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Bilan CO2, puissance electrique payée, facteur de puissance et puissance produite

#1chibiberu
Bonjour,
Je projette de faire un bilan carbone pour l'entreprise dans laquelle je travaille.
En tant que directeur informatique et responsable developpement durable, j'ai commencé à faire certaines mesures, en particulier sur notre parc informatique.
J'ai des petits appareils qui me permettent de connaître la puissance utile consommée (en KWh), ainsi que la puissance utile instantannée (en KW), la puissance apparente (en KVA) et le facteur de puissance.
Cet appareil me donne également la quantité de CO2 émise en fonction des KWh consommés et d'un coefficient d'émission de CO2 par KWh calculé selon des statistiques régionales.

Au début, tout allait bien, jusqu'à ce que je m'aperçoive que tous nos ordinateurs portables (que nous avions achetés pour leur faible consommation électrique) on en fait un facteur de puissance proche de 0,5 (entre 0,48 et 0,52 selon les modèles, le facteur de puissance variant très peu dans le temps). Les ordinateurs de bureau (desktops), serveurs et autres équipement réseau (...) ont, quant à eux, un facteur de puissance entre 0,98 et 1,00.
Mais notre parc de portables représente près de 100% des postes de travail.

Dans le cadre d'un bilan carbone, je pense qu'il faut s'intéresser à la quantité d'électricité produite et non à celle payée ou utile.

Ma question est donc de savoir s'il faut ou non tenir compte de ce facteur de puissance (à l'envers, pour remonter de la puissance utile, facturée à la puissance produite, facteur d'emission de CO2.
Mon raisonnement est-il faux ou bon ?
S'il est bon, alors je ne comprends pas pourquoi mon appareil se base sur les KWh (et non sur des KVAh) pour calculer la quantité de CO2 émise...

J'ai entendu dire que les lampes LED ont également souvent un facteur de puissance assez faible. Or, j'envisageai de m'intéreser de très près à un remplacement éventuel de nos tubes néonms par des ampoules LED. Maintenant, je ne sais plus très bien.

Existe-il des site qui ont fait ce type de tests ?

Merci d'avance de tous vos commentaires éclairés !
#2Freud
Bonjour,

Très intéressant tout ça, et surprenant à la fois. Je n'imaginais vraiment pas de tels facteurs de puissance
0,5 c'est du jamais vu pour moi. Je ne me suis même jamais posé la question pensant que c'était infime. Même les gros moteurs triphasés ont des facteurs meilleurs que ceux des portables, qui l'aurait cru ... Le fait est que la consommation est moindre heureusement.

Par contre je crois savoir que les industriels ont des pénalités en cas de mauvais Cos Phi car celui-ci se répercute sur le réseau EDF. Certains doivent à cause de cela mettre en place des batteries de condensateurs pour remonter le Cos Phi.

Bon, là n'est pas vraiment la question. Va falloir que je remette le nez dans mes cours d'électrotech. C'est loin tout ça pour moi, en espérant qu'il y ai d'autres intervenants plus éclairés que moi d'ici là ...

Pour quand ce bilan est-il prévu ?

A froid, je dirais qu'en effet pour être suffisamment objectif il faut prendre la puissance apparente et non la puissance active. Les émissions de Co2 sont liées à la production d'énergie elle-même et non au travail quelle permet de fournir.
Wikipédia en fait une bonne comparaison avec le système d'embrayage d'une voiture.
Un facteur de puissance de 0 revient à avoir la pédale d'embrayage totalement enfoncée. Puissance active = 0, puissance apparente = consommation d'un moteur à vide

Il y a plus d'énergie produite que d'énergie utilisée, mais les émissions se bases sur la quantité d'énergie produite, donc en tenant compte du facteur de puissance.


Citation :
S'il est bon, alors je ne comprends pas pourquoi mon appareil se base sur les KWh (et non sur des KVAh) pour calculer la quantité de CO2 émise...   Citation :

Bonne question Ça vaudrait la peine d'appeler directement le constructeur pour qu'il émette ses propres arguments, et de nous tenir informé.
Je pourrais peut-être même faire un article sur le sujet pour sensibilisé les gens sur le sujet. Tout le monde à dans l'esprit que consommer moins (au compteur) est aussi meilleur pour la planète.

A bientôt
   [ Message modifié par  Freud  le  10-02-2009  à  23:26 ] 
#3chibiberu
Bonjour,

Je reviens après quelque temps d'absence pour cause de déplacement professionnel.

Je compte lancer le bilan carbone de l'entreprise le plus vite possible et en tout état de cause avant la fin du printemps.
A propos de ma question, j'ai deux remarques qui me paraissent intéressantes :

1ère note : J'ai fait des tests avec l'ensemble de notre parc informatique. Les résultats sont :
- pour les ordinateurs de bureaux :
- puissance réelle moyenne (unité centrale uniquement) : entre 85 et 100 Watts en fonction du matériel (nombre de disques en particulier, mais aussi en fonction des logiciels lancés : l'accès au WEB et en particulier aux pages avec des vidéos ou des objets flash dynamiques font consommer plus (jusqu'à 105 W en moyenne sur une ou deux heures de tests).
- facteur de puissance mesuré : entre .94 et 1.00 en fonction des modèles (modèles Dell Optiplex G50, G60 et GX270, Precision 370)

- pour les portables (notebooks) :
- Puissance réelle entre 18W et 25W en fonction des modèles et du moment (démarrage, en session Windows, avec ou sans logicile lancé,...)
- facteur de puissance variant entre 0.48 et 0.52 en fonction des modèles et surtout du moment.
(modèles testés : HP tc4200, HP nc6220, HP nc2410p, Dell Latitude E4300, Toshiba Portégé R500)

De plus, souhaitant également changer notre éclairage, j'ai également procédé à des tests sur les nouvelles ampoules basse consommation :
- ampoules de type fluocompacte : pf entre 0.6 et 0.65
- ampoules de type LED "très basse consommation" : pf mesuré entre 0.35 et 0.5 selon les modèles !

2de note : je travaille dans une entreprise qui fournit des équipement et services pour les producteurs d'électricité. Et bien personne n'a été capable de répondre clairement à ma question ! Certains disent qu'il ne faut pas tenir compte du facteur de puissance, mais uniquement de la puissance réelle, d'autres disent le contraire, mais avec des arguments différents. Bref, un sac de nœuds pas possible. Pourtant, il doit bien y avoir une réponse.

Et pour poser ma question différemment :
Supposons que je suis l'opérateur d'une centrale électrique au charbon, avec des turbines et alternateurs qui sont ce qu'ils sont et dont je ne peux que faire varier la charge en fonction de la demande.
Par exemple, une centrale d'une puissance à pleine charge de 100MWe. Je néglige les pertes (le réseau est ce qu'il est).
Mes clients sont tous des ordinateurs :
Dans le cas A, je dois alimenter 500000 ordinateurs d'une puissance réelle de 100W, avec un pf de 1
Dans le cas B, je dois alimenter 500000 ordinateurs d'une puissance réelle de 100W, avec un pf de 0.5
Au niveau de ma production d'électricité (et donc de ma consommation de charbon et donc des émission de CO2,...), les cas A et B sont-ils équivalents ou pas ?
#4Freud
Oulah, je vous avais oublié désolé.

Je me suis donc repenché sur la question et voici ce que j'en ai retenu ...

Le facteur de puissance n'aurait pas d'incidence directe sur la puissance réelle à produire pour alimenter 2 appareils équivalents, l'un avec un facteur de puissance de 1 et l'autre de 0,5.
Un faible facteur de puissance appel simplement davantage de courant (plus forte intensité) pour une puissance active (puissance réellement consommée) égale.

Il faudrait faire l'expérience avec 2 dipôles de même puissance, l'un étant une simple charge résistive (ampoule électrique, convecteur, etc.) et l'autre un récepteur inductif (avec bobinages comme les réglettes fluos qui en contiennent dans leurs ballasts), et mesurer le courant qui les traverse.
L'intensité du récepteur inductif devrait être plus importante que dans la charge résistive.

Incidences :

A première vue la quantité d'énergie à produire devrait être la même dans les 2 cas de votre exemple. Seulement il faut prendre en compte la résistance des lignes de distribution électrique (réseau EDF) qui sont aussi résistives. La résistance des lignes est d'autant plus importante que la longueur des câbles est importante, et qui dit résistance dit aussi puissance consommée (puissance perdue par effet Joules - chaleur).
Mais cette ligne est située après le compteur client donc non comptabilisée. Pour ces raisons EDF tient compte des facteurs de puissance ou plus exactement des puissances réactives dans la facturation des gros consommateurs alimentés en tension.

Autre incidence indirecte, la section des câbles et les protections associées. Si tous nos appareils qu'ils soient ménager ou professionnels venaient à avoir de très mauvais facteurs de puissance, les courants d'appel devant être plus important les sections des câbles d'alimentation pourraient finir par s'avérer insuffisantes.
Mais là encore c'est très relatif étant donné que globalement les puissances nécessaires à alimenter ces appareils seront le plus souvent moins importantes. Toujours en prenant votre exemple l'on trouve du 100 Watts pour les ordinateurs de bureaux et du 25 W pour les PC portables. Donc dans votre cas, même avec de faibles facteurs de puissances l'intensité globale appelée sera moins importante en remplaçant peu à peu les ordinateurs de bureaux par des portables.

Enfin à la question : les cas A et B sont-ils équivalents ou pas ?
Je dirais pas tout à fait en terme d'énergies à produire du fait qu'il y ai davantage d'énergie perdue sur le réseau, toujours en considérant que ces 2 cas présentent des puissances égales.

Si la question était de comparer un parc de 500000 ordinateurs de bureaux à 500000 ordinateurs portables, je dirais que le réseau s'en trouverait davantage pollué mais que la production nécessaire serait moins importante pour les PC portables du fait de leur faible consommation (25W).



   [ Message modifié par Freud  le  07-03-2009  à  21:21 ] 
#5moulincolomb
Bonjour,
Depuis une dizaine de jour je creuse l'electrotechnique pour définir une distribution électrique domestique un peu complexe et donc interroge à tour de bras mais là je puis apporter une réponse (bien que très tardivement) à la question sur le type de puissance à prendre en compte pour un bilan carbone.
J'ai travaillé dans les centrales de production d'électricité. Quand vous voulez faire des MW (donc puissance active) il faut pousser le feu c'est à dire augmenter le débit de combustible ou ouvrir la vanne de la turbine hydraulique et quand vous voulez faire des MVAR (puissance réactive) vous agissez sur l'excitation de l'alternateur. C'est l'illustration que le carbone est proportionnel à la puissance active, donc l'appareil est bien conçu.
#6moulincolomb
Re bonjour,
Je peux aussi compléter la contribution sous l'angle comptage par EDF : l'énergie comptée pour les contrats inf à 250 kVA est l'énergie apparente (la rotation de la roue du vieux compteur est sensible aux bobines de tension et d'intensité ; le compteur électronique ne fait pas autre chose) et il n'y a pas de pénalités pour les mauvais facteurs de puissance. Pour les contrats sup à 250 KVA EDf compte la puissance active et la puissance réactive avec des compteurs différents ; si le facteur de puissance moyen constaté est trop faible l'energie réactive est alors facturée.
Comme je le disais précedemment la puissance réactive ne coûte pas en terme de combustible, mais elle gêne l'exploitation des réseaux (tenue de la tension dans une fourchette); il faut compenser par la mise en place de selfs ou de condensateurs dans les postes et cela représente un investissement.
#7Skalpel
Bonjour moulincolomb

Je viens de tomber sur le topic qui m'intéresse fortement car je réalise actuellement une étude sur l'intérêt, en terme économique et écologique, de l'installation de batteries de condensateurs pour compenser l'énergie réactive.

Je me posais justement la question de savoir si la réduction de cette puissance réactive permettrait une économie d'émission de CO2.

Citation :
quand vous voulez faire des MVAR (puissance réactive) vous agissez sur l'excitation de l'alternateur  Citation :


Ma question pour vous est : qu'entendez-vous par "excitation de l'alternateur" ?
Ne s'agit-il pas d'augmenter l'intensité à ses bornes ?
Cela n'a donc t-il pas une empreinte carbone ?

Merci d'avance pour vos précisions.
Bilan CO2, puissance electrique payée, facteur de puissance et puissance produite