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Efficacité énergétique dans l’industrie Technologies transversales à haut rende

Efficacité énergétique dans l’industrie Technologies transversales à haut rendement: chaleur et froid industriel En coopération avec: Soutenu par: www.renac.de 24-27 novembre 2014, Tunis, Tunisie Refroidissement – Données clés Environ 15% de l’électricité est utilisé pour le refroidissement dans les pays à climat tempéré (p.ex. Allemagne, USA) Hausse des salaires – augmentation considérable de la consommation énergétique pour le rafraichissement (pays émergents) Prod. d’aliments Vente d’aliments Refroid. Industr. Conditionnement Autres www.renac.de Exemple: Mumbai (environ 18 million d’habitants), a un besoin potentiel en réfrigération/refroidissement d’environ 24% de la demande entière des USA. Deux grands usages: froid alimentaire et climatisation; puis textile, plastique, chimie, etc. Potentiels d’économies d’énergie dans les systèmes de refroidissement existants est estimé à environ 20%. Répartition de la demande en rafraichissement en Allemagne Refroidissement – Données clés 10..30 % Verdampfer-, Verflüssiger-Lüfter, Pumpen, Sonstiges Evaporateur, Condensateur, Pompes, Autres Demande électrique d‘un refroidisseur www.renac.de 70..90 % 10..30 % Verdichter Compresseur Sources de pertes dans un système froid www.renac.de moteur Electricité Compresseur + cycle réfrigérant Distribution et contrôle du froid (eau glacée, air, etc) Utilisation du froid Consommation, Distribution & Production Énergétique Consommation & Distribution de froid Applications typiques pour des systèmes de rafraichissement Eau réfrigérée/froide, réfrigérant, air froid, détente directe Climatisation, réfrigération, congélation, lyophilisation, liquéfaction de gaz, aérospatial www.renac.de aérospatial Distribution de froid Tuyau/ tuyauterie (départ & retour) Eau froide/réfrigérée, air, saumure, réfrigérant Pompes, ventilateur, dispositifs de contrôle, isolation Echangeurs thermiques/émetteurs Consommation, Distribution & Production Énergétique Production de froid Machine frigorifique à compression (électricité) Machine frigorifique à absorption (converti la chaleur en froid) Machine frigorifique à adsorption www.renac.de Machine frigorifique à adsorption (non ordinaire, converti la chaleur en froid) Tour de refroidissement (électricité) Machine frigorifique à compression Cycle de production du froid Source chaude Source froide Compresseur Qe Air / eau glacée/ Eau glycolée / etc Fluide Frigorigène Phase vapeur www.renac.de Qc = Qf + Qe EER (CEF) = Qf / Qe COP = Qc / Qe Condenseur Evaporateur Détendeur Qc Qf Air / eau Fluide Frigorigène Phase liquide 7 Cycle de production du froid EER = Q froid / Q élec (Energy Efficiency Ratio): nombre sans unité Par ex, si le EER est de 3: 1 kWh consommé au compresseur permet d’extraire 3 kWh de chaleur (énergie frigorifique) du milieu à refroidir Ou: pour extraire 1 kWh de chaleur, on consomme 0.33 kWh d’électricité au compresseur www.renac.de Une installation se caractérise par 2 capacités ou puissances: La puissance frigorifique en kWf La puissance électrique en kWe 8 Cycle de production du froid EER = R % * Tevap/(Tcond-Tevap) R : rendement global: moteur, compresseur, cycle réfrigérant T cond: température de condensation en Kelvin T evap : température d’évaporation en Kelvin Plus l’écart de température entre source froide et source chaude est élevé, plus il faut d’énergie pour extraire la chaleur du milieu froid vers le chaud. Il faut chercher: www.renac.de chercher: la température d’évaporation la plus haute possible la température de condensation la plus basse possible Conséquences: Sur la conception et le dimensionnement des échangeurs, leur localisation Sur la maîtrise des conditions de condensations (air, eau, fonctionnement de nuit, etc) et d’évaporation (température fluide froid) Sur la maintenance / nettoyage des échangeurs, encrassement, givre, etc Suivi par manomètres 9 Production de froid 70 75 80 85 90 95 Kälteleistung [kW, th] 25°C 30°C 35°C 40°C Eine Anhebung der Kaltwasser- Vorlauftemperatur um 4K führt zu einer Leistungssteigerung von 10,5% Une augmentation de la température d’entrée de l’eau fraiche de 4K engendre une augmentation de la charge de 15.5% Capacité frigorifique [°kW,th] www.renac.de 35 40 45 50 55 60 65 70 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 Kaltwasseraustrittstemperatur [°C] Kälteleistung [kW, th] Température de sortie de l’eau froide [°C] Capacité frigorifique [ Potentiels d’économies d’énergie Operating and maintenance measures System optimisation e.g. split of cooling circuit according to temperature need up to 10% up to 8% Operating and maintenance measures System optimisation e.g. split of cooling circuit according to temperature need up to 10% up to 8% Systèmes de refroidissement Potentiels d’économies en réduisant la demande en rafraichissement Optimisation du système p.ex. répartition des circuits frigorifiques selon les besoins en température Jusqu’à 10% Jusqu’à 8% Dispositifs en terme de fonctionnement et de maintenance www.renac.de Efficent equipmen/ lighting in cold rooms Heat recovery Better heat insulation Operating and maintenance measures up to 8% up to 10% up to 80% up to 2% Efficent equipmen/ lighting in cold rooms Heat recovery Better heat insulation Operating and maintenance measures up to 8% up to 10% up to 80% up to 2% Efficient equipment/ lighting in cold rooms Jusqu’à 8% Jusqu’à 10% Jusqu’à 80% Jusqu’à 2% maintenance Meilleure isolation thermique Récupération thermique Équipement/éclairage à haut rendement dans les chambres froides Systèmes de refroidissement - Potentiels d’économies à travers l’utilisation d’équipement à haut rendement Augmentation de la température du fluide frigorigène Utilisation d’un système de rafraichissement passif (par air extérieur p.ex.) Réduction de la température de condensation Utiliser des machines de production de froid au moyen de chaleur en Potentiels d’économies d’énergie www.renac.de Utiliser des machines de production de froid au moyen de chaleur en conjonction avec du chauffage solaire, récupération de chaleur résiduelle, etc. High efficiency motors for ventilator on condenser High efficiency cooling compressor High efficiency motors for ventilator on vaporiser Drives with speed control for compressor, ventilators and pumps up to 6% up to 5% up to 5% up to 5% High efficiency motors for ventilator on condenser High efficiency cooling compressor High efficiency motors for ventilator on vaporiser Drives with speed control for compressor, ventilators and pumps up to 6% up to 5% up to 5% up to 5% Jusqu’à 10% Variateur de vitesse pour compresseur, ventilateurs et pompes Moteurs à haut rendement pour ventilateur de l’évaporateur Compresseur de refroidissement à haut rendement Moteurs à haut rendement pour ventilateur du condensateur Jusqu’à 5% Jusqu’à 5% Jusqu’à 5% Économies d’énergie - Exemple État actuel État idéal Exemple de système frigorifique www.renac.de IMM Refroidis seur Circuit frigorifique pour l’hydraulique et les outils Circuit Hydraulique Circuit for Tools Tour de refroidissement Refroidis seur Économie d’énergie - Stockage de froid L’effacement de tout ou d’une partie de la production de froid durant les heures de pointe est possible par stockage de froid Intérêts: Éventuelle réduction de la facture électrique en fonction de la tarification Peut permettre de réduire le besoin d’investir en capacité de production de froid Mais le stockage peut entraîner une augmentation de la consommation www.renac.de Mais le stockage peut entraîner une augmentation de la consommation d’électricité: Baisse de la température d’évaporation Pertes dues au stockage Parfois compensation par un fonctionnement de nuit permettant une baisse de la température de condensation Économie d’énergie - Exemple Exemple de systèmes de refroidissement Situation actuelle Dans une usine de traitement de viande, de grandes quantités de chaleurs sont dissipées par le processus postcombustion (environ 240° C). Dispositifs www.renac.de Schéma d’une machine de refroidissement par absorption Dispositifs Utilisation de la chaleur résiduelle pour faire fonctionner une machine de refroidissement par absorption. L’énergie de rafraichissement est ensuite utilisée pour climatiser les halls de production entre 10 – 15° C. Économie d’énergie - Exemple Exemple de systèmes de refroidissement Résultat L’utilisation de l’énergie résiduelle gratuite au moyen d’une machine de refroidissement par absorption réduit la charge et ainsi la consommation énergétique de la machine de refroidissement par compression existante. Potentiel d’économie: environ 380 MWh/a www.renac.de Couts d’investissement :170,000 € Temps de retour: 4 ans (pour électricité à 110 €/MWh) Réflexions/ Foire aux Questions Notes personnelles & réflexions www.renac.de Foire aux Questions Merci! En coopération avec: Soutenu par: Franck Daganaud Pour le compte de: Renewables Academy (RENAC) Schönhauser Allee 10-11 D-10119 Berlin Tel: +49 30 52 689 58-71 Fax: +49 30 52 689 58-99 info@renac.de uploads/Geographie/ technologies-transversales-a-haut-rendement-chaleur-et-froid-industriel-pdf.pdf