La CAO peut aider à respecter les normes d'efficacité des moteurs électriques

Brian Casey, PDG d'ECM PCB Stator Technology | 09 mai 2023

Dans un souci de durabilité, l'organe directeur met progressivement en place des normes de performance énergétique minimales (MEPS) légalement obligatoires pour les moteurs. C'est en grande partie parce que les huit milliards de moteurs électriques actuellement utilisés dans l'Union européenne consomment près de 50 % de toute l'électricité produite par la région, selon les données de l'UE.

Réduire ce puits d'énergie par la réglementation est un objectif évident pour les décideurs européens à la recherche d'un réseau électrique plus respectueux de l'environnement. La réglementation qui en a résulté a envoyé les entreprises à la recherche de correctifs pour adapter les produits aux nouvelles règles de performance. Comme pour de nombreux défis commerciaux, la solution pour passer rapidement à des millions de moteurs électriques hautement efficaces réside dans la conception.

Avant de développer ce point, quelques informations sur le régime de règles de l'UE sont nécessaires. En 2019, le Parlement européen a adopté une législation "d'écoconception" avec un cadre pour l'introduction progressive des exigences minimales d'efficacité des moteurs électriques basées sur les classes IE1 (efficacité standard) de la Commission électrotechnique internationale à IE4 (efficacité super-premium). Ces nouvelles réglementations MEPS ont un large champ d'application, couvrant tout, des appareils électroménagers à la climatisation industrielle, et s'appliquent aux moteurs d'une plage de puissance allant de 0,12 kW à 1 000 kW.

En juillet 2023, l'UE deviendra la première région au monde à rendre obligatoire la classe d'efficacité IE4 pour certaines catégories de moteurs électriques. Au total, l'Union européenne s'attend à ce que ce cadre efface 40 millions de tonnes d'émissions de CO2 par an. En outre, l'UE prévoit que ses réglementations sur l'éco-conception des moteurs permettront aux ménages européens d'économiser 22 milliards de dollars en coûts d'énergie en générant 110 TWh d'économies d'énergie annuelles d'ici 2030. Ce dernier équivaut à la consommation annuelle d'électricité des Pays-Bas.

Pour mettre cela en contexte, en utilisant simplement des moteurs plus efficaces, l'UE peut économiser autant d'énergie que sa septième économie en utilise actuellement chaque année. Ce sont toutes de bonnes nouvelles pour l'environnement, les pays de l'UE et leurs citoyens. Pourtant, il reste une énigme. Comment les fabricants mondiaux d'électronique convertissent-ils des centaines de gammes de produits en moteurs électriques conformes aux normes d'écoconception de l'UE ?

Une partie de la réponse réside dans l'acceptation que le statu quo, c'est-à-dire l'utilisation de moteurs électriques traditionnels prêts à l'emploi, ne suffira pas aux fabricants qui vendent en Europe. Les machines conventionnelles atteignent rarement des taux d'efficacité supérieurs à 75 % et offrent peu ou pas d'optimisation de la conception. Ces classes de moteurs électriques sont volumineuses et bruyantes et nécessitent beaucoup de matières premières pour être produites. De plus, ils sont coûteux et compliqués à fabriquer et à éliminer.

La dépendance continue à l'égard de cette technologie obsolète est la principale raison pour laquelle les systèmes de moteurs électriques absorbent 50 % de la production annuelle d'électricité de l'UE et représentent plus de 50 % de la consommation énergétique mondiale. En bref, l'UE - et d'autres régions exigeant des normes d'efficacité plus élevées pour les moteurs - ne peuvent pas résoudre les défis énergétiques du XXIe siècle en utilisant une technologie de moteur vieille de 50 ans.

Pour les acteurs commerciaux, se conformer aux normes minimales de performance énergétique (MEPS) de l'Union européenne nécessitera la capacité de créer des moteurs électriques plus performants, conçus sur mesure et pouvant être produits de manière durable. En tant que startup, l'approche d'ECM PCB Stator Technology pour répondre à ce besoin se résume à deux choses : la technologie avancée des moteurs et la CAO.

Sur le plan technique, ECM a développé des moteurs électriques à carte de circuit imprimé ou PCB Stator. Le stator PCB remplace les enroulements en cuivre que l'on trouve dans les machines électriques conventionnelles par un stator ultra-mince. Les moteurs électriques incorporant les stators de cartes de circuits imprimés d'ECM sont plus petits, 70 % plus légers, atteignent des rendements allant jusqu'à 96 % et utilisent jusqu'à 80 % moins de matières premières que les machines conventionnelles.

ECM associe cette science PCB Stator à sa plate-forme de CAO PrintStator. Cela permet aux innovateurs de composer des performances précises et des spécifications dimensionnelles pour créer des solutions de moteurs électriques personnalisées intégrées à la technologie brevetée PCB Stator. Par exemple, si un fabricant européen de machines à laver a besoin d'un moteur électrique de 1,62 chevaux qui atteint 94 % d'efficacité et se conforme à un facteur de forme exact, cela peut être conçu via le logiciel.

Pour étendre ces avantages plus largement, ECM propose PrintStator en tant que produit SaaS. Cela permet aux innovateurs de l'UE et d'autres régions d'imprimer des moteurs à stator de circuits imprimés personnalisés partout dans le monde via les installations de fabrication de PCB existantes. Il y a un avantage composé ici à nécessiter moins d'énergie et moins de matériaux d'origine pour créer des moteurs électriques plus efficaces.

ECM travaille avec plusieurs entreprises de fabrication mondiales pour intégrer les solutions de stator PCB conçues par PrintStator dans des appareils commerciaux et industriels conformes aux normes de performance énergétique minimales de l'UE pour les moteurs.

L'adoption de la technologie des cartes de circuits imprimés et de la CAO via SaaS peut être un moyen efficace pour les régulateurs de l'Union européenne et les producteurs du secteur privé de résoudre un défi commun. C'est-à-dire moderniser le continent avec des moteurs électriques plus efficaces qui réduisent la pollution, créent un réseau électrique durable et permettent aux ménages européens d'économiser des milliards d'euros en coûts énergétiques.

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