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Auteur(s)
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Claude OBERLIN : Responsable de la rubrique Électrothermie du traité Génie électrique - Adjoint au Chef du Département Applications de l’Électricité dans l’Industrie de la Direction Études et Recherches d’Électricité de France
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De nombreux progrès ont été récemment accomplis en chauffage industriel et les opérations de traitements thermiques se sont considérablement diversifiées : traitements thermiques métallurgiques, cuisson, polymérisation, séchage, fusion, frittage, lyophilisation, distillation...
Un fait fondamental demeure toutefois : l’essor de l’industrie est étroitement lié aux disponibilités et au choix d’une source d’énergie primaire.
Au-delà des simples considérations de coût et de disponibilité qui justifient l’utilisation de l’électricité, l’électrothermie doit son développement aux caractéristiques spécifiques de cette forme d’énergie :
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continuité et constance des caractéristiques énergétiques délivrées (tension, fréquence) ;
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facilité de mise en œuvre, l’électricité pouvant aisément être transformée en énergies mécanique, thermique, chimique... ;
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utilisation décentralisée et modulaire aisée.
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Les différents procédés électrothermiques
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2. Atouts et limites de l’électrothermie
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Les principaux atouts pour le développement de l’électricité en électrothermie sont les suivants.
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Diversité des techniques (cf. tableau 1)
Elle permet de rechercher, pour chaque processus industriel envisagé, le procédé ou la combinaison de procédés électrothermique le mieux adapté.
À titre d’exemple, le tableau 2 permet de situer les placements des diverses techniques électriques au niveau des usages industriels en France pour l’année 1996.
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Rendement de conversion de l’énergie très élevé
Compte tenu des divers rendements, y compris celui du transport, quand on se réfère à une centrale thermique, l’équivalent énergétique d’un kilowattheure est de 2,5 thermies (10,5 MJ) en énergie thermique (fuel, charbon, etc.). Étant donné la part prépondérante du nucléaire dans la production nationale, il est admis en France, que − pour des usages répartis régulièrement sur l’ensemble des saisons − il y a utilisation rationnelle de l’énergie électrique lorsque 1 kWh peut remplacer 2 thermies au moins, au niveau d’une application (économie de combustibles).
Pour caractériser les performances énergétiques d’une opération, on fait donc intervenir un coefficient γ dit coefficient de substitution qui est le rapport entre les thermies consommées par le procédé classique et les kilowattheures nécessaires au procédé électrique, toutes choses égales par ailleurs. Si donc γ est supérieur ou égal à deux, il en résulte, pour le procédé électrique, une économie de combustible fossile.
La thermie n’est pas une unité normalisée, mais elle est habituellement utilisée dans le calcul de ce coefficient.
De nombreux exemples montrent qu’il est possible d’obtenir, en électrothermie, des coefficients de substitution élevés, si on adopte la technique électrique la mieux adaptée au besoin et si la conception et la réalisation des outils électriques font l’objet de soins attentifs, surtout dans le cas des résistances qui font appel à des principes de transmission de la chaleur...
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