Grâce aux variateurs VLT® avec refroidissement par canal arrière, la mine économise environ 80 kW d'électricité. Cet avantage dépasse les économies d'énergie obtenues avec des moteurs à haut rendement au lieu des moteurs à rendement standard sur le site.
Installation d'une sous-station
À la mine de fer de Kolomela en Afrique du Sud, trois variateurs VLT® de 710 kW sont installés sur un système d'assèchement de la mine qui distribue l'eau aux installations de l'usine et approvisionne la ville en eau.
La solution traditionnelle dans l'industrie minière sud-africaine consiste à installer des variateurs dans une sous-station de commande des moteurs (MCC) fermée pour la protection contre les contaminants miniers. Les mines de fer sont connues pour être des environnements particulièrement poussiéreux, avec des particules allant jusqu'à quelques microns. Les composants électroniques ne pouvant être exposés à cette poussière, l'environnement fermé et contrôlé de l'air dans la sous-station garantit que les variateurs restent propres et frais. Cependant, pour maintenir une température intérieure adéquate, la chaleur générée par les variateurs doit être évacuée de la sous-station par un climatiseur.
Réduction de la charge de climatisation
La charge sur le système de climatisation due à la perte de chaleur des variateurs et d'autres équipements dans la sous-station se traduit normalement par une consommation d'énergie relativement élevée du système de climatisation. Dans ce cas, les variateurs VLT® constituent la solution idéale, avec refroidissement par canal arrière intégré, ce qui réduit considérablement la charge calorifique des variateurs dans la sous-station. L'utilisation de variateurs VLT® a permis de réduire la consommation d'énergie de la sous-station de 80 kW :
- grâce à la réduction des pertes de chaleur au niveau des variateurs ;
- par des charges calorifiques inférieures dans la sous-station en raison du refroidissement par canal arrière ;
- en raison de la consommation d'énergie réduite du système de climatisation dans la sous-station.
La charge calorifique nettement plus faible a permis l'installation d'un système de climatisation plus petit et moins coûteux. Ce système affiche une consommation d'énergie et des coûts d'exploitation plus faibles.
Grâce au concept de refroidissement par canal arrière de Danfoss, l'air provenant de l'extérieur de la sous-station MCC est canalisé à travers le plancher de la sous-station, soufflé à travers la zone du dissipateur de chaleur VLT®, puis évacué de la sous-station par de simples conduits, sans affecter la pressurisation de la sous-station.
Moteurs à haut rendement
Pendant l'aménagement de la mine, l'accent a été porté sur l'optimisation de l'efficacité énergétique par tous les moyens possibles. Des moteurs à haut rendement ont été spécifiés pour l'ensemble du site minier, ce qui devrait permettre d'économiser 65 kW d'énergie par rapport aux moteurs à rendement standard. Néanmoins, les économies d'énergie de 80 kW générées par les variateurs VLT® des pompes d'assèchement de la mine représentent à elles seules une amélioration par rapport aux gains obtenus grâce à l'installation de moteurs à haut rendement.
Retour sur investissement
Dans une sous-station minière, l'utilisation de variateurs VLT® avec refroidissement par canal arrière permet généralement de réaliser des économies d'énergie annuelles équivalant à environ 8 à 10 % du coût d'achat total de tous les variateurs VLT®, par rapport à l'utilisation de variateurs alternatifs.
Si le refroidissement par canal arrière nécessite certes l'installation de conduits supplémentaires (et parfois de filtres), cette mise à niveau engendre tout de même moins de dépenses. En effet, sans refroidissement par canal arrière, une charge calorifique nettement plus élevée s'accumule dans la sous-station, ce qui nécessite l'achat d'un système de climatisation plus gros et plus coûteux – et une facture d'électricité plus élevée.
Par conséquent, le retour sur investissement pour le refroidissement par canal arrière est instantané. La mine réalise une économie nette dès le premier jour d'exploitation.
Filtre sans maintenance – Une installation synonyme de tranquillité d'esprit pendant au moins 10 ans
En raison de l'environnement rude et poussiéreux de la mine de fer de Kolomela, un filtre à air est nécessaire pour purifier l'air avant qu'il entre dans le canal du dissipateur thermique du variateur VLT®.
L'utilisation d'un système de filtre à centrifuger rend cette installation innovante. Ce filtre, présent dans le système de conduits de refroidissement par canal arrière au sein de la sous-station, repose sur un effet cyclone pour fournir une solution simple, sans maintenance et propre.
Il est également possible d'utiliser un filtre à particules qui agit en bloquant le passage de la poussière. Les filtres à particules sont cependant considérés comme inadaptés aux mines de fer, car ils se bouchent en raison de la poussière fine et nécessitent donc un niveau élevé de maintenance.
Optimisation automatique de l’énergie
Le système de pompage offre des économies supplémentaires grâce à la fonction d'optimisation automatique de l'énergie (AEO) du variateur. Son activation garantit que la magnétisation du moteur est toujours optimale, en temps réel, et qu'aucune énergie n'est dépensée inutilement.
Installation de variateurs
Outre les variateurs de pompe d'assèchement de 710 kW présents sur ce site minier, de nombreux autres variateurs VLT, d'une puissance de 11 à 800 kW, contrôlent avec efficacité les équipements suivants :
- Convoyeurs d'alimentation
- Convoyeur de stockage tampon
- Convoyeur de chargement des trains
- Moteurs de variateur à translation et à course longitudinale
- Engin à roue-pelle de reprise
- Empileur de minerai fin
- Empileur de minerai en morceaux
Le site Kolomela de Kumba Iron Ore, qui comprend trois mines à ciel ouvert, est une exploitation de concassage à sec et de criblage, située près de la ville de Postmasburg, dans la province du Cap-Nord, en Afrique du Sud. L'usine de traitement où sont installés les variateurs VLT® a été mise en service en 2011. En 2013, la mine Kolomela a produit 10,8 Mt de minerai de fer, soit près de 2 Mt de plus que l'objectif initial de 9 Mt. Le nom « Kolomela » signifie « creuser plus profond ou plus loin, persévérer ». Kumba Iron Ore, membre du groupe Anglo American plc, est l'un des principaux fournisseurs à valeur ajoutée de minerai de fer de haute qualité pour l'industrie mondiale de l'acier.