Le débit d’arrivée des eaux dans un poste est rarement égal au débit maximal des pompes. Plutôt que de les faire fonctionner à pleine puissance sur un temps réduit, pourquoi ne pas utiliser un débit plus faible, mais plus longtemps ?
Avec un variateur de fréquence piloté par une sonde de niveau 4–20 mA, la pompe s’adapte automatiquement au débit entrant. C’est une solution de réduction énergétique importante, souvent sous-estimée.
Nous allons l’illustrer à travers un cas théorique simplifié, afin de montrer l’intérêt énergétique d’un variateur de fréquence piloté par une sonde 4–20 mA.
Imaginons un poste de relevage qui reçoit des effluents urbains à renvoyer vers la station d’épuration. La plage de débit varie entre 200 et 600 m³/h.
La courbe de réseau (reproduite sur le graphique ci-dessus) nous montre les valeurs de HMT et de rendement pour les différents débits réalisés par la pompe.
Prenons trois points de fonctionnement :
À première vue, faire fonctionner la pompe à 600 m³/h semble offrir le meilleur rendement (79 %), bien supérieur aux 64 % obtenus à 200 m³/h. Ne serait-ce donc pas plus judicieux ?
Le rendement hydraulique est bien sûr un élément important à prendre en considération dans le choix d’une pompe, mais n’oublions pas que les pertes de charge n’évoluent pas de façon linéaire. Elles évoluent au carré de la vitesse d’écoulement. Et c’est là que se situe le gain énergétique.
Si nous devons relever 200 m³/h dans notre poste de relevage, cette pompe va devoir fonctionner 20 min (1/3 du temps) à 600 m³/h ou 40 min (2/3 du temps) à 300 m³/h.
Il s’agit d’un exemple théorique, sans tenir compte des phases de démarrage et d’arrêt, qui engendrent des intensités de pointe et des sollicitations mécaniques supérieures à celles d’un fonctionnement en continu.
Nous ne tenons pas non plus compte du rendement électrique du moteur, légèrement plus élevé à pleine puissance qu’à mi-puissance.
Si la pompe est équipée d’un moteur de 45 kW‑4P IE4, son rendement sera de 95,4 % pour 100 % de charge et de 94,2 % à mi- charge.
À 600 m³/h, la consommation à l’arbre de la pompe sera de :
600 × 20 / 367 × 0,79 = 41,39 kW pendant 20 min, soit 13,8 kWh
À 300 m³/h, la consommation à l’arbre de la pompe sera de :
300 × 12,5 / 367 × 0,74 = 13,81 kW pendant 40 min, soit 9,2 kWh
À 200 m³/h, la consommation à l’arbre de la pompe sera de :
200 × 11 / 367 × 0,64 = 9,36 kW pendant 60 min, soit 9,36 kWh
On voit donc que, dans l’exemple théorique étudié, faire fonctionner la pompe à un débit plus faible pendant une durée plus longue permet un gain d’environ 30 % sur l’énergie consommée par le poste de relevage.
La possibilité de lisser le débit généré par une pompe de relevage grâce au pilotage d’un variateur de fréquence sur une hauteur de consigne va permettre de réduire sensiblement la consommation énergétique du groupe de pompage.
Même si le rendement hydraulique de la pompe est plus faible pour un débit réduit, les pertes de charge générées à ce débit seront beaucoup plus faibles.
Et ce n’est pas tout, puisque l’utilisation d’un variateur de fréquence et d’une sonde de niveau 4–20 mA permettra de réduire le nombre de démarrages et d’arrêts des pompes : moins de sollicitations mécaniques, moins de temps de décantation dans la cuve, et suppression des intensités de démarrage.
Les avantages sont donc nombreux et variés. Pensez-y lorsque vous dimensionnerez, installerez ou rénoverez un poste de relevage.
Dans le cas d’une réhabilitation d’un poste existant ou lorsque seul un regard est disponible, la station “hors sol” permettra de mettre en oeuvre la solution de pompage au débit et à la pression que requiert l’application, sans devoir changer le génie civil en place.
Le travail au sein d’un poste de relevage urbain d’eaux usées requiert des habilitations particulières, des interventions de curage régulier, des moyens de levage ponctuels… Une station “hors sol” avec des pompes auto-amorçantes directement en ligne sur la canalisation vous évite un contact avec l'effluent et les odeurs qui s’en dégagent.
