Date: 1 avril 2013
Le mauvais rendement des systèmes pneumatiques grève le coût d'utilisation des cylindres pneumatiques. L'Université de Kassel a étudié les différences entre les actionneurs électromécaniques et les cylindres pneumatiques et a conclu que la technologie électromécanique est bien plus économique à l'exploitation. Cette étude a fait usage d'actionneurs électromécaniques IAI RoboCylinders.
L'impact sur la consommation énergétique
La hausse des coûts énergétiques, la sensibilisation environnementale croissante des entreprises et les exigences techniques accrues au niveau des processus de production, ont conduit ces dernières années à mettre davantage l'accent sur les économies d'énergie. Il est de notoriété publique qu'un cylindre pneumatique est beaucoup moins cher à l'achat qu'un actionneur électromécanique. La consommation énergétique liée à ces deux technologies différentes est souvent moins bien connue. Ce n'est que lorsque l'on est au fait de cette consommation, que l'on peut se forger une idée quant à l'impact sur les coûts d'exploitation réels ainsi qu'environnemental.
Comparaison cylindres pneumatiques et actionneurs linéaires électriques
Le secteur Produits et Processus Respectueux de l'Environnement de l'Université de Kassel a réalisé une étude. Un actionneur linéaire électrique a été placé au banc d’essai avec un cylindre pneumatique, et les deux ont été utilisés pour réaliser les mêmes tâches. Les cylindre/actionneur ont été choisis pour leurs spécifications similaires. Ils disposent tous deux d'un chariot, ont une course effective de 50 cm et peuvent déplacer une charge de 12 kg maximum. Une charge de 2,0 kg a été choisie pour l'étude. L'actionneur électrique est alimenté par un moteur pas-à-pas de 24 V qui entraîne une vis à recirculation de billes. Le cylindre pneumatique est une version sans tige de piston.
L'investissement initial
Au point de vue économique : L'actionneur électromécanique, de l'ordre de mille six cent euros, est environ cinq cent euros plus cher que le cylindre pneumatique. Tous les composants nécessaires tels que la commande, les câbles et les flexibles ont été pris en compte. La solution pneumatique est donc gagnante sur ce plan.
Comparaison énergétique
Les deux cylindres ont été équipés de capteurs pour la comparaison énergétique. L'énergie dépensée par l'actionneur électrique (y compris pour sa commande) est immédiatement et facilement enregistrée à l'aide d'un compteur d'énergie. La quantité d'air requise est mesurée à l'aide d'un débitmètre. Il est fait usage d'un compresseur au rendement moyen nécessitant environ 130 Wh pour la compression d'un mètre cube d'air.
Différence d'un facteur 15
Si nous prenons en compte six mille heures d'exploitation par an (comparable à un régime de trois équipes de travail), la consommation énergétique d'un cylindre pneumatique s'élèverait à 4 212 kWh par an. L'actionneur électrique, lui, ne consomme que 270 kWh par an. Le rendement de ce dernier est donc meilleur d'un facteur quinze en comparaison avec le cylindre pneumatique.
Cette consommation se traduit par des émissions de CO2 de respectivement 2,5 tonnes et 155 kg par an (en tenant compte de 575 g CO2/kWh). À un prix actuel de dix cents le kWh, le prix de l'énergie électrique revient respectivement à 421 et 27 euros. Le coût d'investissement supérieur de l'actionneur électromécanique est ainsi récupéré endéans seize mois.
Comparaison de systèmes « pick-and-place »
Une seconde expérience a été réalisée afin de mesurer l'impact dans une situation encore plus comparable à celle d'un processus de production. Il s'agit de la manipulation d'un produit, au cours de laquelle des déplacements autres que linéaires sont également appliqués. Les systèmes pick-and-place nécessitent des mouvements en rotation et en préhension en plus de ceux en translation. Un banc d'essai a également été monté avec des cylindres pneumatiques d'une part et des actionneurs électromécaniques d'IAI d'autre part. Les résultats de cette comparaison sont à nouveau fort significatifs (voir le graphique). Des économies de l'ordre de 95 pour cent sont à nouveau observées. La différence en frais d'exploitation (936 euros comparés à 40 euros) permet à un utilisateur d'avoir un retour sur investissement (9 500 euros comparés à 14 500 euros) de 5,5 ans.
Potentiel d'économies en frais d'exploitation
Ces études démontrent clairement le potentiel d'économies réalisables sur les frais d'exploitation dans le cadre d'un remplacement de systèmes pneumatiques par les utilisateurs. Un atout supplémentaire non négligeable est que l'étude ne tient pas encore compte du fait que les coûts de maintenance et de réparation des actionneurs électromécaniques sont également significativement plus faibles.
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