Les coûts du cycle de vie : un critère essentiel de la sélection et de l'exploitation des systèmes de pompage

Les coûts du cycle de vie se composent des éléments suivants :

• Coûts d’achat ;

• Coûts d’installation ;

• Coûts d’exploitation ;

• Coûts de maintenance ;

• Facture énergétique ;

• Coûts d’arrêt ;

• Coûts d’élimination.

Au début des années quatre-vingt, les premières publications traitant de ce thème sont apparues dans l’espace anglophone. Suite à la sensibilisation accrue aux questions environnementales sont intervenus, sur le plan politique international, les accords de Rio (1992) et Kyoto (1997) dont l’objectif est la baisse de la consommation mondiale d’énergie. L’Union Européenne est actuellement occupée à mettre ces accords en œuvre sous formes de décrets et de prescriptions. Les États membres de l’U.E. se

Sont engagés à réduire de 8 % en moyenne leurs émissions de CO₂ d'ici 2010 par rapport à 1990, l'Allemagne visant à elle seule une réduction de 21 %. Actuellement, le programme « Motor Challenge » de l’U.E. est en cours de lancement : il a pour objectif de réduire la consommation d’énergie des groupes entraînés par moteurs électriques.

Potentiels d’économies en matière de consommation électrique des pompes

Vu la consommation d’énergie élevée des systèmes entraînés par moteur électrique, il est évident que les modèles d’économies d’énergie doivent commencer leur approche par ce point (figures 1 et 2). Si 35 % seulement des pompes mises en œuvre dans l’industrie allemande étaient équipées d'une régulation de vitesse, il en résulterait déjà des économies d’énergie de 16 000 000 000 kWh par an. Compte tenu des prix actuels du courant industriel, ce volume équivaudrait à des économies annuelles de l’ordre de plusieurs milliards d'euros. C’est la raison pour laquelle en Grande-Bretagne, le législateur récompense actuellement les investissements dans les technologies d’économie d’énergie par l’octroi d’avantages fiscaux. L’U.E. ne se penche pas sur cette question sous le seul aspect environnemental, mais aussi pour assurer l'approvisionnement de ses industries et en optimiser la compétitivité.

Pour satisfaire à ces exigences politiques, des organisations telles qu’EUROPUMP et le Hydraulic Institute HI (U.S.A.) ont élaboré un guide qui s'adresse aux exploitants de pompes et de systèmes de pompage et leur présente des possibilités d’économies d'énergie, mais aussi d'autres potentiels de réductions de coûts. Lors de la prise en considération de ces activités, il importe d’avoir présent à l’esprit le fait que les pompes consomment, dans le monde entier, environ 20 % de l’énergie !

Seul le retour sur investissement compte !

Dans les décisions relatives aux investissements de capitaux, c’est surtout un retour sur investissement satisfaisant qui importe. Les projets et les mesures doivent être amortis dans les délais impartis. L'analyse globale des coûts du cycle de vie de l'exploitation de pompes dans les installations permet d'identifier, outre les économies d’énergie, d'autres gisements d’économies susceptibles d’être activés par un choix judicieux des produits :

• Meilleure disponibilité de l'installation induisant un accroissement de la productivité ;
• Réduction des coûts de maintenance et du coût des réparations ;
• Meilleure utilisation des capacités ;
• Moindres coûts d’élimination.

Malgré les avantages fondamentaux de la prise en considération des coûts du cycle de vie, il existe encore des défis riches d’opportunités pour les constructeurs de pompes. La question des coûts du cycle de vie a été le thème directeur du dernier « Forum international des utilisateurs de pompes, Karlsruhe 2000 » et a occupé le premier plan du 1er « Forum des constructeurs de pompes » qui s'est tenu à Francfort en septembre 2002. Au cours de ce forum, des résultats importants du forum de Karlsruhe censés fournir des indications sur d’autres préalables et autres activités ont été traités encore une fois. Un workshop du congrès de Karlsruhe a également pointé, en réponse à la question de savoir quelles sont les raisons qui font obstacle à la mise en œuvre des coûts du cycle de vie, trois challenges s’adressant aux constructeurs et aux exploitants de pompes :

• Problématique de la construction d’installations ;

• Vérification des données importantes des coûts du cycle de vie ;
• Compatibilité avec des consignes budgétaires.

Divergences d’intérêts entre ensembliers et exploitants d’installations

Les intérêts des ensembliers et des exploitants divergent fortement les uns des autres. Pour l'ensemblier, c’est le prix de vente de son installation qui vient en tête de la liste de ses priorités. Pour l’exploitant, ce sont plutôt les coûts totaux encourus pendant la durée de vie de l'installation qui occupent le premier plan. Ici, les coûts de réalisation ne représentent qu'une partie du total, et les coûts d’entretien se taillent la part du lion. Pour amener l'ensemblier à s'intéresser aux coûts totaux générés par son installation, des consignes appropriées formulées par l'exploitant sont nécessaires. Or, l'utilisation de produits optimisés en termes de LCC est susceptible de réduire les frais de planification et d'installation. Ainsi, la mise en œuvre d'une régulation de vitesse peut servir à la compensation préventive d'incertitudes ou de coûteuses erreurs de planification. Les changements affectant la gestion des entreprises industrielles tels que l’externalisation (“outsourcing”) ou les modèles BOT (build-operate-transfer) valorisent la prise en considération des LCC. Si le constructeur d'une installation en prend en charge l'exploitation au cours des premières années pour ses clients et en assure, grâce à son expertise, un fonctionnement optimal, il est tout naturellement dans son intérêt que les coûts de maintenance et de réparation et la facture énergétique soient les plus faibles possibles. Il se donnera alors d'autres priorités lors de décisions d’investissement. Citons d'autres approches possibles pour la réduction des coûts auprès des constructeurs d'installations : la réduction des coûts de planification et d'installation, la constitution de packages et l’offre de modules par les constructeurs de pompes et de robinetterie.

Détermination des données LCC

L’appréciation quantitative de l’augmentation de la productivité représente un défi non négligeable lors de la mise en œuvre pratique du thème des coûts du cycle de vie. Pour une évaluation des avantages en termes de gestion offerts par une solution technique plutôt qu'une autre, il est nécessaire de disposer de chiffres et de faits solides à propos des différents postes de coûts. Alors que ces chiffres et ces faits sont encore relativement faciles à déterminer en ce qui concerne la facture énergétique, il en va tout autrement des coûts d’exploitation, de maintenance, de réparation et d’arrêt des installations et de leur fréquence (MTBF, MTBR, etc.), pour lesquels il est beaucoup plus difficile de générer des données à la fois valables et statistiquement sûres. Dans ce domaine, les systèmes informatiques modernes de gestion utilisés par l’exploitant sont susceptibles d’apporter une aide précieuse. Avec ces auxiliaires, il est possible, pour certains éléments (par exemple les pompes montées à certains emplacements de l'installation), d’élaborer des profils de coûts et de formuler une évaluation des potentiels d’optimisation en termes de coûts du cycle de vie. Pour le calcul des avantages de la régulation de vitesse et de la surveillance des pompes en termes de coûts, des valeurs moyennes ont été rassemblées pour différentes branches. Ces valeurs ont été déposées dans le calculateur LCC de KSB.

Détermination des facteurs

Si l'on sait quels sont les composants d’une installation générant des coûts dont on connaît par ailleurs la nature, il est fréquent que des potentiels d’économies importants soient mis en évidence. Étant donné que la durée de vie des installations peut atteindre 20 ans, il est essentiel, lors du calcul et de l'achat, de prendre les coûts en considération sur toute la durée de cette période. Mais il peut s’avérer judicieux de soumettre également les installations existantes à une analyse des coûts. Le fait que de nombreuses installations existantes ne soient pas optimisées tient à l’évolution permanente des exigences ou à la modification des conditions générales de maintenance et d’exploitation. De même, le recours à de nouvelles technologies dans des installations anciennes peut en accroître l'efficience. Or, le cloisonnement des consignes budgétaires imposées aux différents secteurs d'une entreprise entrave fréquemment la mise en œuvre de mesures LCC appropriées. Si, dans une entreprise, les budgets de maintenance et d’achat relèvent de deux compétences différentes, il ne peut en sortir aucune solution optimale en termes de coûts totaux. En revanche, le fait que les responsables de la maintenance puissent être associés à la détermination de la qualité des produits à acheter a une incidence nettement positive sur les coûts d’entretien ultérieurs.

le client « n’a pas les moyens d’économiser de l’argent », par exemple pour des investissements générant des économies d’énergie ou de maintenance. Dans ces cas, il est nécessaire d’élaborer des offres de financement. Concrètement, les points de départ d'une prise en considération des LCC dans les rapports clients-fournisseurs au sein de la branche “Pompes et robinetteries” sont les suivants (figure 3) :

• Planification optimale des installations ;
• Pompes optimales pour chaque cas de figure ;
• Assistance technique du constructeur de pompes ;
• Pompes à régulation de vitesse ;
• Pompes/Robinetterie à fonctions additionnelles (pompe faisant office de “capteur sur l'installation”, intelligence, etc.) ;
• Modules (Pompe + régulation + robinetterie) ;
• Intégration active dans les systèmes ;
• Prestations de service, y compris téléservice, etc. ;
• Prestations de service de financement.

Comment exploiter à des coûts avantageux des installations à régulation de vitesse

Outre une analyse approfondie des exigences imposées à l’installation, la sélection des pompes, robinetteries, systèmes de commande et de régulation, des tuyauteries et des raccords de tuyauterie est décisive. Le diamètre des tuyauteries d'une installation joue un rôle particulièrement important, étant donné que les coûts d’installation et les dépenses courantes, tout comme la taille des composants à acheter, en dépendent directement. Dans ce contexte, l’expertise du constructeur de pompes/de robinetterie, prenant en compte les LCC, est essentielle. Les installations de pompage à régulation de vitesse, grâce à leur fonctionnement proche de l’optimum, sont garantes :

• d’économies d’énergie,
• d'un allongement des intervalles de maintenance, car les sollicitations des pompes diminuent,
• d'une réduction du volume des réparations et du risque de défaillance,
• d'une baisse des coûts d’arrêt.

En fonction de la structure de l’exploitant, il est également possible, par l’intermédiaire d'une régulation de la vitesse, de réduire le nombre des tailles de pompes. Une même taille de pompe peut être par exemple mise en œuvre pour des exigences différentes ou pour des extensions prévisibles des installations. Une intégration de la régulation dans le groupe global, comme par exemple le Hya Drive, peut rendre l’installation et l’exploitation plus aisées. Naturellement, les avantages de la régulation de vitesse en termes de coûts se heurtent à leurs limites physiques, par exemple sur les installations ayant de faibles pertes de charge ou une part statique élevée.

Le diagnostic d’état accroît la disponibilité

Par ailleurs, des fonctions supplémentaires telles que la surveillance des pompes et le diagnostic d’état accroissent la disponibilité. Elles peuvent assurer un entretien à coût avantageux, axé sur les besoins et, par là, une réduction des coûts d’exploitation. Toutefois, en l’occurrence, l’évaluation des signaux et données captables sur la pompe ne doit pas se limiter à recenser les faiblesses de la conception des pompes, mais profiter à la surveillance de l’installation tout entière. L’alliance des données et du savoir du constructeur à propos de la réaction typique de la pompe et de ses composants en cas de divergences par rapport à l’exploitation admissible fournit de précieuses informations. Celles-ci peuvent alors être utilisées pour la réduction des blocs de coûts mentionnés ci-dessus. Ainsi, “Pump Expert” est mis en œuvre comme “capteur sur l’installation”. La mise en œuvre technique intervient par l’intermédiaire d’un matériel informatique standardisé doté des interfaces habituelles vers les systèmes de pilotage et de commande. Le cœur du dispositif est constitué par le logiciel dans lequel est intégré le savoir des experts. La facture énergétique et l'allongement des intervalles de maintenance et de réparation sont souvent au premier plan des potentiels de coûts LCC. Mais si l'on considère les installations critiques, le point essentiel est la garantie de la production, c’est-à-dire l'absence de coûts induits par les arrêts de production. C’est là que se trouve le plus important gisement d’économies lors de l'investissement dans des dispositifs de surveillance des pompes.

Modules, systèmes et prestations de service

Les économies réalisées sur certains composants individuels comme les pompes et les entraînements peuvent être encore accrues quand ces composants sont rassemblés dans des modules et des systèmes et que leur interaction est optimisée (régulation de vitesse intégrée, intégration d’éléments de commande décentralisés, robinets, conduites, systèmes de surveillance et de sécurité). Il va de soi que les prestations de service, en tant que partie intégrante de packages de service ou de prestations, sont un autre gisement LCC très important, apte à faire baisser les coûts encourus par les exploitants d'installations quand ces coûts sont organisés de manière professionnelle et inférieurs, en tant que coûts variables, à ceux de l’exploitant. D’autres potentiels sont également possibles par l’intégration du téléservice et l’utilisation de SMS dans la gestion de la maintenance. De même, pour le financement en corrélation avec des mesures de réhabilitation, de rétrofit ou de modernisation, des modèles variés sont concevables.