BAT-TH-112 : un variateur de vitesse vaut jusqu’à 11 400 kWh cumac par kW de moteur

Un moteur asynchrone alimenté directement par le réseau tourne à une vitesse quasiment fixe, dictée par la fréquence de 50 Hz et par son nombre de pôles. La pompe ou le ventilateur qu’il entraîne débite donc toujours au maximum, dimensionné pour le jour le plus froid, le plus chaud ou le plus fréquenté de l’année. Le reste du temps, on adapte le débit en aval : vanne qui étrangle, registre qui se ferme, bypass, cycles de marche et d’arrêt. Dans chaque cas, le moteur dépense l’énergie d’un plein régime pour un service réduit.

Les lois de similitude des machines centrifuges expliquent l’ampleur du gain. Pour une pompe ou un ventilateur, le débit varie comme la vitesse, la pression comme son carré et la puissance absorbée comme son cube. Réduire la vitesse de 20 % ramène la puissance à 0,8 × 0,8 × 0,8 = 0,512 de sa valeur, à peu près la moitié. Fermer un registre pour la même baisse de débit ne fait presque rien gagner : le moteur tourne toujours à pleine vitesse, contre une résistance plus forte.

Le variateur redresse la tension du réseau puis la reconstitue à la fréquence et à l’amplitude voulues. Le moteur tourne alors à la vitesse que demande une grandeur mesurée : pression dans une gaine, écart de température sur un circuit, taux de CO2 d’une salle, pression d’un réseau d’eau.

Cette physique éclaire la hiérarchie du barème. La ventilation est en tête : les ventilateurs de centrales de traitement d’air et d’extraction tournent de longues heures, sont souvent surdimensionnés et desservent une occupation très variable. Le chauffage et le pompage suivent, pour les mêmes raisons appliquées à l’eau. La réfrigération est plus basse : la puissance d’un compresseur varie à peu près comme son débit et non comme son cube. La climatisation ferme la marche, avec un fonctionnement saisonnier. C’est une lecture d’ingénieur : la fiche fixe les forfaits sans les justifier.

Le bénéficiaire est le propriétaire ou l’exploitant d’un bâtiment tertiaire qui possède des moteurs asynchrones entraînant des pompes, des ventilateurs ou des compresseurs : bureaux, distribution, santé, écoles et piscines d’une collectivité, parkings, entrepôts. Les cibles typiques sont les centrales de traitement d’air, les extracteurs de parking et de cuisines, les pompes de chauffage et de distribution, les surpresseurs, la filtration de piscine et les compresseurs des centrales frigorifiques de magasins.

Le moteur doit être asynchrone, de puissance nominale inférieure ou égale à 3 MW, et soit existant et dépourvu de variateur, soit neuf. Le cas du neuf couvre la fourniture conjointe d’un moteur et de son variateur, par exemple quand une pompe est remplacée et que la nouvelle est pilotée en vitesse variable.

L’exclusion des moteurs IE2 demande une vérification précise. La fiche écarte tout moteur de classe IE2, au sens du règlement européen qu’elle cite, acheté entre le 1er janvier 2015 et le 31 décembre 2016 si sa puissance est comprise entre 7,5 et 375 kW inclus, ou acheté à partir du 1er janvier 2017 si elle est comprise entre 0,75 et 375 kW inclus. La logique est celle de l’écoconception : dans ces tranches et à ces dates, un moteur IE2 ne pouvait être mis sur le marché qu’associé à un variateur. La classe de rendement figure sur la plaque signalétique. Un IE1 d’avant 2015, un IE3 ou IE4 quelle que soit sa date, un moteur hors de la tranche 0,75 à 375 kW ne sont pas concernés. Pour un IE2 dans la tranche, la date d’achat devient la pièce décisive ; sans document qui l’établit, la lecture prudente est de ne pas engager l’opération.

La mise en place doit être réalisée par un professionnel. La fiche n’exige aucune qualification particulière ni mention RGE : électricien, entreprise de génie climatique ou frigoriste, avec devis et facture au nom de l’entreprise.

La formule tient en une ligne : montant en kWh cumac = forfait de l’application × P, où P est la puissance nominale du moteur en kW. Le forfait dépend uniquement de ce que le moteur entraîne. Aucune zone climatique, aucune tranche de surface, aucun coefficient lié aux heures de fonctionnement.

P se lit sur la plaque signalétique du moteur, ou à défaut sur un document du fabricant du moteur. C’est la puissance nominale, celle que le moteur délivre sur son arbre. Ce n’est pas la puissance absorbée mesurée, ni le calibre du variateur, souvent choisi un cran au-dessus du moteur, ni une puissance apparente en kVA.

Quand l’opération équipe plusieurs moteurs de caractéristiques identiques, la fiche demande d’additionner leurs puissances nominales par type d’application, puis d’appliquer le forfait à la somme. Pour des moteurs différents, le texte ne dit rien ; comme le calcul est linéaire, une ligne par moteur ou par lot identique donne le même total et laisse une trace claire entre chaque plaque et chaque montant.

Le point le plus délicat est le choix de la ligne, car la fiche nomme les applications sans les définir. Un ventilateur de centrale de traitement d’air ou un extracteur relève de la ventilation ; une pompe de chauffage, un surpresseur ou une pompe de filtration du chauffage et du pompage ; le compresseur d’une centrale frigorifique ou d’une chambre froide de la réfrigération ; les moteurs d’un groupe froid de confort de la climatisation. Reste la zone grise : une pompe de distribution d’eau glacée est à la fois une pompe et un organe de climatisation. La ligne « chauffage, pompage » vaut 9 600, la ligne « climatisation » 990, et la fiche ne tranche pas. La lecture prudente retient l’usage que sert le moteur, donc la climatisation, et documente ce choix dans le dossier.

Quatre installations courantes, avec la puissance lue sur les plaques. Un centre commercial équipe les quatre ventilateurs de ses centrales de traitement d’air, moteurs identiques de 15 kW, soit 60 kW en ventilation : 11 400 × 60 = 684 000 kWh cumac. Un immeuble de bureaux pose des variateurs sur ses deux pompes de chauffage de 7,5 kW, soit 15 kW en pompage : 9 600 × 15 = 144 000 kWh cumac. Un supermarché équipe les trois compresseurs de 30 kW de sa centrale frigorifique, soit 90 kW en réfrigération : 3 900 × 90 = 351 000 kWh cumac. Un hôtel installe un variateur sur le compresseur de 55 kW de son groupe froid de confort : 990 × 55 = 54 450 kWh cumac.

Le dernier cas montre le poids de l’application. Le même moteur de 55 kW monté sur un ventilateur de centrale de traitement d’air aurait donné 11 400 × 55 = 627 000 kWh cumac, onze fois et demie plus. Avant toute estimation, il faut savoir ce que le moteur entraîne, pas seulement combien il fait.

Un site mélange souvent les applications, et chaque ligne se calcule à part. Un parking souterrain équipe ses deux extracteurs de 11 kW, soit 22 kW en ventilation : 11 400 × 22 = 250 800 kWh cumac. Il ajoute un variateur sur le surpresseur de 4 kW de son réseau d’eau, en pompage : 9 600 × 4 = 38 400 kWh cumac. Le total de l’opération est de 250 800 + 38 400 = 289 200 kWh cumac, en deux lignes distinctes dans le dossier.

La fiche pose trois conditions, et seulement trois. La mise en place est réalisée par un professionnel. La preuve de réalisation, en pratique la facture, mentionne la mise en place d’un système de variation électronique de vitesse. À défaut, elle mentionne la marque et la référence de l’équipement installé, et un document du fabricant atteste que ce matériel est un système de variation électronique de vitesse.

Il faut aussi lire ce que la fiche n’écrit pas. Elle n’exige aucune classe de rendement pour le variateur, aucune sonde ni boucle de régulation, aucun rapport de mise en service, aucune étude préalable, aucun nombre d’heures de fonctionnement. Un variateur réglé une fois pour toutes à 50 Hz remplirait la lettre du texte sans produire la moindre économie. La lecture prudente consiste à raccorder le variateur à une grandeur mesurée et à le dire sur le devis et la facture.

Trois pièces méritent d’être réunies avant la pose : la photo de la plaque signalétique de chaque moteur, qui donne P et la classe de rendement ; pour un IE2 de 0,75 à 375 kW, le document qui établit sa date d’achat ; et le devis, car le mandataire ou l’obligé doit être intervenu au plus tard le jour de sa signature, règle générale du dispositif que la fiche ne modifie pas.

L’erreur la plus fréquente porte sur P. Un ventilateur de centrale de traitement d’air est entraîné par un moteur de 30 kW, et l’installateur a posé un variateur de calibre 37 kW. La puissance à retenir est celle de la plaque du moteur : 11 400 × 30 = 342 000 kWh cumac. Retenir le calibre du variateur donnerait 11 400 × 37 = 421 800 kWh cumac, soit 79 800 kWh cumac de trop, et un montant que la facture contredit à la première lecture.

Le bon ordre est le suivant : relever la plaque de chaque moteur, sa classe de rendement et, pour un IE2, sa date d’achat ; qualifier l’application à partir de l’équipement entraîné ; faire intervenir le mandataire avant de signer le devis ; vérifier que le devis puis la facture écrivent « système de variation électronique de vitesse », identifient chaque moteur équipé et décrivent la grandeur régulée.

• Moteur IE2 de 0,75 à 375 kW acheté depuis 2017, ou de 7,5 à 375 kW acheté en 2015 ou 2016 : exclusion explicite de la fiche.
• Moteur qui n’est pas asynchrone, ventilateur EC, ou variateur posé en remplacement d’un variateur existant : le moteur n’était pas « dépourvu de ce système ».
• P tirée du calibre du variateur, de la puissance absorbée ou d’une puissance apparente, au lieu de la puissance nominale de la plaque.
• Ligne d’application choisie pour le montant plutôt que pour l’usage, par exemple une pompe d’eau glacée de climatisation déclarée en pompage : la fiche ne tranche pas ce cas, mais le choix doit pouvoir être justifié au contrôle.
• Facture qui ne mentionne ni la mise en place d’un système de variation électronique de vitesse, ni la marque et la référence complétées par un document du fabricant.
• Mandataire ou obligé intervenu après la signature du devis : le rôle actif et incitatif doit être établi au plus tard le jour de l’engagement.