Rénovation du contrôle du refroidissement du cyclotron de l’UCLouvain

04-01-2022

Le Cyclotron de Louvain-la-Neuve fêtera en 2022 ses 50 années d’existence. Et du haut de ses presque cinq décennies, il est et reste une référence technologique et scientifique absolue. Laurent Standaert, responsable adjoint de la plateforme Centre de Ressources du Cyclotron (CRC) de l’UCLouvain nous en dit plus : « le cyclotron est un accélérateur de particules et celui de l’UCLouvain est unique en Belgique.  Il a beaucoup été utilisé à des fins de recherche en physique nucléaire et a aussi servi au développement de la neutronthérapie, soit le traitement de cancer en recourant à des neutrons. »

Aujourd’hui, le cyclotron est toujours un centre reconnu au niveau européen et un centre de référence de l’ESA. Il a réussi à évoluer avec son temps, ce qui lui permet de répondre parfaitement aux besoins de centres de recherche et d’universités, mais aussi d’entreprises actives dans des secteurs technologiques de pointe.

 

Laurent Standaert : « nous collaborons étroitement avec l’industrie aérospatiale, en particulier pour tester la résistance de certains de leurs composants électroniques. Pourquoi ? Tout simplement parce que l’accélérateur de particules permet de reproduire des conditions similaires à celles qui existent dans l’espace. Nous travaillons aussi régulièrement avec les secteurs de la biotechnologie et du biomédical, pour le compte desquels nous réalisons notamment des membranes microporeuses. »

Réduire la consommation d’énergie

Mais le bon fonctionnement du cyclotron implique aussi une consommation importante d’énergie, en particulier pour alimenter ses circuits de refroidissement. Et c’est pour réduire cette consommation d’énergie que le CRC a lancé en 2019 un projet dans lequel les variateurs Siemens étaient appelés à jouer un rôle important.

 

« Il faut savoir que le cyclotron et en particulier ses électroaimants génèrent beaucoup de puissance thermique », explique Laurent Standaert. « L’indispensable système de refroidissement alimenté par des pompes à eau est donc logiquement un gros consommateur d’énergie. Pour des raisons évidentes d’ordre environnemental et de coûts de l’énergie, nous avons décidé de rénover ces systèmes de refroidissement. »

 

L’idée centrale de ce projet de rénovation ? Installer des variateurs qui permettent de moduler la puissance des moteurs alimentant les pompes de refroidissement. « Nous disposions de moteurs on-off, installés en direct. Lorsqu’ils étaient en service, ils utilisaient donc toujours leur puissance nominale maximale, sans nuance possible lorsque ce n’était pas nécessaire. L’ajout de variateurs de fréquence était donc la clé pour affiner ce fonctionnement et réduire en conséquence notre consommation d’énergie, en n’utilisant que ce qui est nécessaire aux moments où les besoins en refroidissement sont moindres. »

Idées et solutions rafraîchissantes

Cet important projet d’économie d’énergie a été entièrement conçu et mis en œuvre par les équipes du CRC. Et pour choisir les bonnes solutions techniques, c’est à leur partenaire CEBEO, Siemens Approved Partner – Value Added Reseller, qu’elles se sont adressées.

 

« CEBEO est l’un de nos fournisseurs attitrés », contextualise Laurent Standaert. « La collaboration est bonne et ils sont toujours de bon conseil pour le choix du matériel. Dans le cadre de ce projet, nous avions décidé d’installer des variateurs, mais aussi de rénover nos armoires électriques. CEBEO nous a suggéré d’utiliser les variateurs de fréquence Sinamics G120 de Siemens pour nos différentes pompes de circulation d’eau. Nous avons par ailleurs aussi installé un variateur de ce type au niveau du ventilateur de notre tour de refroidissement.

 

Et pour la collecte de toutes ces infos et le contrôle des paramètres de sécurité, notre choix s’est porté sur un PLC Simatic S7-1500 de Siemens avec deux HMI qui nous permettent de visualiser et de contrôler ce PLC. L’un est installé au niveau de la salle des pompes et l’autre se trouve dans la salle de contrôle de l’accélérateur pour monitorer le tout à distance. Ce PLC Simatic joue un rôle essentiel, car il nous permet de gérer le niveau de l’eau que nous utilisons dans nos circuits de refroidissement, mais aussi de commander les vannes régulant la température de cette eau. En clair, ce PLC est un maillon indispensable pour assurer le volet sécurité liés à nos variateurs. »

Et pourquoi avoir du matériel Siemens ?

Laurent Standaert : « c’était une volonté de notre part. Tout d’abord par souci d’uniformité : nous utilisons déjà des PLC Siemens dans notre laboratoire, mais aussi parce que nous sommes très satisfaits de leurs solutions. Nous avons d’ailleurs constaté lors de l’installation que la programmation des PLC était beaucoup plus simple que prévue. Nous avons vraiment pu les paramétrer suivant nos besoins spécifiques. Les fonctionnalités possibles sont vraiment étendues mais cela reste très facile à prendre en main ».

 

Les avantages de la solution sont effectivement nombreux : le variateur Sinamics G120 est très intuitif et facile à paramétrer, avec un fonctionnement et un diagnostic qui s’effectuent de manière centralisée depuis la plateforme TIA. Le choix d’un système complet Siemens se traduit aussi par un affichage simple de l’état de diagnostic sur tous les éléments (variateur, PLC, HMI), avec à la clé moins de programmation et donc un gain de temps apprécié. Ce système est aussi très robuste et efficace d’un point de vue énergétique, avec notamment la réduction des harmoniques grâce au self DC intégré, la faible puissance apparente en raison d’un facteur de puissance élevé ainsi que la réduction de flux en charge partielle et enfin grâce au mode d’économie d’énergie (ECO) .

Énergie pour 150 ménages

Quant à l’installation et la mise en service, elle se sont faites en deux temps : « deux premiers variateurs ont été installés début 2020. Malgré les perturbations dues à la crise du Covid, le gain en énergie était évident. Nous avons dès lors installés trois autres variateurs début 2021 pour compléter l’installation qui comprend cinq circuits de refroidissement différents. Notre ambition initiale était d’arriver à 400 MWh d’économie d’énergie par an, ce qui équivaut grosso modo à la consommation annuelle de 150 ménages. Et comme le montre les chiffres arrêtés au mois d’octobre 2021, les résultats sont conformes à ces attentes », conclut Laurent Standaert.

Vous voulez en savoir plus sur les économies d’énergie avec les variateurs Sinamics ? Découvrez les avantages de la « Rénovation du contrôle du système de refroidissement du Cyclotron de l’UCLouvain » pour votre entreprise.

Contact

Contactez industrie.be@siemens.com pour plus d’informations sur « l’économie d’énergie et la rénovation du contrôle des systèmes de refroidissement » ou pour une discussion sans engagement des possibilités pour votre entreprise.

04-01-2022

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