Analyse des performances et de l'énergie des concasseurs mobiles électriques et diesel-hybrides

Qualifier un concasseur mobile d'« électrique » ne dit rien de l'origine de l'énergie ; cela signifie seulement que le concasseur, le crible et les convoyeurs sont entraînés par des moteurs électriques. Ces mêmes moteurs peuvent être alimentés une semaine par un transformateur réseau, la suivante par le groupe électrogène diesel monté sur le châssis, et le coût énergétique par tonne n'a alors plus rien à voir. Le terme « diesel-hybride » est tout aussi flou et change de sens d'un constructeur à l'autre. Cet article distingue les architectures d'entraînement, montre ce que les données de puissance des pages produits General Makina disent et ne disent pas, et explique comment comparer réseau et groupe électrogène avec la même formule. Nous ne donnons ni consommation de carburant ni pourcentage d'économie : ces valeurs se mesurent sur chantier, elles ne se lisent pas dans un catalogue.

Nommer correctement la chaîne d'entraînement : quatre architectures

Dans le matériel mobile de concassage-criblage, l'énergie va du carburant ou du réseau jusqu'à la chambre de concassage par quatre voies de base. Avant de comparer des offres, identifiez à laquelle appartient la machine, car son comportement en production et en maintenance en découle.

• Diesel mécanique direct : le moteur diesel entraîne le concasseur via un embrayage et des courroies ; les consommateurs auxiliaires sont hydrauliques ou alimentés par un petit alternateur. La vitesse du concasseur suit le régime moteur.
• Diesel-hydraulique : le moteur entraîne des pompes ; concasseur, convoyeurs et translation fonctionnent par moteurs hydrauliques. Souple, mais chaque conversion d'énergie perd une part de puissance en chaleur.
• Diesel-électrique (groupe électrogène) : le diesel n'entraîne que l'alternateur ; tous les consommateurs de l'installation sont des moteurs électriques. Les moteurs sont électriques, la source reste le carburant.
• Électrique sur réseau : les mêmes moteurs sont alimentés directement par le réseau via un transformateur et une armoire sur site ; il n'y a pas de réservoir de carburant.

Dans le secteur, « hybride » désigne le plus souvent la combinaison des troisième et quatrième architectures : la machine peut tourner sur son propre groupe et, sur un site raccordé, passer sur une entrée d'alimentation externe en arrêtant le groupe. Certains constructeurs emploient aussi ce terme pour un concasseur à entraînement électrique associé à une translation hydraulique. Il s'agit ici d'un principe ; aucun modèle des pages produits General Makina n'est présenté comme hybride. Si une offre mentionne « hybride », demandez par écrit quel consommateur est alimenté par quelle source.

Ce que disent les données catalogue : source d'énergie par modèle

Pour les broyeurs de pierres mobiles sur roues et les concasseurs mobiles montés sur chenilles de General Makina, la puissance est indiquée sous forme de puissance de groupe ou d'unité de puissance en kVA. Pour les installations de criblage, la ligne énergie indique simplement « groupe électrogène ou réseau ». Le tableau ci-dessous ne reprend que les valeurs des tableaux produits ; un tiret signifie que la page produit ne donne pas de valeur.

Trois conclusions concrètes en découlent. D'abord, la puissance des installations est donnée en kVA et celle du moteur de concasseur en kW : on ne peut pas les rapporter directement. La puissance active réellement disponible d'un groupe est sa valeur en kVA multipliée par le facteur de puissance de la charge (P = S × cos φ), et elle se répartit entre tous les consommateurs : alimentateur, convoyeurs et crible autant que concasseur. Ensuite, sur l'installation de concassage-criblage mobile General 640, le groupe est optionnel ; une configuration sans groupe pour un site raccordé peut donc être discutée au stade de l'offre, alors que sur les autres modèles sur roues le groupe figure dans le tableau produit comme équipement. Enfin, les cribles GNR ME acceptent les deux sources : sur un même site, le concasseur peut tourner sur groupe et la ligne de criblage sur réseau.

Écarts de performance : stabilité de vitesse, démarrage et qualité du produit

Un moteur électrique tourne à une vitesse fixée par la fréquence de son alimentation. Celle du réseau reste pratiquement constante sous forte charge ; sur un groupe, une prise de charge brusque provoque une brève chute de fréquence et de tension jusqu'à ce que le régulateur du diesel reprenne la main. Dans un concasseur à percussion, la vitesse périphérique du rotor est l'un des principaux facteurs de la courbe granulométrique. Le percuteur GNR-01 du GM 100, par exemple, est donné à 1500 tr/min ; la tenue de cette vitesse en charge influe sur la part de granulats cubiques et sur le volume recyclé depuis le crible. Sur un concasseur à mâchoires, la fluctuation de vitesse pèse moins sur le produit, mais le démarrage et la reprise à chambre pleine restent les moments les plus durs pour un groupe.

Trois outils gèrent le démarrage : démarreur progressif, variation de fréquence et démarrage séquentiel. La page produit de l'installation mobile General 01 mentionne un pupitre tactile avec démarreur progressif, contrôle de fréquence et télésurveillance ; faites confirmer dans l'offre le périmètre de cet équipement pour votre modèle. En démarrage séquentiel, convoyeurs et crible sont lancés à contre-courant du flux, depuis le convoyeur de stockage vers l'amont ; le concasseur monte en vitesse à vide et l'alimentateur démarre en dernier. Le groupe n'a ainsi jamais à absorber simultanément les courants d'appel de plusieurs gros moteurs, et sur réseau le dimensionnement des protections et du transformateur s'en trouve facilité.

C'est là que le principe hybride apporte un gain de performance : sur une machine diesel-électrique, le moteur ne subit pas directement la charge instantanée du concasseur ; il entraîne l'alternateur à vitesse constante et la partie électrique absorbe les variations de vitesse du concasseur. Avec une entrée réseau, ces variations disparaissent presque. Sur un diesel mécanique direct, chaque charge au concasseur se répercute sur le régime moteur, donc sur la vitesse du rotor.

Coût énergétique : comparer réseau et groupe avec une seule formule

La seule comparaison honnête ramène les deux sources à un coût par tonne. Vous saisissez consommations et prix ; la formule ne change pas.

• Réseau : coût énergétique par tonne = (puissance moyenne appelée, kW × prix unitaire de l'électricité) ÷ production horaire nette (t/h) + (investissement de raccordement ÷ tonnage total produit sur ce site).
• Groupe : coût énergétique par tonne = [(consommation de carburant, l/h × prix unitaire du carburant) + part horaire d'entretien et d'huile du groupe] ÷ production horaire nette (t/h).

Le second terme de la formule réseau est oublié dans la plupart des calculs. Transformateur, liaison câblée et armoire de distribution sont installés une fois ; leur poids par tonne dépend de la durée de présence et de la production totale. Sur une carrière de longue durée, ce terme devient faible ; sur un chantier routier de quelques mois, c'est en général là que naît l'avantage du groupe. Dans la formule du groupe se cache la marche à vide : quand l'installation attend du matériau, le groupe consomme toujours sans ajouter de tonnes au dénominateur. Vous pouvez convertir vos propres chiffres en coût par tonne avec le calculateur du coût énergie et usure.

Pour remplir la formule avec des données réelles, relevez pendant la période d'essai :

1. Le plein journalier et le compteur horaire (fonctionnement sur groupe).
2. Le relevé du compteur électrique en début et fin de poste (fonctionnement sur réseau).
3. Le tonnage vendable par poste, via pont-bascule ou bascule sur convoyeur.
4. Les temps morts, séparés en attente d'alimentation, pannes et déplacements.
5. La nature et l'humidité de la roche : la même installation n'appelle pas la même puissance selon la pierre.

Quelle source pour quel site : critères de décision

Le choix de la source d'énergie est une décision de site, pas de machine. La matrice indique les questions qui tranchent.

Si l'on privilégie les machines sur chenilles pour les travaux à déplacements fréquents en carrière, c'est notamment parce qu'elles emportent leur énergie avec elles. La page du GM 90JP indique clairement qu'une alimentation par groupe suffit dans les carrières et chantiers sans raccordement. À l'inverse, une ligne de criblage qui reste longtemps au même endroit est le maillon le plus adapté à un raccordement réseau ; les modèles GNR ME et YM du groupe installations de lavage et de criblage sont donnés pour fonctionner sur réseau ou sur groupe.

Liste de contrôle avant de demander une offre

• Le site est-il raccordé au réseau ? Si oui, quelle puissance de transformateur est disponible et à quelle distance ?
• Quelle est la durée du chantier : le coût de raccordement se justifie-t-il sur cette période ?
• Le groupe est-il inclus ou en option ? Sa puissance est-elle indiquée en kVA ?
• Gestion du démarrage : quels moteurs disposent d'un démarreur progressif, d'un variateur ou d'un démarrage séquentiel ?
• Si l'offre indique « hybride », la source de chaque consommateur est-elle précisée par écrit ?
• Prévoyez-vous d'alimenter le concasseur et la ligne de criblage par des sources distinctes ?
• Qui tiendra les relevés de carburant, de compteurs et de tonnage pendant l'essai, et à quelle fréquence ?

Les mécanismes qui réduisent la demande d'énergie (pré-criblage à grille, adéquation concasseur-roche, recyclage en circuit fermé) sont traités dans notre article sur les technologies d'économie d'énergie ; celui-ci porte sur la source elle-même.

Questions fréquentes

Un concasseur mobile électrique ne consomme-t-il pas de carburant ?

Ses moteurs sont électriques, mais sur un site non raccordé, c'est un groupe diesel qui produit l'énergie : la consommation de carburant demeure. Ce qui la supprime, c'est le raccordement au réseau, pas le moteur électrique.

General Makina propose-t-il un modèle diesel-hybride ?

Aucun modèle n'est présenté comme hybride sur les pages produits. Pour les concasseurs sur roues et sur chenilles, l'unité de puissance est donnée en kVA ; les cribles GNR ME sont définis pour fonctionner sur groupe ou sur réseau. Précisez par écrit, au stade de l'offre, le schéma d'alimentation adapté à votre site.

Peut-on comparer les kVA d'un groupe aux kW d'un moteur de concasseur ?

Pas directement. Le kVA est une puissance apparente ; la puissance utile dépend du facteur de puissance, et le groupe alimente aussi les moteurs d'alimentateur, de convoyeurs et de crible. Le courant de démarrage doit être pris en compte à part.

Comment savoir quelle source revient le moins cher ?

Remplissez les deux formules avec vos prix d'électricité et de carburant, vos consommations mesurées et la durée du chantier. Prix et configuration figurent dans une offre établie pour votre site.

Conclusion

L'entraînement électrique offre, face au diesel mécanique, une performance plus prévisible en stabilité de vitesse et en maîtrise du démarrage ; le coût énergétique, lui, dépend de la source qui alimente le moteur, pas du moteur. Dès que le coût de raccordement du réseau et la marche à vide du groupe entrent dans la formule, la décision devient claire. Communiquez-nous les conditions du site, la nature de la roche et le tonnage visé, et contactez-nous pour une offre comprenant le modèle et le schéma d'alimentation adaptés.