Audit énergétique industriel sur la centrale thermique tri-fuel de Contourglobal-Togo-SA

AUDIT ENERGETIQUE INDUSTRIEL SUR LA CENT

RALE THERMIQUE TRI-FUEL DE CONTOURGLOBAL-TOGO-SA

MEMOIRE POUR L'OBTENTION DU MASTER SPECIALISE EN GENIE
ELECTRIQUE, ENERGETIQUE ET ENERGIES REN OUVELABLES
OPTION : ENERGIES RENOUVELABLES

Présenté et soutenu publiquement le [15/Novembre/2011 ] par
M. Koété Agbélénko NIKOUEGAN

Travaux dirigés par :

COULIBALY Yézouma

Titre (Enseignant, Chercheur, Dr ...)

UTER ----

Jury d'évaluation du stage : Président : Prénom NOM

Membres et correcteurs : SIDIBE Sayon

SAMPORE Francis GUEYE Madieumbe

CITATIONS

On a bien plus loué les hommes occupés à faire croire que nous étions
heureux que les hommes occupés à faire que nous le fussions en effet.
Quelle bizarrerie de nos jugements ! Nous exigeons qu'on s'occupe

utilement, et nous méprisons les hommes utiles. DIDEROT

DEDICACE

A mon père Nikoué NIKOUEGAN et à ma mère Alzouma DJABARI qui m'ont inculqué l'amour du travail bien fait ; à ma femme SEVI Akofa pour son soutien,

A tous ceux qui oeuvrent chaque jour dans le domaine de l'énergie au Togo et dans le monde entier pour l'épanouissement des populations ;

Je dédie ce mémoire.

REMERCIEMENTS

Nos travaux qui se sont déroulés de juillet 2011 à septembre 2011, ont eu pour cadre la centrale thermique de CONTOURGLOBAL-TOGO SA.

A l'issue de ce travail, nous voudrions exprimer notre profonde gratitude à tous ceux qui ont, d'une manière ou d'une autre, apporté leur contribution à la réalisation de ce mémoire. Nos sincères remerciements s'adressent particulièrement à :

· M. Yann BEUTLER, Directeur Général de la centrale thermique
CONTOURGLOBAL-Togo-SA qui a accepté nous recevoir dans son institution ;

· M. Priysham NUNDAH, Directeur de la Maintenance et des Opérations à la centrale thermique CONTOURGLOBAL-Togo-SA ;

· Notre maître de stage, M. Yafo PANDAM, Directeur des Opérations à la centrale thermique CONTOURGLOBAL-Togo-SA ; nous gardons en lui son sens d'organisation du travail, ses critiques pertinentes et surtout sa rigueur au travail ;

· Le chef du service Ressources Humaines de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA M. Francis AKPADJA pour ses conseils;

· Notre Directeur de mémoire M. Yézouma COULIBALY, enseignant à l'Institut International d'Ingénierie de l'Eau et l'Environnement (2IE);

· M. Koné TOFANGUY Chef du service de la formation à distance;

· Ousmane SORGHO coordonnateur de la filière master spécialisé M2 GEER,

· Au personnel de 2IE, en particulier les enseignants pour l'encadrement reçu et pour leur professionnalisme.

RESUME

Le Togo est un pays de l'Afrique sub-saharienne caractérisé par un taux d'électrification très bas. Dans ce conteste, l'arrivée sur le marché énergétique de la centrale thermique tri-fuel de 100 MW de CONTOUGLOBAL permettra de développer les infrastructures électriques et d'étendre la couverture du réseau électrique. Faire fonctionner cette centrale de manière optimale tout en réduisant ses propres consommations a été l'enjeu de cette étude dont le thème s'intitule : « Audit énergétique industriel de la centrale tri-fuel de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA ».

L'étude ci-dessus énoncée nous a permis de faire un diagnostic de la consommation des auxiliaires de la centrale depuis sa mise en service le 15 octobre 2010, d'identifier les points de surconsommation et de proposer des mesures de réduction de consommation.

Nous avons ainsi :

· démontré qu'il est possible de réduire la consommation annuelle totale d'énergie de l'ordre de 2 039 619,92 KWh, soit 23% de la consommation d'énergie à travers des mesures à coût nul pour l'entreprise,

· proposé une meilleure utilisation du poste de livraison HTA/HTB de la centrale, selon la configuration double antenne-double jeu de barres,

· démonté qu'il est inutile d'augmenter la puissance du groupe secours, organe principal de reprise des auxiliaires de la centrale lors des black out.

Mots Clés:

1 - Taux d'électrification

2 - Centrale thermique tri-fuel

3 - CONTOURGLOBAL - Togo

ABSTRACT

Togo is a country in sub-Saharan Africa, characterized by a very low rate of electrification. In this contest, the arrival on the energy market of the tri fuel power plant of 100 MW of CONTOUGLOBAL will develop electricity infrastructure and expand coverage of the grid. To operate the plant optimally while reducing its own consumption is at stake in this study with the theme entitled "Optimization of production systems of the central tri-fuel of CONTOURGLOBAL- Togo." The overall rate of return of the installation must also perform as possible.

The study outlined above, has enabled us to diagnose the consumption of plant`s auxiliaries since its commissioning (15 October 2010), to identify areas of excessive consumption and to propose measures to reduce consumption.

We have:

· demonstrated that it is possible to reduce the annual energy consumption of about 2039 619.92 kWh or 23% of total energy consumption through measures at no cost to the company,

· Provide a better use of the delivery station MV / HV plant, depending on the configuration double antenna -double bus bar.

· Demonstrated that it is unnecessary to increase the power of the black start.

Key words:

1 - Electrification rate

2 - Tri fuel power plant

3 - CONTOURGLOBAL - Togo

Liste des abréviations

PED : Pays En Développement

OMD : Objectifs du Millénaire pour le Développement AIE : AGENCE Internationale de l'Energie

GWh : GIGAWATT heure

KWh: kilowatt heure

WEO: Word Energy Outlook

MW : Mégawatt heure

CGT: CONTOURGLOBAL-Togo

CEET: Compagnie Energie Electrique du Togo BT: Basse Tension

CEB: Compagnie

HTA: Domaine de tensions allant de 1000V à 50000V HTB: Domaine de tensions supérieures à 50000V KV: kilo volt

MVA: Méga volte ampère

RSC: Règlement du Service Concédé

TSA1 : Transformateur de Soutirage N°1

TSA2: Transformateur de Soutirage N°2

KW: Kilowatt

HFO: Heavy Fuel Oil

LFO: Light Fuel Oil

% : Pourcentage

BFA901: Tableau général basse tension

BJA : Armoire électrique des auxiliaires de groupe KVA: Kilo volte Ampere

WISE: Wärtsila Interface System Environnement WOIS: Wärtsila Operator Interface System

COSq: Facteur de puissance

VRA: Volta Authority Regime

TCN: Transmission Company of Nigeria CB: Circuit Breaker

TABLE DE MATIERES

I. Introduction générale 7

II. problématique 9

III. objectifs de l'étude 10

IV. Matériels et méthodes 11

4.1 Description de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA 11

4.2 Description de la centrale 11

4.3 Monitoring des équipements de la centrale 13

4.3.1 Présentation du WISE 13

4.3.2 Présentation du WOIS 13

4.4 L'audit énergétique 14

4.4.1 Généralités et méthodologie 15

4.4.2 Résumé des activités de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA 15

4.4.3 Subdivision de la centrale en différentes unités 15

A. Caractéristiques des équipements composant l'unité1 16

B. Caractéristiques des équipements composant l'unité2 17

C. Caractéristiques des équipements composant l'unité3 18

D. Caractéristiques des équipements composant l'unité4 18

E. Caractéristiques des équipements composant l'unité5 19

F. Caractéristiques des équipements composant l'unité 6 19

G. Caractéristiques des équipements composant l'unité 7 19

H. Caractéristiques des équipements composant l'unité 8 20

4.4.4 Collecte des données énergétiques de la centrale. 21

4.4.4.1 Le poste de livraison HTB/HTA 21

4.4.4.2 Les contraintes de dérivations électriques (HTA/BT) 21

A. Les déséquilibres 22

B. Détermination des déséquilibres sur les principaux moteurs asynchrones de la centrale

23

Où : 23

C. Les tensions harmoniques 23

D. Les chutes de tension 24

V. Résultats 26

5.1 Résultats des collectes des données énergétiques 26

5.1.1 Consommation d'énergie par source d'énergie 26

5.1.2 Rendement électrique des moteurs 27

5.1.3 Détermination de la consommation spécifique des groupes 27

5.2 Le groupe secours de la centrale 28

5.3 Identification des points de surconsommation d'énergie 29

5.3.1 Unité 1 et unité 4 : les booster pompes, Feeder pompes et réchauffeurs électriques 29

5.3.2 Les réchauffeurs électriques des tanks de fuel lourd et eau huileuse 31

5.3.3 Utilisation des vireurs moteurs 31

5.3.4 Répercutions du cos q. sur les pertes d'énergie 32

5.3.5 La climatisation 32

5.3.6 L'éclairage 35

5.4 Détermination de l'économie d'énergie 38

5.5 Les contraintes des dérivations électriques (HTA et BT) 39

5.5.1 Le poste de livraison HTB/HTA 39

5.5.2 Le déséquilibre 39

5.5.3 Détermination du déséquilibre sur les principaux moteurs asynchrones 39

5.5.4 Les tensions harmoniques 40

5.5.5	Les chutes de tension	41
VI.	Discussion et Analyses	43
6.1	Rendement des moteurs	43
6.2	Le poste de livraison HTB/HTA	43
6.3	Les contraintes des dérivations électriques (HTA et BT)	44
6.3.1	Le déséquilibre	44
6.3.2	Détermination du déséquilibre sur les principaux moteurs asynchrones	44
6.3.3	Les tensions harmoniques	44
6.3.4	Les chutes de tension	44
6.3.5	Calcul des économies d'énergie	45
A.	Climatisation	45
B.	Les pompes HFO et les réchauffeur de HFO du compact BOOSTER	45
C.	Répercutions du cos q. sur les pertes d'énergie	45
6.4	Le groupe secours de la centrale	46
6.5	La consommation spécifique des groupes	46
VII.	conclusion	47
VIII.	Recommandations - Perspectives	49
IX.	Bibliographie	50
X.	ANNEXE	51

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 4.1 : Subdivision de la centrale en unités fonctionnelles	16
Tableau 4.2 : Référence techniques des équipements de l'unité1	16
Tableau 4.3: Référence techniques des équipements de l'unité2	18
Tableau 4.4: Référence techniques des équipements de l'unité3	18
Tableau 4.5: Référence techniques des équipements de l'unité4	19
Tableau 4.6: Référence techniques des équipements de l'unité6	19
Tableau 4.7: Référence techniques des équipements de l'unité7	20
Tableau 4.8: Référence techniques des équipements de l'unité8	20
Tableau 4.9 : Valeurs normalisées des harmoniques de tension électriques	..24
Tableau 4.10 : Détermination des chutes de tension	.25
Tableau 5.1 : Consommation par type d'énergie	..26
Tableau 5.2 : Rendement électrique des moteurs	.27
Tableau 5.3: Bilan de puissance du groupe secours.	..28

Tableau 5.4: Détermination de la consommation électrique des pompes HFO et heater en

Fonctionnement continu .29

Tableau 5.5 : Consommation de LFO pour les arrêts 30

Tableau 5.6 Consommation électrique des pompes HFO en fonctionnement optimal 30

Tableau 5.7 : Pertes de production dues au facteur de puissance des groupes (cosq = 0.9).

32

Tableau 5.8 : Charges thermiques du bloc administratif. 32

Tableau 5.9 : Charges thermiques du Workshop 34

Tableau5.10 : mesure de l'éclairement de la centrale 35

Tableau 5.11 : Déséquilibre calculé en HTA. 39

Tableau 5.12: Déséquilibre calculé en BT 39

Tableau 5.13 : Déséquilibre de tension des principaux moteurs asynchrone de la centrale 40

Tableau 5.14 : Les tensions harmoniques mesurées .40

Tableau 5.15 : Chutes de tension sur le réseau électrique de la centrale .42

LISTE DES FIGURES

Figure 4.1 : Disposition de la centrale	12
Figure 4.2 : Schéma du système de contrôle de la centrale	14
Figure 4.3 Représentation des courants de phases	..22
Figure5.1 : illustration des différentes sources d'énergie	26
Figure5.2 : Variation de la consommation spécifique des groupes	27
Figure 5.3 : illustration des déperditions au bloc administratif	.33
Figure 5.4 : illustration des déperditions au workshop	..34
Figure 5.5 : Comparaison entre les harmoniques mesurés et harmoniques normalisés	.40

I. INTRODUCTION GENERALE

L'accès à l'énergie est un enjeu de taille et un véritable défi collectif pour les pays en développement (PED).

Depuis le Sommet de Rio en 1992, l'accès à l'énergie est considéré comme un élément indispensable à un développement humain pérenne. En effet, l'implantation de services énergétiques modernes (centrale électrique, éclairage, centrale thermique...) permet non seulement d'améliorer la qualité de vie des populations, mais aussi de briser le cercle de la pauvreté en améliorant l'efficacité des services de santé et d'éducation, en développant la mobilité et en favorisant le développement de l'artisanat, de l'industrie et des services urbains. Un accès, même modeste à ces services, a des répercussions positives directes et indirectes qui contribuent fortement au développement. Autrement dit, promouvoir un accès plus équitable à l'énergie, c'est faire un pas de plus dans l'atteinte des Objectifs du Millénaire pour le développement (OMD) définis en 2000 par l'Assemblée Générale des NationsUnies pour répondre aux problèmes de l'extrême pauvreté.

L'autre enjeu majeur, pour les années qui viennent, est celui de l'envolée des besoins énergétiques. Selon un scénario élaboré par l'Agence Internationale de l'Energie (l'AIE) dans son rapport publié début novembre 2007, les pays en développement, qui ont dans leur ensemble, une croissance économique et démographique rapide, devraient connaitre une envolée de la consommation en énergie, passant de 41% aujourd'hui à plus de 50% de la demande mondiale à horizon 2030 [1].

Moins de 10 % de la population d'Afrique de l'Ouest a accès à l'électricité. En milieu rural et périurbain, le taux de raccordement dépasse rarement 5 % contre 35 % en Afrique du Nord et 45 % en Asie de l'Est [2].

Le Togo, pays d'Afrique sub-saharienne, a consommé 576 GWh d'électricité en 2005 ; important 486 GWh en provenance de son pays voisin le Ghana (soit 84.375% de la consommation du Togo) et plus encore en 2009.

Bien que les prévisions indiquent une augmentation de la demande en électricité en Afrique

de l'Ouest d'environ 5 % par an jusqu'en 2026, seul un habitant sur trois de la région a accès à l'électricité. L'approvisionnement en électricité du Togo est l'un des plus faibles de la région car l'Etat togolais est fortement dépendant de l'extérieur en matière d'énergie [3].

La consommation annuelle d'énergie électrique est estimée en 2009 à 104.047 KWh/ habitant au Togo contre 422.323 KWh/habitant au Ghana et 183.587 KWh/habitant en côte d'ivoire [3].

Dans la marche vers le développement, l'expansion de nos villes et villages suscite l'installation de mécanismes de production, de modélisations plus élaborées pour satisfaire les besoins sans cesse grandissants de la population en Energie Electrique. Les Unités de production d'énergie électrique s'inscrivent dans le cadre des usines de transformation à grande échelle.

Ainsi donc notre civilisation moderne dépend totalement de l'énergie électrique qui doit par delà être accessible et disponible. Cette disponibilité passe nécessairement par la mise en oeuvre de politique de maintenance et d'exploitation rigoureuses basée sur l'élimination systématique des gaspillages et l'amélioration continue de la productivité.

C'est dans ce contexte qu'est inaugurée le 15 octobre 2010 la centrale thermique de Contour Global Togo SA en vue de réduire la dépendance du Togo par rapport à ces voisins et augmenter sensiblement l'accès aux services énergétiques de la population.

II. PROBLEMATIQUE

La hausse de la demande mondiale d'énergie constitue une menace réelle et de plus en plus grave à court terme pour la sécurité énergétique de la planète et plus encore pour des pays (comme le Togo) important la majeure partie de leur énergie. La demande de pétrole et de gaz, ainsi que la dépendance de tous les pays consommateurs à l'égard des importations pétrolières et gazières, augmentent dans les trois scénarios présentés dans l'édition 2007 du Word Energy Outlook (WEO) jusqu'en 2030. Le Togo, pays en voies de développement (PED) localisé dans la zone subsaharienne de l'Afrique n'échappe pas à la nécessité de réduire sa dépendance énergétique. Ainsi donc pour résoudre ses problèmes énergétiques, assurer son développement et endiguer la pauvreté le Togo s'est doté d'une centrale électrique de 100 MW de CGT en 2010.

· L'optimisation du rendement de cette centrale est au coeur des préoccupations des premiers Responsables de la centrale,

· La disponibilité de la centrale est un aspect important, puisqu'elle représente un complément à l'énergie hydraulique dont dispose le Togo qui de surcroit est sujet à des périodes de sécheresse.

Aujourd'hui, la performance d'une entreprise (en termes de qualité, de flexibilité, de délai et de coût) est le fait de l'agrégation des activités ; le passage d'une efficience locale à une efficience globale s'effectue grâce à une mise en séquence des opérations et grâce à l'additivité des performances locales. Elle dépend de l'organisation considérée d'un point de vue global et de la qualité des interactions entre les différents composants. Cette démarche est basée sur l'élimination systématique des gaspillages.

Nous nous proposons, à travers ce mémoire d'étudier les voies et moyens d'optimisation des systèmes de production de la centrale thermique Tri-fuel de CGT tout en prenant en compte les réalités et exigences du terrain.

III. OBJECTIFS DE L'ETUDE

La CEET (Compagnie Energie Electrique du Togo) chargée de la production et distribution de l'électricité compte sur l'arrivée de la centrale de CONTOURGLOBAL-Togo pour améliorer de manière sensible ses prestations. Dans le contrat de performance 2009/2013 l'Etat togolais compte faire passer, à travers la CEET :

· Le nombre de clients MT de 453 à 488 (soit une augmentation de 7.73%),

· Le nombre de clients BT de 158750 à 230345 (soit une augmentation de 31.08%),

· S'approvisionner à hauteur de 95% chez CONTOURGLOBAL-Togo et 5% chez la CEB [4].

Selon le même scénario, la fourniture en énergie de CONTOURGLOBAL-Togo passera de 771 GWH en 2010 à 791 GWH en 2013 [4].

L'objectif général de ce projet est de procéder à un audit énergétique à travers :

· La production d'énergie de manière efficace,

· La réduction de la consommation électrique des auxiliaires de la centrale.

IV. MATERIELS ET METHODES

L'approche méthodologique utilisée pour la résolution de la problématique est la vérification du respect des prescriptions techniques relatives aux installations électriques et l'analyse des performances d'exploitations des ouvrages à l'aide des relevés et de documents d'exploitation et de maintenance depuis la mise en service de la centrale. Les techniques et appareils utilisés pour la réalisation des relevés feront également l'objet d'une présentation dans cette section.

4.1 DESCRIPTION DE CONTOURGLOBAL-TOGO-SA

CONTOURGLOBAL développe, acquiert et exploite des entreprises d'électricité et de chauffage urbain à travers le monde. Elle est spécialisée dans les marchés sous-desservis à haute croissance et les créneaux innovants au sein des marchés développés. Ses filiales sont dans les pays suivants : Nigéria, Espagne, Bénin, Etat Unis, Brésil, Antilles françaises, Ukraine, Rwanda, Irlande du Nord, Togo, Bulgarie, Pologne, Roumanie, Italie, Colombie.

Equipée de 6 moteurs de marque Wärtsilä, type 18 V 50 DF, la Centrale électrique de 100 MW de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA est construite par la société ContourGlobal sur le site de la Centrale Thermique de Lomé et fait partir intégrante des filiales de CONTOURGLOBAL. En extension de ses capacités, elle utilisera principalement le gaz naturel en provenance du Nigéria, transporté vers le Ghana en desservant le Bénin et le Togo par le Gazoduc de l'Afrique de l'Ouest construit par un consortium dirigé par Chevron. En attendant que cet approvisionnement soit effectif et continu, la centrale de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA utilise comme combustible du fuel lourd (HFO), et du gasoil (LFO).

4.2 DESCRIPTION DE LA CENTRALE

La centrale électrique inclut les moteurs thermiques, les générateurs et les équipements auxiliaires nécessaires pour la production d'électricité. Le moteur et le générateur sont montés sur un châssis commun et forment le groupe générateur. L'équipement auxiliaire est essentiellement monté sur des unités modulaires. La centrale électrique fonctionne au gaz combustible ou au fuel lourd comme combustible principal. Le fuel léger est utilisé comme combustible pilote et combustible de secours. Le moteur thermique possède un système de

refroidissement à eau en circuit fermé. La centrale inclut un système de contrôle et un système de distribution électrique. La production d'électricité est essentiellement contrôlée par le panneau de commande central CFA 901 et par la station de travail de l'opérateur (WOIS). La disposition des principaux éléments de la centrale est illustrée sur la figure 4.1 ci-dessous. La surface totale au sol est estimée à 29 589,7m².

Figure 4.1 : Disposition de la centrale.

(1)

Centrale électrique

(2) Salle de compresseur

(3) Local électrique

(4) Atelier et entrepôt

(5) Zone de cuve d'huile

(6) Bâtiment de traitement de carburant

(7) Local de réservoir de stockage de combustible

(8) Conteneur de traitement d'eau traitée et d'eau incendie

(9) Réservoir tampon d'eau traitée

(10) Réservoir incendie / eau brute

4.3 MONITORING DES EQUIPEMENTS DE LA CENTRALE

Le WISE et le WOIS permettent le monitoring, la gestion ainsi que le contrôle des équipements de la centrale.

4.3.1 PRESENTATION DU WISE

Le poste de travail WISE (Wärtsilä Interface System Environnement) est utilisé pour le suivi de la production de charge, l'état du moteur ainsi que pour le diagnostic à long terme du moteur. Le WISE calcule et sauvegarde d'importantes valeurs de mesure, et permet à l'opérateur de visualiser et d'imprimer des rapports. Il prend les informations du WOIS (voir figure 4.2 ci-dessous). Le système de rapport calcule et affiche des rapports de production quotidienne, mensuelle et annuelle de la puissance générée et de la consommation de combustible. Les rapports de production incluent des valeurs minimale, maximale et moyenne. Le WISE fournit des rapports quotidiens de différentes valeurs mesurées, telles que des températures, les différentes tensions et puissances. Toutes ces fonctionnalités nous ont permis de calculer de manière précise les consommations spécifiques des six moteurs depuis le mois d'octobre 2010 et de faire une comparaison objective par rapport à la valeur contractuelle contenue dans le contrat de performance qui est de 0.3L/KWh [4]. Nous avons ainsi pu déterminer l'état des groupes après un an de fonctionnement ainsi que l'énergie totale produite/consommée et injectée sur le réseau depuis la mise en service de la centrale.

4.3.2 PRESENTATION DU WOIS

Le poste WOIS (WARTSILA OPERATOR ENGINE SYSTEME) est un poste de travail utilisé pour surveiller l'état et les principales données de la centrale. Il est composé d'un environnement de système d'exploitation Microsoft Windows XP Professional installé sur plusieurs ordinateurs, d'une interface homme/machine capable de traiter des fonctions et logiciels, et d'un logiciel de communication pour le réseau. Il offre la possibilité de visualiser les informations, de ce fait simplifiant le travail de l'opérateur. IL est également utilisé pour la surveillance des moteurs et des systèmes auxiliaires. Les écrans de procédé sont des illustrations graphiques avec les valeurs mesurées et les informations sur les états des systèmes de la centrale. Les écrans de procédé se composent d'une vue de la centrale, de vues communes ainsi que de vues se rapportant plus spécifiquement aux groupes. Un affichage de tendance est disponible pour chaque valeur analogique. Les alarmes se produisant dans la centrale sont affichées sur la liste d'alarmes. La figure 4.2 résume les équipements composant le système d'automatisation de la centrale et indique l'emplacement du WOIS dans le système.

Figure 4.2 : Schéma du système de contrôle de la centrale.

4.4 L'AUDIT ENERGETIQUE

L'audit de performances est un préalable, préalable au projet d'exécution, préalable à la mission d'ingénierie. Il a pour vocation d'aider le maître d'ouvrage dans le choix de solutions d'améliorations. Loin d'être une simple analyse sommaire d'améliorations évidentes, il fait ressortir les points critiques et indicatifs afin de permettre un choix entre différentes solutions de travaux ou d'exploitation. Il ne saurait en aucun cas constituer une base contractuelle de référence. Les étapes successives de notre audit sont les suivantes :

· Planification de l'audit,

· Collecte des données,

· Réalisation des mesures,

· Traitement des données - Bilans d'énergie - Rendements,

· Identification des améliorations possibles dans la gestion énergétique,

· Identification des améliorations relatives à la maintenance/exploitation,

· Identification des améliorations demandant peu/beaucoup d'investissement.

4.4.1 GENERALITES ET METHODOLOGIE

Les crises successives de l'énergie depuis 1973 ont fait naître une notion non connue jusque là dans le comportement du consommateur d'énergie. C'est la notion d'économie d'énergie. C'est pourquoi il faut apprendre à:

· Économiser l'énergie,

· Mieux utiliser l'énergie,

L'objectif de notre étude est de réduire les consommations énergétiques de la centrale électrique diagnostiquée, en améliorant ses performances d'exploitation et de maintenance. Notre étude se justifie donc, car même étant neuve, l'audit de la centrale de CONTOURGLOBAL-TOGO-SA nous permettra de répondre aux questions cruciales liées à l'efficacité énergétique.

Le bilan énergétique de la centrale sera établi en respectant la méthodologie suivante :

· Regroupement des équipements de la centrale en unité avec description des caractéristiques normalisées des appareils composant chaque unité,

· Collecte et analyse des données,

· Propositions d'amélioration.

4.4.2 RESUME DES ACTIVITES DE CONTOURGLOBAL-TOGO-SA CONTOURGLOBAL-TOGO-SA produit de l'énergie électrique grâce à six moteurs thermiques de 16.6MW chacun à base du HFO, LFO et du gaz naturel (à partir de décembre 2011). La production est injectée directement sur le réseau (en synchronisation avec d'autres sources : VRA/TCN) à partir de deux transformateurs élévateurs de centrale 15KV/161KV de 63 MVA chacun et d'un transformateur 15KV/20KV de 20 MVA. Lorsque la centrale est en stand by, elle est alimentée soit par la VRA (Volta Riva Autority en provenance du Ghana), soit par la TCN (Transmission Company of Nigeria en provenance du Nigéria).

4.4.3 SUBDIVISION DE LA CENTRALE EN DIFFERENTES UNITES

Pour pouvoir mener à bien notre étude, nous avons subdivisé la centrale en plusieurs unités fonctionnelles comme l'indique le tableau 4.1 ci-dessous.

Tableau 4.1 : Subdivision de la centrale en unités fonctionnelles.

Désignation		Composition	Unité 1
Salle des machines, salle des compresseurs, salle Moyenne tension, salle transformateurs auxiliaires 15KV/400V, système de lutte contre incendie		Unité2
Salles de traitement de fuel lourd, Incinérateur, tanks de fuel		Unité3
Atelier de maintenance, Unité de réduction de pression de gaz		Unité4
Salle des pompes nourrisse		Unité5
Equipements bureautiques		Unité6
Groupe secours		Unité7
Eclairage de la centrale		Unité8
Climatisation		Unité 9
Champ électrique (transformateur élévateur de centrale 15KV/161KV)

A. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE1

Les équipements constituant l'unité 1 sont les suivants :

Tableau 4.2 : Référence techniques des équipements de l'unité1.

Equipements	Quantité		Références techniques	Moteur thermique
6	Wärtsilä W18V50DF, puissance nominale 17.1 MW, fréquence 50 Hz, rotation horaire, régime 500tr/min		Alternateur
6	20 KW, 15KV, 1250A, cosq=0.8		Ventilateur auxiliaire
18	5KW, 10.8A, 400V		Pompe de pré lubrification
6	400V, 94m^3/h, 30 KW, 54A		Pompe de transfert de fuel (fuite propre)
6	1.1KW, 400V, 2A		Résistance chauffante des enroulements des alternateurs (anti condensation)
6	2.4KW, 3.5 A, 400 V

Vireur moteur	6		5.5KW, 93 A, 400 V	Moteur ventilation gaz d'échappement
12	4KW, 7.8A, 400V		Moteur du filtre d'air de charge
18	0.18KW, 0.7 A, 400V		Résistance chauffante des tuyaux de fuel lourd
-	1KW, 4.4 A, 230V		Résistance chauffante du groupe
-	1.2KW, 5A, 230V		Résistance chauffante d'eau huileuse
-	2.4KW, 10.4A, 230V		Booster pompe
6	7.5KW, 12.7A, 400V		Séparateur d'huile de graissage
6	108 KW, 5000L/h, 400V		Séparateur de brouillard d'huile
12	1.5KW, 400V		Radiateur
24	28 KW, 400V		Pompe de pré chauffage
6	108KW, 12m^3/h, 400V		Compresseur d'air de démarrage
4	28KW, 400V, 30 bars		Compresseur d'air instrument
2	16.25KW, 400V, 7 bars, 127.8m^3/h		Réchauffeur de fuel (entrée moteur)
6	68KW, 400V		Transformateur auxiliaire
2	3.5MVA, 15KV/400V, 5000A

B. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE2

Les équipements constituant l'unité 2 sont les suivants :

Tableau 4.3: Référence techniques des équipements de l'unité2.

Equipements	Quantité		Références techniques	Séparateur HFO
3	277.6 KW, 400V		Réchauffeur HFO storage tank Bank N°1
1	115.2KW, 160A, 400V		Réchauffeur HFO storage tank Bank N°2
1	100.8KW, 140A, 400V		Réchauffeur HFO storage tank Bank N°3
1	72KW, 100A, 400V		Réchauffeur HFO storage tank Bank N°4
1	57.6KW, 80A, 400V		Incinérateur
1	1300KW, 400V		HFO storage tank
1	1500m^3		HFO Buffer tank
1	100m^3		HFO day tank
1	300m^3		LFO storage tank
1	500m^3		LFO pilot tank
1	35m^3

C. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE3

Les équipements constituant l'unité 3 sont les suivants : Tableau 4.4: Référence techniques des équipements de l'unité3.

Equipements	Quantité		Références techniques	Rectifieuse
1	380V, 0.15KW, 2700tr/min		Presse
1	400V, cosqi=0.8, 1.7KW		Palan
1	2tonne, 400V		perceuse
1	0.65/0.9KW,1.8/2.3A400V

D. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE4

Les équipements constituant l'unité 4 sont les suivants :

Tableau 4.5: Référence techniques des équipements de l'unité4.

Equipements	Quantité		Références techniques	Réchauffeur HFO day tank
1	43.2KW, 60A, 400V		Réchauffeur HFO buffer tank
1	14.4KW, 20A, 400V		HFO feeder pompe
2	11.09KW, 400V		LFO feeder pompe
1	7.095KW, 400V		HFO transfert pompe
1	11.09KW, 400V, 26.3m^3/h		LFO pilot feeder pompe
2	3KW, 400V		Réchauffeur de fuel transféré
2	171KW, 400V		Réchauffeur d'eau huileuse
1	0.56KW, 230V		Réchauffeur de tuyau
-	0.93KW, 230V		Filtre automatique de fuel lourd
1	0.09KW, 230V		Pompe de déchargement de fuel lourd
2	10KW, 400V, 32.7m^3/h		Pompe de déchargement de fuel léger
2	5.5KW, 400V, 30.3m^3/h

E. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE5

L'unité 5 est composée d'appareils bureautiques de la centrale.

F. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE 6

Les équipements constituant l'unité 6 sont les suivants :
Tableau 4.6: Référence techniques des équipements de l'unité6.

Equipements	Quantité		Références techniques	Groupe secours
1	375KVA, 300KW, 380V, 1500tr/min, cosq=0.8, surcharge accidentelle 10%

G. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE 7

Les équipements constituant l'unité 5 sont les suivants :

Tableau 4.7: Référence techniques des équipements de l'unité7

Type de lampe	Quantité		Références techniques	SPK110 1X400W WB PHILIPS
16	400W, 54000lumen, IP23		BRUNO 606TCW 1X58W R IDMAN
79	58w, 5200lumens, IP64		BRUNO 606TCW 1X58W R IDMAN
102	2x58w, 10400lumens, IP64		INSTRA460TMS 1X58W WB IDMAN
16	58w, 5200lumens, IP23		BRUNO 606TCW 1X58W R IDMAN
19	2x58w, 5200lumens, IP64		NOVA 240TCS 1X58W D6 IDMAN
51	58w, 52000lumens, IP20		NOVA 240TCS 2X58W D6 IDMAN
44	2x58w, 5200lumens, IP20		QWG210 1XA60-75W CLI WH IDMAN
21	75w, 940lumens, IP66		M-G8/3M/A/ENO-108 M-LITE
28	8w, 330lumens, IP20		BRUNO 606TCW 1X58W R IDMAN
8	58w, 5200lumens, IP64		BRUNO 606TCW 2X58W R IDMAN
5	2x58w, 10400lumens, IP64

H. CARACTERISTIQUES DES EQUIPEMENTS COMPOSANT L'UNITE 8

Les équipements constituant l'unité 7 sont les suivants : Tableau 4.8: Référence techniques des équipements de l'unité8.

Equipements	Quantité		Références techniques	Climatiseur utility block
2	Capacité : 67.41KW/froid, 74.74KW/chaud, 230000 BTU/h (froid), 255000 BTU/h (chaud), I=52.1A/froid,48.6A/chaud ,400V

Climatiseur switchgear room	1		Capacité : 32.2KW/froid, 110000 BTU/h /froid), I=22.6A/froid, 400V	Climatiseur bloc administratif
3	Capacité : 16.4KW/froid, 20.2KW/chaud, 56000 BTU/h (froid), 69000 BTU/h (chaud), I=13.2A/froid,12.9A/chaud ,400V		Climatiseur type split
3	0.928KW, 3.9A, 220V

4.4.4 COLLECTE DES DONNEES ENERGETIQUES DE LA CENTRALE.

4.4.4.1 LE POSTE DE LIVRAISON HTB/HTA

Le poste de livraison HTB/HTA équipé de deux transformateurs 161KV/15KV de 63 MVA chacun est situé dans le champ électrique. Ce poste est compris d'une part entre le point de raccordement au réseau de distribution HTB et d'autre part la borne avale des transformateurs HTB/HTA [5]. Il est conçu selon la configuration double antenne - double jeu de barres comme illustré à l'annexe1 et doit pouvoir permettre :

· une bonne disponibilité d'alimentation,

· une très grande souplesse d'utilisation pour l'affectation des sources et des charges et pour la maintenance des jeux de barres,

· une possibilité de transfert de jeu de barres sans coupure [6]

4.4.4.2 LES CONTRAINTES DE DERIVATIONS ELECTRIQUES (HTA/BT)

Les déséquilibres et chutes de tension sont responsables de pertes d'énergie. Une étude de ces paramètres s'impose donc à nous.

Les équipements et appareils de mesure mis à notre disposition dans le cadre de notre étude sont les suivants :

· Une pince ampérométrique CIMCO, multi fonction à écran cristo-liquide, pouvant mesurer jusqu'à 1000V,

· Mesureur de tension HTA et HTB

· Une caisse à outils complète,

· Un vérificateur d'absence de tension VAT BT, HTA et HTB,

· Les plans AS BUILD de la centrale,

· Appareil de mesure d'intensité d'éclairement. A. LES DESEQUILIBRES

La mesure du taux de déséquilibre du système triphasé de tension de la centrale est en particulier utile dans le cas de l'analyse du réseau d'alimentation des moteurs asynchrones triphasés. La centrale dispose de plusieurs moteurs asynchrones servant d'auxiliaires communs et d'auxiliaires de groupes. La présence d'un déséquilibre provoque l'apparition d'un système triphasé inverse. Ce dernier crée un champ tournant inverse qui se traduit par une perte de couple moteur et un échauffement supplémentaire au niveau des enroulements. Les constructeurs indiquent dans les caractéristiques techniques un taux maximum de déséquilibre au delà duquel la machine n'est plus dans ses caractéristiques normales de fonctionnement.

Selon le RSC (Règlement du Service Concédé) en vigueur au Togo, le déséquilibre ne doit pas excéder 2% [7]. Nous l'avons évalué dans le cadre de notre étude sur le réseau HTA de la centrale sur la base des valeurs des intensités mesurées par les relais VAMP140 placés sur les jeux de barres HTA de la salle moyenne tension en amont des transformateurs de soutirage TAS1 et TSA2. La formule utilisée est la suivante :

Déséquilibre =100^Emax Imoy

Equation1

),

Où

Imoy est l'intensité moyenne des trois phases : Imoy = l

_/11+12+13

3

E_max l'écart entre Imo_y et l'intensité maximale des trois phases comme l'indique la figure 4.3.

Ici, AI= I3 - Imoy.

Figure 4.3 Représentation des courants de phases.

B. DETERMINATION DES DESEQUILIBRES SUR LES PRINCIPAUX MOTEURS ASYNCHRONES DE LA CENTRALE

Le déséquilibre peut-être provoqué par l'ouverture d'une phase (défaut de dissymétrie), par la présence de charges monophasées dans l'environnement proche du moteur, ou par la source elle-même comme nous l'avons vu plus haut (4.2.1).

Sur les différents moteurs asynchrones dont on dispose dans la centrale, dans le cadre de notre projet, nous avons déterminé le déséquilibre par l'équation suivante : Ecart entre la Tension la plus élevée et la tension la plus faible ramené à la valeur moyenne des trois tensions comme l'indique l'équation 2.

Déséquilibre = 100x

3(Vmax--Vmin) V1+V2+V3

Equation 2

Où :

Vmax est la valeur maximale des trois phases, Vmin est la valeur minimale des trois phases,

V1 : est la valeur de la tension phase1,

V2 : est la valeur de la tension phase2,

V3 : est la valeur de la tension phase3,

Les conséquences d'un déséquilibre des tensions appliquées à un moteur sont la diminution du couple utile et l'augmentation des pertes; les déséquilibres se traduisent par une composante inverse qui génère de forts courants rotoriques provoquant un échauffement très important du rotor et impliquant un sur-échauffement du moteur. L'annexe 2 décrit l'augmentation des pertes d'énergie ainsi que l'échauffement en fonction du taux de déséquilibre. Notre étude d'optimisation passe alors par la vérification du déséquilibre de chacun des moteurs asynchrones dont nous disposons afin de prendre des mesures pour minimiser les pertes d'énergie qui pourraient en découler.

C. LES TENSIONS HARMONIQUES

Les tensions harmoniques représentent un des indicateurs de qualité de tension électrique. Dans les conditions normales d'exploitation, pendant chaque période d'une semaine, 95% des valeurs efficaces de chaque tension harmonique moyennées sur 10 minutes ne doivent pas dépasser les valeurs indiquées dans le tableau 4.2 ci-dessous [7]. Les relevés se sont échelonnés sur une période de 7 jours en raison de 3 relevés par jour à intervalle régulier de

10min. nous avons ensuite obtenu une moyenne journalière suivie d'une moyenne hebdomadaire. Nous avons ensuite comparé les valeurs obtenues aux données normalisées contenues dans le tableau 4.9.

Tableau 4.9 : Valeurs normalisées des harmoniques de tension électriques.

Harmoniques Impairs	Tension relative (%)	Harmoniques impairs multiple de 3	Tension relative %	Harmoniques pairs		Tension relative %	5
6	3	5	2	2		7
5	9	1.5	4	1		11
3.5	15	0.5	4-24	0.5		13
3	21	0.5				17
2						19-25
1.5

Les données relevées sur les relais VAMP260 (ce relais est chargé de relever les paramètres électriques de la centrale : tension, courant, énergie active, énergie réactive...) et les informations sur le fonctionnement de la centrale enregistrées dans la base de données du WISE nous ont permis de déterminer les harmoniques des tensions.

D. LES CHUTES DE TENSION

Les chutes de tension en ligne en régime permanent dans les armoires de distribution BT (auxiliaires communs) BFA 902, BFA 903 et BFA 904 et dans les armoires BJA 011, BJA 021, BJA 031, BJA 041, BJA 051 et BJA 061 alimentant les auxiliaires de groupes ont été déterminées à l'aide de voltmètre et de formules usuelles comme l'indique le tableau 4.10 cidessous.

La centrale étant alimentée par un poste privé HTA/BT comportant deux transformateurs de soutirage (TSA1 et TSA2) 15KV/400V de 3.5 MVA chacun, la chute de tension admissible en bout de ligne ne devra pas dépasser 8% pour les forces motrices et 6% pour l'éclairage selon les prescriptions règlementaires [8]. Pour les moteurs asynchrones, la chute de tension maximale entre le point de livraison et le point d'utilisation ne doit pas excéder 4%.

Tableau 4.10 : Détermination des chutes de tension.

Circuit		Chute de tension
		En %	Monophasé : deux phases
?u=2.Ib(R~ ~ co ço + XL inço)		100. ?W
			Monophasé : phase-neutre
?u=2.Ib(R~ ~ co ço + XL inço)		100. ?U
			Triphasé
?u=v3.Ib(R~ ~ co ço + L inço)		100. ?U

R : Résistivité:

· 0,0225 Wmm2/m pour le cuivre,

· 0,036 Wmm2/m pour l'aluminium.

L : Longueur simple de la canalisation, en mètres.

S : Section des conducteurs, en mm2

Cos j : Facteur de puissance: en l'absence d'indications précises, le facteur de puissance est pris égal à 0,8 (sin j = 0,6).

X : Réactance linéique des conducteurs; en l'absence d'autres indications

X = 0,08mW/m.

IB : Courant d'emploi, en ampères.

Un : Tension nominale entre phases (Tension composée) en volts (V)

Vn : Tension nominale entre phase et neutre (Tension simple) en volts (V)

?U, ?V : Chutes de tension en volts (V) respectivement entre phases et entre phase et neutre.

5%

0%

Consommation par type d'énergie

4%

91%

Gaz naturel(CH4)

Fuel lourd (HFO) Fuel léger (LFO)

Electricité

V. RESULTATS

5.1 RESULTATS DES COLLECTES DES DONNEES ENERGETIQUES

5.1.1 C ONSOMMATION D 'ENERGIE PAR SOURCE D'ENERGIE

Les relevés effectués sur les compteurs de transfert et de dépotage de combustibles de la centrale ainsi que les relevés de compteurs de facturation nous ont permis de déterminer les différentes consommations par source d'énergie, les consommations spécifiques des mote urs ainsi que leur rendement électrique . Ces données sont contenues dans le tableau 5.1 cidessous.

Tableau 5.1 : Consommation par type d'énergie.

	Source d'énergie	Densité Kg/l	Pouvoir calorifique inférieur (PCI) MJ/Kg	Quantité consommée (t)		Tonne équivalent Pétrole (Tep)	Energies primaires
Fuel lourd (HFO)	0.958	41.05	18944,758	18186,96768
	0.832	42.56	937,2728	970,077348
	-	45.19	0	0		Energie finale
Electricité	-	-	8.69 GWh	747.38

Figure5.1 : illustration des différentes sources d'énergie.

5.1.2 R

ENDEMENT ELECTRIQUE DES MOTEURS

Le tableau ci-

dessous illustre le rendement global électrique des moteurs thermiques (groupes électrogènes) de la centrale.

Tableau 5.2 : Rendement électrique des moteurs.

	Consommation				Energie produite Tep		Rendement %	Désignation des groupes
HFO (Tep)	LFO pilot (Tep)	LFO pilot L/h	Total Tep
2404,69	15,94	21.5	2420,63	1008,66	41,67		Groupe2
2482,93	7.8	9.8	2484,11	1101,12	44,21		Groupe3
4585,66	23,48	16.3	4609,14	2071,38	44,94		Groupe4
3897,06	10,57	8.7	3907,62	1745,4474	44,67		Groupe5
3343,03	10,75	10.2	3353,78	1469,3874	43,81		Groupe6
2842,64	8,26	9.1	2850,90	1279,8606	44,89		Rendement moyen
44.03

5.1.3 D

ETERMINATION DE LA CONSOMMATION SPECIF

IQUE DES GROUPES

La figure 5.2 illustre l'évolution de la consommation spécifique des six moteurs de janvier 2011 à aout 2011. Elle varie entre 201.3 g/KWh et 196.20 KWh

Figure5.2 : Variation

de la consommation spécifique des groupes.

					310
300			Groupe1		290
270
260			Groupe2
250
240
230
220
210
					180
					170 160
			Groupe4		150
					140
					130
					120
			Groupe5		110
					100
					90
					80
			Groupe6		70
					60
					50
					40 30
			Valeur contractuelle		20
			fixe:289.02g/KWh		10
					0
mars-11 avr.-11		mai-11 juin-11 juil.-11
Mois

5.2 LE GROUPE SECOURS DE LA CENTRALE

Le tableau 5.3 montre le bilan de puissance des auxiliaires que devra supporter le groupe secours en cas de black out. Il ressort de cette étude que la puissance de la source de remplacement nécessaire est de 272.59 KVA.

Tableau 5.3: Bilan de puissance du groupe secours.

BILAN DE PUISSANCE						RECEPTEUR
PU (KW)		Pd (KW)	Ku	Pa(KW)	FAN OF HFO FEEDER PUMP1
0,09		0,09	1	0,09	HFO FEEDER POMP 1
11		22	1	22	PILOT FEEDER PUMP 1
3		3	1	3	TRACE HEATING HFO LINE
0,93		0,93	1	0,93	TRACE HEATING SLUDGE LINE
0,56		0,56	1	0,56	AUTOMATIC FILTER B14
0,09		0,09	1	0,09	SLUDGE TANK HEATER 103
3		3	1	3	SLUDGE TANK HEATER 104
3		3	1	3	SLUDGE TANK HEATER 105
3		3	1	3	PRELUBE PUMP MOTOR
30		60	1	60	CLEANE LEAKAGE FUEL PUMP MOTOR
1,1		1,1	1	1,1	GENERATOR ANTICOND HEATER
24		24	1	24	ENGINE EXHAUST GAS VENTILATION FAN 1
4		4	1	4	ENGINE EXHAUST GAS VENTILATION FAN 2
4		4	1	4	CHARGE AIR FILTER A
0,18		0,18	1	0,18	CHARGE AIR FILTER B
0,18		0,18	1	0,18	FUEL TRACE HEAT ON ENGINE
1		1	1	1	ELECTRICAL TRACE HEATING FOR PIPE RACK
1,2		1,2	1	1,2	FUEL BOOSTER PUMP
7,5		7,5	1	7,5	SLUDGE HEATING
2,4		2,4	1	2,4	MAIN FUEL HEATING
68		68	1	68	ECLAIRAGE
24		24	1	24	Total
233.23					COEFFICIENT DE SIMULTANEITE
0,85				PUISSANCE D'UTILISATION (KW)
198.24				FACTEUR DE PUISSANCE
0.8				PUISSANCE APPARENTE (KVA)
247.81				MAJORATION POUR EXTENSION ULTERIEURE
1,1				PUISSANCE APPARENTE TOTALE (KVA)
272.59

PU : puissance utile KU : coefficient d'utilisation

Pd : puissance de démarrage Pa : puissance absorbée

5.3 IDENTIFICATION DES POINTS DE SURCONSOMMATION D'ENERGIE

5.3.1 UNITE 1 ET UNITE 4 : LES BOOSTER POMPES, FEEDER POMPES ET RECHAUFFEURS ELECTRIQUES

Les boosters pompes (unité 1) et les pompes du feeder UNIT (unité4) fonctionnement de manière continue, que la centrale tourne ou non pour maintenir la pression dans le circuit de combustible et éviter la coagulation du fuel lourd. Les calculs ont été effectués sur la période allant du 15 octobre 2010 au 30 septembre 2011 pour déterminer la consommation d'énergie. Tableau 5.4: Détermination de la consommation électrique des pompes HFO et heater en Fonctionnement continu.

Période	Total d'heure de la période	Type de pompe	Puissance des pompes(KW)		Energie (KWh)	oct-10
744	Booster	6x7.5	33480		nov-10
720	Booster	6x7.5	32400		déc-10
744	Booster	6x7.5	33480		janv-11
744	Booster	6x7.5	33480		févr-11
672	Booster	6x7.5	30240		mars-11
744	Booster	6x7.	33480		avr-11
720	Booster	6x7.5	32400		mai-11
744	Booster	6x7.5	33480		juin-11
720	Booster	6x7.5	32400		juil-11
744	Booster	6x7.5	33480		Aout-11
744	Booster	6*7.5	33480		Sept-11
720	Booster	6*7.5	32400		HFO feeder pompe
8760	11	96360			Réchauffeur fuel compact Booster
8760	108.6	951336			Total0 d'énergie avant les mesures d'économie (KWh)
2 310 120

En supposant qu'à chaque fois que la centrale fut sollicitée, les groupes aient été démarrés en LFO puis basculés en HFO pour le fonctionnement normal et enfin arrêtés en LFO, nous avons recalculé la consommation de LFO ainsi que l'énergie électrique consommée par les pompes de fuel lourd. Les résultats sont consignés dans le tableau 5.6. Le temps de marche réel correspond au temps utile de fonctionnement des pompes. La consommation totale de LFO pour ce scénario est déterminée dans le tableau 5.5

Tableau 5.5 : Consommation de LFO pour les arrêts.

Désignation	Nb démarrage	Quantité de LFO consommée par arrêt (L)		Volume (L)	oct-10
1	171	171		nov-10
47	171	8037		déc-10
97	171	16587		janv-11
31	171	5301		févr-11
114	171	19494		mars-11
148	171	25308		avr-11
66	171	11286		mai-11
76	171	12996		juin-11
128	171	21888		juil-11
48	171	8208		Aout-11
47	171	8037		Sept
10	171	1710		Total de LFO consommé à chaque arrêt (L)
139 023

Tableau 5.6 Consommation électrique des pompes HFO en fonctionnement optimal.

Période	Total d'heure de la période	Durée de fonctionnement de la centrale (h)	Durée arrêt (h)		Energie (KWh)	oct-10
744	0,85	743,15	38,25		nov-10
720	116,67	603,33	5250,15		déc-10
744	283,73	460,27	12767,85		janv-11
744	47,55	696,45	2139,75		févr-11
672	186,8	485,2	8406		mars-11
744	465,7	278,3	20956,5		avr-11
720	191,02	528,98	8595,9		mai-11
744	179,79	564,21	8090,55		juin-11
720	360	360	16200		juil-11
744	96,68	647,32	4350,6		Aout-11
744	93,7	650,3	4216,5		sept-11
720	23,98333333	696,0166667	1079,25
92091,3					HFO feeder pompe
7296	2046,47333	5249,52667	22511,2067
					Réchauffeur fuel compact Booster
2046,47	221019,12				Total1 d'énergie après les mesures d'économie d'énergie (KWh)
335 621,62

5.3.2 LES RECHAUFFEURS ELECTRIQUES DES TANKS DE FUEL LOURD ET EAU HUILEUSE

Le fonctionnement des réchauffeurs est automatisé. Cette gestion est assurée par des automates de la centrale chargés de la régulation de température du fuel lourd et de l'eau huileuse des tanks. Il en résulte une consommation raisonnable d'énergie des réchauffeurs. Les températures oscillent entre deux limites : une limite supérieure faisant couper le chauffage et une limite inférieure entraînant la mise sous tension des réchauffeurs. De plus, les réchauffeurs disposent de plusieurs étages de chauffage.

5.3.3 UTILISATION DES VIREURS MOTEURS

Les différentes équipes d'exploitation virent chaque matin en raison de 10min en moyenne. D'après les documents du constructeur de la centrale, il est juste nécessaire de virer les groupes un jour sur deux. En respectant les prescriptions du constructeur, nous avons déterminé l'économie d'énergie qui aurait pu être réalisée. Soit Totale3 cette économie :

Totale2 = P1xTxN x6 Equation3

^OüP1 est la puissance d'un moteur Vireur

T la durée de l'opération

N vaut la moitié d'une année (soit 365/2 jours) Totale2 = 5.5x10/60x365/2x6

Totale2 = 1003,75 KWh

L'utilisation du vireur entraîne celle des pompes de pré graissage pour la lubrification des paliers lors de la rotation du vilebrequin par le vireur. Cela entraîne évidemment un gaspillage d'énergie exprimée par l'équation 4 ci-dessous.

Totale3 = P2xTxN x6			Equation4	^OüP2 est la puissance d'un moteur Vireur T la durée de l'opération N vaut la moitié d'une année (soit 365/2 jours) Totale3 = 30 x10/60x365/2x6

Totale3 = 5475 KWh

5.3.4 REPERCUTIONS DU COS q SUR LES PERTES D'ENERGIE

La valeur du facteur de puissance utilisé actuellement pour les groupes est de 0,9. En faisant passer cette valeur (sur le poste de travail de l'opérateur WOIS) de 0.9 à 0.98, nous avons déterminé l'économie d'énergie qui aurait pu être réalisée comme l'indique le tableau 5.7.

Tableau 5.7 : Pertes de production dues au facteur de puissance des groupes (cosq = 0.9).

	Heure de marche	Longueur (m)	Section (mm^2)	Pertes avec cosq =0,9	Pertes avec cosq =0,98		Gain (KWh)	G1
815	23,3	185	13.64	11.50	2 130		G2
885	33,2	185	20.90	17.63	3 270		G3
1615	43,1	185	47.96	40.45	7 510		G4
1357	61,4	185	58.97	49.73	9 230		G5
1171	71,3	185	58.75	49.55	9 200		G6
1016	81,2	185	58.36	49.21	9 130		Total 4 (KWh)
40 500

L'annexe VII illustre la partie du WOIS servant au réglage du facteur de puissance des groupes générateurs de la centrale.

5.3.5 LA CLIMATISATION

La climatisation de la centrale est l'un des points de consommation d'énergie. Le calcul des charges est la première étape pour maîtriser la consommation et adapter la puissance installée aux besoins de climatisation. Les résultats obtenus par la méthode simplifiée de calcul des charges sont consignés dans les tableaux 5.8 et 5.9 ci-dessous.

Tableau 5.8 : Charges thermiques du bloc administratif.

Poste

Charges thermiques

unités

Quantité

facteur

Puissance

1	Vitrage	à l'ombre			m^2			0,608			50				30,4
		m^2			76,5			180			13770
		m^2			0			135			0
		m^2			0			90			0
2 Murs extérieurs
Ensoleillés, isolés				m^2			235,7585			9				2121,8265

5

Plancher

0

7

0

m²

isolé

10

m²

258,5838

2585,838

Non isolé

		Ensoleillé, non isolés	m^2	0	23		0
		m^2	0	7	0
		m^2	0	12	0
3 Cloisons m^2 0 10 0

								4
Plafond ou toit		Isolé	m^2	258,5838	5	1292,919
			m^2	0	12	0
			m^2	0	10	0
			m^2		24	0

							6
Renouvellement d'air		m^3/h	75	4,5	337,5

Vitrage Cloisons

Occupants Appareils électriques éclairage

Plancher

1%

Déperdition totale du bloc administratif

11%

5%

10%

0%

8%

14%

Murs extérieurs Plafond ou toit

Renouvellement d'air

51%

7

Occupants		nb		20		144		2880

8	Appareils électriques éclairage	nb. Pu	3750	1		3750

Puissance à installer (KWh)		26768,4835

Figure 5.3 : illustration des déperditions au bloc administratif.

Tableau 5.9 : Charges thermiques du Workshop.

Poste

Charges thermiques

unités

Quantité

facteur

Puissance

0

50

0

9,156

0

0

180

135

90

1648,08

0

0

	à l'ombre	m^2
		m^2
	Ensoleillé avec stores	m^2	1
Vitrage	intérieurs
	Ensoleillé avec stores extérieurs	m^2

212,844

9

1915,596

0

23

0

0

0

7

12

0

0

0		10	351
5		0
12		0
10		0
24

0

1755

0

0

0

2

Murs
extérieurs

Ensoleillés, isolés

Ensoleillé, non isolés

Non ensoleillés, isolés

Non ensoleillés, non isolés

m²

m²

m²

m²

3

Cloisons

m^2

Isolé

m^2

Non isolé

m^2

4

Plafond ou toit

Sous toit isolé

m^2

Sous toit non isolé

m²

								5
Plancher		isolé	m^2	0	7	0
			m^2	351	10	3510

6 Renouvellement d'air m³/h 75 4,5 337,5

7	Occupants	nb	20	144		2880	8
Appareils électriques éclairage	nb. Pu	1250	1	1250

Puissance à installer

13296,176

AUDIT ENERGETIQUE INDUSTRIEL SUR LA CENTRALE THERMIQUE TRI-FUEL DE CONTOURGLOBAL

Figure 5.4

: illustration des déperditions au workshop.

3%

22%

26%

9%

5.3.6 L'ECLAIRAGE

Les mesures effectuées dans tous les endroits de la centrale sont contenues dans le tableau 5.10.

Tableau5.10 : mesure de l'éclairement de la centrale.

Code Zone	Zone	Valeur mesurée (Lux)			Moyenne(Lux)
A101
salle de conférence	679	805	635	706,3333			A102
Bureau du DG	840	1230	1020	1030			A103
CFO office	650	214	695	519,6667			A104
Maintenance	854	1029	921	934,6667			A105
Opération	725	694	405	608			A106
Buyer'office	1269	1480	1440	1396,333			A107
HSE	642	1059	760	820,3333			A108
WARTSILA office	1012	1575	933	1173,333			A109
Kitchnette	1016	305	322	547,6667			A110
Gard house	790	1770	1690	1416,667			A111
Spare	578	650	465	564,3333			A112
visitor office	1108	1480	1968	1518,667

35

Koété Agbélénko NIKOUEGAN Promotion 2010-2011 Date de Soutenance

A113	Administrative office	336	736	932	668		500	A114
Files room	312	440	360	370,6667	150-200		A115
WC	18	35	29	27,33333	150-200		A116
CCB	54	105	132	97	150-200		A117
WC	122	56	103	93,66667	150-200		A118
Coridor	500	628	260	462,6667	150-200		A119
WC	64	49	44	52,33333	150-200		A120
Server Room	30	42	53	41,66667	150-200		A121
Corridor	105	56	122	94,33333	150-200		A122
WC	54	103	122	93	150-200		A123
Corridor	157	457	240	284,6667	150-200		A124
Reception area	330	226	570	375,3333	150-200		SALLE DE CONTROL
201
Stairs	140	198	125	154,3333	150-200		202
Corridor	555	538	325	472,6667	150-200		203
WC	39	35	17	30,33333	150-200		204
WC	102	55	123	93,33333	150-200		205
Canteen	1244	916	582	914	150-200		206
CCB	102	54	140	98,66667	150-200		207
Office	418	849	464	577	150-200		208
Office	765	867	847	826,3333	150-200		209
Control room	856	615	642	704,3333	150-200		210
Battery room	360	417	185	320,6667	150-200		MV/LV ROOM AND OTHER ROOMS
103
Switchgear Room	356	136	275	255,6667	250		104
Changing Room	375	406	285	355,3333	150-200		109
Station Transformer Room	284	330	290	301,3333	150-200		107
WC	55	102	122	93	150-200		108
WC	56	102	122	93,33333	150-200		workshop &Warehouse
O1
Main Workshop	425	451	357	411	300		O2
Warehouse	454	410	398	420,6667	150-200		O3
Office	595	580	689	621,3333	500

O4	Electric Workshop	545	895	746	728,6667		300	O5
Tool Store	146	220	173	179,6667	150-200		O6
Fuel Workshop	147	225	160	177,3333	300		O7
CCB	54	102	122	92,66667	150-200		O8
Office	1059	930	548	845,6667	500		O9
Office	1446	740	520	902	500		10
Corridor	640	751	545	645,3333	150-200		11
Changing Room	572	400	570	514	150-200		12
Office	621	825	843	763	500		13
WC	53	103	124	93,33333	150-200		aire de dépotage
Fuel unloading pumps	260	204	210	224,6667	150-200
Feeder and transfert unit	361	240	317	306	150-200		SALLE DE COMPRESSEURS
105
Stairs	106	104	263	157,6667	150-200		106
Starting and Working Air Room	392	331	500	407,6667	150-200		SALLE SEPARATEUR HFO
101
Incinarator Room	265	164	136	188,3333	150-200		102
Fuel treatment	493	357	175	341,6667	150-200		SWITCHYARD BUILDING
SW101
Swichyard Room	370	455	275	366,667	150-200		GUARD HOUSE
Guard Room	1015	816	1030	953,667	500
WC	158	190	200	182,667	150-200		GPRS
401
Boiler Room	240	254	272	255,3333	150-200		402
Gaz Station	220	350	250	273,3333	150-200		403
Electric Room	290	280	267	279	150-200

-	EX Classified	307	313	258	292,6667		150-200	SALLE DES MACHINES
101
Engine Hall	165	135	144	148	150-200
Lay-down Area	341	455	459	418,3333	150-200
Engine Side Step 1	105	106	177	129,3333	150-200
Engine Side Step 2	206	544	534	428	150-200		102
Auxiliary Hall	60	64	103	75,66667	150-200		OUTDOOR LIGHTING
Administration Building	89	64	59	212	20
Guard House	34	30	32	96	20
Storage Tank Area	66	117	250	433	20
Workshop and Warehouse	138	140	61	339	20
GPR Station	41	50	110	201	20
y Tank Area	78	80	81	239	20
Fuel Treatment House	88	127	32	247	20

5.4 DETERMINATION DE L'ECONOMIE D'ENERGIE

L'économie d'énergie réalisée sur les différents systèmes de la centrale est déterminée par l'équation 5 ci-dessous.

E= Total0- Total1 + Total2+ Total3+ Total4 Equation5

E= 2 310 120-335621,6267 +1003,75+5475+40500

E = 2021477,123 KWh

5.5 LES CONTRAINTES DES DERIVATIONS ELECTRIQUES (HTA ET BT)

5.5.1 LE POSTE DE LIVRAISON HTB/HTA

Le poste de livraison HTB de la centrale est alimenté par une seule source, soit la VRA

(L 100 AKOS 1 ou L 110 AKOS 2) soit la TCN (L 120 MOM 1 ou L 130 MOM2), venant directement du jeu de barre bouclé de la CEB situé au poste de Lomé AFLAO (confère annexe 1). Nous avons également noté que les deux sources sont à chaque fois présentes sur le jeu de barre 161KV de CGT.

5.5.2 LE DESEQUILIBRE

Les intensités qui ont été mesurées par les relais (VAMP 140) placés sur les jeux de barres HTA de départ/arrivée, par phase sur le réseau 15 kV triphasé de l'ossature principale sont présentées dans les tableaux 5.11 et 5.12 ci dessous. Nous avons fait les relevés sur 7 jours avec les 6 groupes sur le réseau (centrale à 100% de ses potentialités) afin d'avoir tous les principaux auxiliaires en marche et ainsi recueillir des résultats solides et objectifs.

Tableau 5.11 : Déséquilibre calculé en HTA.

Intensité	Jour1	Jour2	Jour3	Jour4	Jour5	Jour6		Jour7	Phase 1(A)
90	94	90	89	97	91	92		Phase2(A)
89	91	88	88	96	91	92		Phase3(A)
91	93	91	91	99	93	95		Déséquilibre
1.111%	1.438%	1.486%	1.865%	1.712%	1.454%	1.438%

Tableau 5.12: Déséquilibre calculé en BT.

Intensité	Jour1	Jour2	Jour3	Jour4	Jour5	Jour6		Jour7	Phase 1(A)
3346	3026	3342	3322	3606	3399	3447		Phase2(A)
3310	2960	3279	3287	3591	3408	3440		Phase3(A)
3426	3081	3407	3403	3702	3470	3544		Déséquilibre
1,944	1,941	1,924	1,967	1,899	1,294	1,926

5.5.3 DETERMINATION DU DESEQUILIBRE SUR LES PRINCIPAUX MOTEURS ASYNCHRONES

A l'aide de voltmètre, nous avons déterminé les tensions sur les principaux moteurs asynchrones de la centrale et ainsi calculé le déséquilibre et pertes d'énergie subi par ces derniers. Les résultats sont contenus dans le tableau 5.13 ci-dessous.

Tableau 5.13 : Déséquilibre de tension des principaux moteurs asynchrone de la centrale.

Désignation	V1 (V)	V2 (V)	V3 (V)	Déséquilibre	Pertes (%)		Echauffement (%)	HFO feeder
235,8	235,3	235,6	0,21	0	0		HFO Transfert pompe
235,6	236,3	235,3	0,42	0	0		Booster pompe
236,6	236,6	236,7	0,04	0	0		Radiateur
230	231	230	0,08	0	0		Compresseur air instrument
236,8	236,9	237	0,08	0	0		Compresseur air de démarrage
237,9	238,1	238,4	0,20	0	0		Séparateur HFO
235,8	236,7	237,7	0,80	0	0		Pompe de pré graissage
236,1	236,4	236,6	0,21	0	0

5.5.4 LES TENSIONS HARMONIQUES

Grâce aux données sur les tensions de phase relevées sur le WISE (voir annexe3), nous avons pu déterminer les tensions harmoniques. Les résultats sont contenus dans le tableau 5.14 cidessous.

Tableau 5.14 : Les tensions harmoniques mesurées.

Harmoniques Impairs	Tension relative (%)	Harmoniques impairs multiple de 3	Tension relative %	Harmoniques pairs		Tension relative %	5
2,045	3	0,475	2	0		7
1,144	9	0	4	0		11
0,094	15	0,094	4-24	0		13
0,381	21	0	-	-		17
0	-	-	-	-		19-25
0	-	-	-	-

La figure5.5 ci-dessous illustre la comparaison entre les valeurs des tensions harmoniques mesurées et les valeurs limites applicables au Togo selon le RSC.

Valeurs des har

monique

s

4

0

7

6

5

3

2

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Numéros d'harmonique

Figure 5.5 : Comparaison entre les harmoniques mesurés et harmoniques normalisés.

5.5.5 LES CHUTES DE TENSION

Le résumé des différentes chutes de tension au sein de la centrale est présenté dans le tableau 5.15 ci dessous. Le schéma unifilaire ayant servi de base est en annexe 4. La chute maximale de tension pour les forces motrices en bout de ligne est estimée à 1.28%.

Tableau 5.15 : Chutes de tension sur le réseau électrique de la centrale.

	Désignation de l'armoire	Tension de Départ (V)			Tension Arrivée (V)			Chute de tension %	Chute admissible de tension (%)		Schéma unifilaire (BT) de la centrale
		V2	V3	V1	V2	V3
	0,05% 7.95% 7.95% 7.95%
BJA041	245,8	245,2	246	236,6	235,7	236,2	1,28
	246,5	245,5	246	237,1	236,1	236,3	1,28
	245,5	245,8	246,2	237,1	236,4	237	1,22
	239,1	239,1	239	236,4	236,3	236,8	0,35
	242,1	242,1	242,7	237	236,7	237,1	0,73
	240,8	240,1	240,7	236,7	236,7	237,5	0,49
	237,1	236,1	236,6	236	235	234.3	0.42
	239,8	238,8	236,8	239.3	238	236.4	1.2
	236,5	236,3	236,4	236	236	235.7	0.13
BFA904	236.7	236	236.7	234.8	235.2	235.8	0.15
	236.7	236.5	237	236.6	236.5	236.5	0.14
	236.9	238	238	236	236.1	236.6	0.2
	234	235	235	228	228	229	1.1
	234,5	236	235,9	234,3	236,6	236,2	0.97
	237.7	237.7	237.8	236.2	237.2	237.2	0.96
	237	236	237	236.6	236.7	237.2	1.04
BJA011	245,2	245,2	245,5	235,7	236,1	236,6	1,24
	244,6	244,8	244,9	235,7	236	236,5	1,18
	243,8	244,6	245	235,5	236	236,5	1,15
	241,8	242	242	235	236	236,6	0,83
	240,8	242	242	235	236	236,6	0,79
	241,4	242	242,2	235,9	236,3	236,6	0,77
	235,2	236,5	236,9	234.2	233.3	235.1	0.6
	235,5	236,4	237	234,5	233,3	235,1	0,8
	236,1	236,7	237,1	235,1	234,7	236	0,55

VI. DISCUSSION ET ANALYSES

6.1 RENDEMENT DES MOTEURS

Le rendement théorique d'un moteur thermique (moteur Diesel 4 temps) est de 45% en moyenne. Les six moteurs ont chacun un rendement admissible, avec un rendement électrique moyen de la centrale estimé à 44.03 %. Néanmoins il convient de souligner le rendement du groupe 1, rendement inférieur à la moyenne à cause de la consommation de LFO pilot très élevée soit 21.55 L/h. la consommation moyenne est de 12.621 L/h. Le LFO pilot joue le rôle de bougie dans les moteurs Wärtsilä W18V50DF, en amorçant l'allumage lorsque le piston arrive au point mort haut dans le cylindre. Cette consommation excessive du groupe1 (par rapport aux autres moteurs) peut s'expliquer de trois manières :

· Le compteur du LFO pilot est défectueux et réalise de mauvaises mesures,

· Les vannes d'admission de LFO pilot sont défectueuses,

· Les injecteurs de fuel pilot sont défectueux.

6.2 LE POSTE DE LIVRAISON HTB/HTA

L'analyse du fonctionnement du poste de livraison HTB/HTA a révélé une sous exploitation de ces potentialités, c'est-à-dire en configuration double antenne- double jeux de barres avec deux sources différentes d'alimentation. En effet, il est possible d'avoir à la centrale (lorsque celle-ci est en stand by ou non) les deux sources (la VRA et la TCN) sur lesquelles les groupes générateurs se couplent, ce qui réduirait considérablement le temps que la centrale met pour secourir le réseau en cas de black out partiel (soit perte de la VRA ou soit de la TCN) car la reprise des auxiliaires de la centrale se ferait beaucoup plus aisément et plus rapidement. Pour ce faire, les actions à effectuer au poste de livraison sont les suivantes :

· S'assurer de la présence des sources VRA et TCN,

· Fermer le disjoncteur CB300 situé entre la L100 et la L110,

· Ouvrir le disjoncteur CB310 situé entre la L 100 et la L 120,

· Fermer le disjoncteur CB 320 situé entre la L 120 et la L130,

· Fermer le disjoncteur CB330 situé entre la L130 et la L140,

· Ouvrir le disjoncteur CB340 situé entre la L140 et la L150 alimentant CONTOURGLOBAL,

· Alimenter la L150 de CONTOURGLOBAL en fermant les disjoncteurs CB400, CB410, CB 420 et CB430.

L'annexe 1 illustre les équipements mentionnés dans plus ci-dessus.

6.3 LES CONTRAINTES DES DERIVATIONS ELECTRIQUES (HTA ET BT)

6.3.1 LE DESEQUILIBRE

Nos relevés ont révélé que la phase 3 est plus chargée que les phases 1 et 2. Cela engendre un taux de déséquilibre proche de la limite admissible de 2%. La valeur maximale est de 1,967% calculée lorsque la Centrale était couplée sur la TCN. En revanche, le minima fut déterminé avec la VRA, et justifie la qualité de la VRA par rapport à la TCN qui est une source de tension fortement polluée (confère les tableaux .1 et .2 du précédent chapitre).

6.3.2 DETERMINATION DU DESEQUILIBRE SUR LES PRINCIPAUX MOTEURS ASYNCHRONES

Le taux de déséquilibre de tension sur les moteurs asynchrones de la centrale varie entre 0.08% et 0.8%. Ces valeurs sont dans l'ordre de l'admissible qui est de 2% et n'engendrent pas de pertes d'énergie ni d'échauffement supplémentaire comme l'indique l'annexe II.

6.3.3 LES TENSIONS HARMONIQUES

Les mesures des harmoniques réalisées lorsque la centrale est alimentée par la TCN (source de tension de moindre qualité par rapport à la VRA) nous ont donné des valeurs admissibles vis-à-vis du RSC. Aucun harmonique n'est au-delà de la valeur règlementaire limite.

6.3.4 LES CHUTES DE TENSION

La chute de tension relative, maximale calculée en bout de ligne est de 1.28%. Cette valeur est en deçà de la valeur limite de 7.95% admissible pour les installations alimentées par transformateur privé. La valeur de chute de tension obtenue se justifie également par le fait que le taux de déséquilibre est normal comme nous l'avons démontré au 6.2.1. Cela montre que les deux paramètres sont intimement liés. Plus le taux de déséquilibre augmente, plus la chute de tension augmente et plus les moteurs et équipement alimentés par ce réseau s'échauffent engendrant des pertes excessives d'énergie comme le montre l'annexe VII.

6.3.5 CALCUL DES ECONOMIES D'ENERGIE

A. CLIMATISATION

Informer et sensibiliser les usagers des deux blocs inoccupés(le workshop et le bloc administratif) de la centrale la nuit de 19h à 7h sur la nécessité d'arrêter les climatiseurs en quittant les bureaux, de fermer portes et fenêtres en période de climatisation.

Les Ratios de consommation d'énergie R en kWh/m²/an du bloc administratif et du workshop sont très élevés. Au bloc administratif nous avons _Rad= 292KWh/m²/an et au workshop nous avons trouvé _Rwshop= 250.82KWh/m²/an alors que la référence pour les petits immeubles de bureaux de la taille du workshop et le bloc administratif est fixée à 150KWh/m²/an.

B. LES POMPES HFO ET LES RECHAUFFEUR DE HFO DU COMPACT BOOSTER

Il résulte de nos études que les pompes HFO et les réchauffeurs du compact BOOSTER sont surexploitées et engendrent des surcoûts de fonctionnement. La centrale a effectivement tourné pendant 2046,47 h ; mais les pompes et réchauffeurs sont restés en marche 8760h (soit 1 an d'exploitation). La centrale de CONTOURGLOBAL est une centrale de crête et de secours du réseau, l'étude de la demande durant les douze derniers mois permet d'avoir une idée de la demande et d'éviter de faire tourner certains auxiliaires qui ne le nécessiteraient pas. Faire fonctionner les pompes BOOSTER et les réchauffeurs du compact BOOSTER de manière optimale ferait gagner en énergie la centrale jusqu'à 22.54% des consommations totale actuelle soit 1 974,498 MWh/an soit 169.81 tep/an. En contrepartie une augmentation de la consommation de LFO de 139 023 L/an serait nécessaire.

C. REPERCUTIONS DU COS q SUR LES PERTES D'ENERGIE

Le facteur de puissance du réseau est 0.98, alors que les groupes générateurs de CONTOURGLOBAL se synchronisent sur ce dernier avec un facteur de puissance de 0,9. Les AVR (Automatic Voltage Regulator) présents dans les armoires de contrôle des six groupes sont capables d'ajuster le facteur de puissance à 0.98 en fonctionnement automatique lorsque la consigne est donnée sur le poste de travail de l'opérateur. En effet les AVR disposent de régulateur PID qui se charge de faire fonctionner le groupe générateur à la valeur de consigne donnée par l'opérateur. De plus en étant plus proche du facteur de puissance du réseau, nous gagnerons sur le temps mis pour synchroniser les groupes sur le réseau.

En ayant fait fonctionner les groupes du 15 octobre 2010 au 31 juillet 2011 avec un facteur de puissance de 0.9, les pertes joule engendrées ont été estimées à 40 500 KWh (tableau 5.10).

6.4 LE GROUPE SECOURS DE LA CENTRALE

Il ressort de cette étude que la puissance maximale que la source de remplacement supporterait est de 272.59 KVA en cas de black out (black out la nuit). A cette charge, s'ajoute la charge des réchauffeurs des tanks d'eau huileuse des séparateurs de fuel lourd (3x3KW), ainsi que la charge des réchauffeurs d'anti-condensation soit 2.4 KW. Nous arrivons à une charge de 283.99 KW.

Le délestage automatique des charges non essentielles par des relais à minimum de tension installés sur les armoires est une solution suffisante et donc un remplacement du groupe secours de 375KVA/300KW avec une possibilité de surcharge de 10% n'est plus nécessaire.

6.5 LA CONSOMMATION SPECIFIQUE DES GROUPES

La valeur des consommations spécifiques des six moteurs varient de 196.20 g/KWh à 198.16 g/KWh en moyenne. Le groupe1 possède la meilleure valeur de consommation (196.2g/KWh). Cela s'explique par le fait que c'est le groupe qui a de moins fonctionner soit 815 heures de marche en tout fin septembre 2011. Le groupe3 a une consommation spécifique de 198.16g/KWh en moyenne. C'est le groupe qui a le plus tourné (il a rencontré plus de problèmes que les autres groupes) et a déjà subit les maintenances de 500heures, 1000heures et 1500heures. Il avait 1665 heures de marche à son compteur fin septembre 2011. En janvier 2011 sa consommation spécifique était estimée à 199.74g/KWh. De janvier à septembre 2011, le groupe 3 a subit les maintenances préventives de 1000heures et 1500heures qui ont fait baisser la consommation du groupe à 198.18g/KWh montrant ainsi toute l'importance de ces interventions. La consommation spécifique des six moteurs après un an de fonctionnement est largement inférieure à la valeur contractuelle qui est de 0.3L/KWh soit 287g/KWh en prenant 958Kg/m³ comme masse volumique du fuel lourd. Nous rappelons ici que la limite supérieure que le management de la centrale s'est fixée est de 210g/KWh.

VII. CONCLUSION

Notre étude s'est déroulée dans la centrale thermique de CONTOUGLOBAL-Togo raccordée au réseau électrique national par le poste de livraison HTA/HTB de Lomé port. Elle avait pour objectif l'optimisation des systèmes de production de la centrale de CONTOURGLOBAL -Togo, il s'agissait de décrire le fonctionnement actuel de la centrale, de localiser les point de gaspillage d'énergie et de proposer les solutions pour remédier aux problèmes, d'utiliser de manière optimale le poste de livraison HTA/HTB de mesurer les performances techniques actuelles, de vérifier le respect des prescriptions techniques relatives aux installations électriques et d'analyser des performances d'exploitations des ouvrages .

Ainsi, l'utilisation du poste HTA/HTB a été vérifiée, les harmoniques de tension et de courant ont été déterminés, les chutes de tension et les déséquilibres de courant / tension ont été calculés et comparés aux valeurs règlementaires

Aujourd'hui, l'audit que nous avons réalisé à montré qu'il est possible de réaliser des économies d'énergie sur le processus de production de 2021477,12 KWh, soit 23.08% de la consommation totale de la centrale. De plus, les différentes mesures d'éclairement réalisées à l'aide du luxmètre dans les bureaux et ères de circulation nous ont montré un surdimensionnement de l'éclairage.

Le Togo a une consommation annuelle de 104 KWh/habitant c'est plus de 19437 d'habitants qu'il serait possible d'alimenter avec la proposition de réduction de consommation que nous avons réalisée.

Les données utilisées dans cette recherche ont été obtenues grâce aux relevées de certains paramètres électriques sur une durée donnée, à l'analyse des fiches d'exploitation et de maintenance sur le poste de travail de l'opérateur WOIS et sur le WISE

L'analyse des résultats montre que l'utilisation du poste de livraison HTA/HTB en mode alimentation de la centrale ne permet pas de reprendre rapidement le réseau en cas de black out partiel (perte soit de la VRA soit de la TCN). La consommation spécifique des moteurs est très bonne et est inférieure à la valeur limite de 210g/KWh comme consigne d'exploitation. Cela est dû à la faible heure de marche mais aussi au travail des équipes d'exploitation et de maintenance. De plus, les conditions climatiques (température de l'air

ambiant, humidité relative) sont dans les plages admissibles pour un bon fonctionnement des moteurs de la centrale. Ces paramètres sont constamment scrutés par les opérateurs sur leurs poste de travail WOIS.

Les prescriptions électriques par rapport au déséquilibre, chute de tension et harmoniques sont parfaitement respectées. Mais, nous avons remarqué que la phase 3 et 1 sont plus chargées que la phase2.

Le groupe secours est parfaitement adapté à la reprise des auxiliaires nécessaires au démarrage d'un groupe et ne nécessite donc pas d'être remplacé par un autre groupe plus puissant. Les pertes d'énergies méritent d'être prises en compte en vue de leur réduction étant donné que les mesures à appliquer pour arriver à cette fin sont à coûts nuls pour la centrale.

VIII. RECOMMANDATIONS - PERSPECTIVES

Compte tenu de l'importance de l'électricité dans le développement socio -économique des Etats, dans la lutte contre la pauvreté, et le coût de revient de l'énergie étant relativement élevé, la lutte contre toute forme de gaspillage est à promouvoir. Chaque KWh gaspillé peut être plus utile ailleurs surtout pour les pays comme le Togo où le taux d'électrification ainsi que l'intensité énergétique sont faibles.

Faire fonctionner les pompes HFO du booster unit ainsi que leur réchauffeur de manière continue alors qu'il n'en n'est pas nécessaire dans la plupart du temps est une forme de gaspillage de l'énergie. En plus de cela, les pièces mécaniques sont plus vite usées et engendrent des frais de maintenance diverses.

Une étude de la demande est à réaliser afin d'avoir le tableau des demandes du réseau afin que le management puissent réaliser les prévisions quant à ce qui concerne le fonctionnement des auxiliaires et ainsi réduire les consommations inutiles d'énergie.

Une concertation avec la CEB pour une utilisation plus performante du poste de livraison HTB/HTA est nécessaire pour que la centrale de CONTOURGLOBAL puisse mieux combler les attentes du réseau surtout lors des pertes partielles des lignes de transport donnant lieu à des black out partiels.

Accéder à l'énergie est une nécessité et une bonne chose pour un pays, y accéder tout en respectant la nature pour les générations futures est encore meilleur. Depuis la mise en marche de la centrale (depuis le commissioning débuté en juillet 2010) la centrale a produit au total 100,9058 GWh (de juillet 2010 à Aout 2011) soit une équivalence carbone de 89 906,26

Tonne CO2 rejetée dans l'atmosphère. Pour réduire cet impact négatif sur l'environnement, CONTOURGLOBAL peut initier une politique de compensation carbone qui consistera à réduire ses émissions de CO2 en réalisant la capture et la séquestration du carbone en un autre lieu à travers le reboisement.

Le principe sous-jacent étant qu'une quantité donnée de CO2 émise dans un endroit peut être « compensée » par la réduction ou la séquestration d'une quantité équivalente de CO2 en un autre lieu. Ce principe de « neutralité géographique » est au coeur des mécanismes mis en place par le Protocole de Kyoto.

IX. BIBLIOGRAPHIE

[1] World Energy Outlook 2007

[2] Schneider Electric mai 2010 [l'accès à l'énergie]

[3] http://perspective.usherbrooke.ca/bilan/servlet/BMTendanceStatPays?langue=fr&codePays=T GO&codeStat= EG.USE.ELEC.KH.PC&codeStat2=x

[4] Contrat de performance 2009/2013 entre la CEET et l'Etat Togolais

[5]Catalogue constructeur sur le HV

[6] Cours 2IE : Electrification industrielle, conception des réseaux électriques industriels

[7] Norme NF EN 50160

[8] Cours 2IE, chute de tension

[9] Ours 2IE, audit énergétique

[10] Catalogue constructeur groupe secours

[11] Concepts et stratégies de mise en oeuvre de Daoud Aït-Kadi, PHD, Ing, Professeur titulaire Département de génie Mécanique, Université Laval

[12] Cours maintenance des équipements de GOUNDIAM Madi Yassa Enseignant chercheur au 2iE

[13] ARRETE_N_019-MME-MEF-MPRPDAT-MCPSP_du_26-11-10[1]

X. ANNEXE

Annexe I : Schéma du poste de livraison HTB/HTA de la centrale alimenté par le jeu de barres bouclées de Lomé AFLAO

Annexe II : Mode d'utilisation actuelle du poste de livraison HTB/HTA

Annexe III : Mesure des tensions et courants d'harmonique

Annexe IV : Schéma unifilaire de la centrale.

0 2 3,5 5

Déséquilibre %

30

25

Pertes d'energie %

20

15

10

5

0

0 2 3,5 5

Déséquilibre %

140

Augmentation d'echauffement %

120

100

80

60

40

20

0

Annexe V: Pertes d'énergie/échauffement en fonction du taux de déséquilibre

Valeur du déséquilibre(%)	0	2	3.5	5
Courant statorique (A)	In	1.01x In	1.04x In	1.075x In
Augmentation des pertes	0	4	12.5	25
Echauffement (%)	100	105	114	128

Annexe VII: Réglage du facteur de puissance