous-secteur industriel (par exemple, l'industrie textile ou alimentaire), il existe des sous-secteurs complètement différents. Cependant, le secteur manufacturier offre de grandes possibilités d'économie d'énergie et de réponse à la demande. Une compréhension plus approfondie des processus et technologies de production et des systèmes énergétiques dans chaque sous-secteur manufacturier nous permettra d'exploiter ces potentiels. N'hésitez pas à me contacter si vous avez des questions.

 

Ali Hasanbeigi, Ph.D. Fondateur, PDG et directeur de recherche Email : hasanbeigi(at)globalefficiencyintel.com

(initialement publié sur Global Efficiency Intelligence)