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Le Cyclotron de l’UCLouvain moins énergivore grâce à des variateurs de fréquence

Construit entre 1970 et 1972, le Cyclotron fut le tout premier bâtiment achevé de Louvain-la-Neuve. Pour son bon fonctionnement, l’accélérateur de particules qu’il abrite nécessite une grande capacité de refroidissement. En régulant le système de refroidissement, le Centre de Ressources du Cyclotron (CRC) de l’UCLouvain est en passe d’économiser environ 400MWh d’électricité par an. L’investissement en matériel sera ainsi récupéré en une seule année…

Laurent Standaert, responsable du volet « physique » du Cyclotron, a ouvert les entrailles du Cyclotron pour le magazine Cebeo Industry. Mis en service en 1972 et appelé Cyclone par les intimes, le cyclotron étonne par sa polyvalence, ses capacités intactes après 50 ans de bons et loyaux services, ainsi que par le look vintage de sa salle de commande. Après avoir longtemps été utilisé pour la recherche en physique nucléaire, le cyclotron se distingue aujourd’hui dans deux principaux domaines d’application, qui assurent sa pérennité : le test de composants électroniques pour l’industrie spatiale d’une part, la production de membranes microporeuses utilisées entre autres par le secteur de la biologie d’autre part.


Projet de rénovation

Laurent Standaert : « Nous avons besoin d’une grande capacité de refroidissement pour évacuer la puissance thermique générée essentiellement au niveau des électroaimants de l’accélérateur. Le système de refroidissement a été rénové une première fois au début des années 80, et nous avons souhaité dès le départ être en mesure d’entretenir les installations avec nos propres techniciens, ce qui explique une certaine frilosité de notre part par rapport à la nouveauté. Nous visons la fiabilité avant tout. Les coûts de l’énergie ne cessant de grimper, nous avons récemment lancé un programme de rénovation par phases, en commençant prudemment par une première pompe. Très satisfaits du résultat, nous avons alors très rapidement généralisé la rénovation à l’ensemble de l’installation. »

Le cyclotron fonctionne environ 10 mois par an, 24h sur 24, 5 jours par semaine. Quand il est à l’arrêt, par exemple le week-end, une certaine puissance thermique reste à évacuer, les pompes tournant alors à vitesse réduite, jusqu’à un quart de leur vitesse nominale. Avant la rénovation, aucune régulation n’existait, si bien que les pompes tournaient en permanence à leur vitesse nominale.

 

Economies substantielles

Pour permettre une telle régulation, le CRC a fait appel à CEBEO afin de lui fournir plusieurs variateurs de fréquence SINAMICS G120 de SIEMENS, ainsi que l’ensemble du matériel électrique connexe : armoires, disjoncteurs, … Entièrement montée en interne par les techniciens du CRC, l’installation est en fonctionnement depuis janvier 2020. La première année de fonctionnement ayant été fortement chahutée par la pandémie de coronavirus et les périodes d’arrêt que celle-ci a entraînées, l’analyse des consommations, et donc des économies réalisées, sera plus pertinente sur l’année 2021. Laurent Standaert : « Sur base des consommations 2021, on peut déjà estimer que la consommation électrique annuelle baissera d’un peu plus de 400 mégawatts-heure. L’investissement en matériel sera donc rentabilisé en 1 an. »

Au-delà des aspects de coût, les préoccupations environnementales ont également leur importance. Pour ceux qu’il faut encore convaincre, le nouveau règlement EU 2019/1781 entré en vigueur au 1er juillet dernier durcit les dispositions relatives au rendement minimal des moteurs et variateurs de fréquence, comme nous vous l’avons expliqué dans le numéro précédent du magazine Cebeo Industry.


Cebeo



Ecosystème SIEMENS

L’équipe du Cyclotron connaissait depuis longtemps la qualité du matériel SIEMENS, pour lequel elle dispose de licences de programmation, et souhaitait donc logiquement rester dans cet écosystème par souci d’uniformité et de cohérence. Les paramètres de fonctionnement des variateurs sont ici contrôlés en mode manuel plutôt qu’en mode automatique, mais l’opération est grandement facilitée par l’interface conviviale développée par SIEMENS (StartDrive dans l’environnement TIA-Portal, ce dernier étant conçu pour faire communiquer différents appareils ensemble dans un seul environnement de travail. Modulaire, le système SIEMENS offre des possibilités d’extension ainsi qu’une belle facilité de montage et de gestion. Laurent Standaert : « Ce n’est pas notre métier de faire des armoires électriques, mais nous avons trouvé chez Cebeo matériel et conseil, ce qui a permis aux techniciens de faire le job ». Un travail très propre, comme nous avons pu le constater sur place. Devenu Approved Partner SIEMENS, Cebeo se profile d’ailleurs de plus en plus comme spécialiste en automation SIEMENS, à côté de sa vocation de départ de grossiste généraliste.



Une application unique

Trung Cang Do, spécialiste en automation industrielle chez CEBEO, avec un focus particulier sur le matériel SIEMENS : « Nous sommes ici en présence d’une application unique, pour laquelle notre rôle s’est limité à fournir les équipements adéquats en temps et heure. On trouve habituellement les variateurs de fréquences dans des applications industrielles et en HVAC. »

Dans son écrin brutaliste fait de murs en béton de 3 mètres d’épaisseur, l’accélérateur de particules continue à faire le bonheur des clients car il reste unique en Belgique et n’a que peu d’équivalents en Europe. On y accélère essentiellement des faisceaux d’ions lourds, de très nombreux éléments du tableau périodique : argon, krypton, xénon, nickel … et ce en fonction du type d’application demandé. A juste titre, Laurent Standaert et toute son équipe peuvent être fiers de leur « protégé », dont la fiabilité dans le temps est l’une des caractéristiques principales. La régulation du système de refroidissement par le biais des variateurs de fréquence fournis par CEBEO ajoute un plus indéniable en termes d’empreinte carbone, sans compter les économies réalisées sur la facture d’électricité.

Au-delà de ce projet spécifique, le CRC fait régulièrement appel à Cebeo pour ses projets électriques, qui fournit la toute grosse partie du matériel (coffrets, disjoncteurs, câbles, …), et ce rapidement grâce à un très vaste stock. Par le biais d’une visite sur place ou l’envoi de documentation, Cebeo fait en outre découvrir à son client les possibilités matérielles ainsi que les nouveautés produits susceptibles de l’intéresser.

 

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