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Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Système Expert pour une Four

Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Système Expert pour une Fourniture INtelligente de l´Energie Thermique dans l´Industrie et autres Applications à Grande Echelle Guide pour les Audits d’Energie Thermique E I N S T E I N Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Guide pour les Audits d’Energie Thermique EINSTEIN Version: 2.0 Dernière révision: 13/06/2012 Coordinateur: Hans Schweiger energyXperts.NET, Barcelone, Espagne / Berlin, Allemagne Auteurs (version actuelle): Auteur(s) Établissement/Société Auteur responsable du(es) chapitre(s) E-Mail Hans Schweiger Claudia Vannoni Cristina Ricart energyXperts.NET, Espagne / Allemagne 1, 2.1-2.4, 3.1-3.4, 3.5.1- 3.5.3, 3.5.5-3.5.6, 3.6.1-3.6.4, 3.7.4,3.8, 3.10-3.12, 4.1, 4.2, 4.4 hans.schweiger@energyxperts.net claudia.vannoni@energyxperts.net Bettina Muster Christoph Brunner AEE Intec, Autriche 2.5-2.6, 3.5.4, 3.7.1-3.7.3, 3.7.4.6, 3.9, 4.3 b.muster@aee.at c.brunner@aee.at Konstantin Kulterer Austrian Energy Agency, Autriche 3.1 konstantin.kulterer@energyagency .at Alexandre Bertrand Frank Minette CRP Henri Tudor, Luxembourg Plusieurs paragraphes sur le refroidissement et la climatisation alexandre.bertrand@tudor.lu frank.minette@tudor.lu Auteurs (versions antérieures): Auteur(s) Établissement/Société Auteur responsable du(es) chapitre(s) E-Mail Stoyan Danov energyXperts.NET, Espagne 1, 2.1-2.4, 3.1-3.4, 3.5.1-3.5.3, 3.5.5-3.5.6, 3.6.1-3.6.4, 3.7.4,3.8, 3.10-3.12, 4.1, 4.2, 4.4 sdanov@gmail.com Enrico Facci Université de Rome, Italie 1, 2.1-2.4, 3.5.1-3.5.3, 3.6.1- 3.6.2, 3.7.4, 4.4 enrico.facci@uniroma1.it Damjan Krajnc Université de Maribor, Slovénie 3.5.4, 3.6.5 dkrajnc@uni-mb.si Thomas Bouquet Stefan Craenen COGEN Europe 3.7.4.3 thomas.bouquet@cogeneurope.eu stefan.craenen@cogeneurope.eu Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Cet ouvrage est sous licence Creative Commons Attribution-Noncommercial- ShareAlike 3.0 Unported (paternité-pas d´utilisation commerciale-partage des conditions initiales à l´identique). Pour consulter une copie de cette licence, veuillez visiter http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Vous êtes libre : de Partager — de reproduire, distribuer et communiquer cet ouvrage de Remodeler — d´adapter cet ouvrage Selon les conditions suivantes: Paternité. Vous devez citer le nom de l´auteur original de la manière indiquée par l´auteur de l´ouvrage ou le titulaire des droits (mais pas d´une manière qui suggérerait qu´ils vous approuvent ou approuvent votre utilisation de l´ouvrage). Pas d´utilisation commerciale. Vous n´avez pas le droit d´utiliser cet ouvrage à des fins commerciales Partages des conditions initiales à l´identique. Si vous modifiez ou transformez cet ouvrage ou développez à partir de celui-ci, vous n´avez le droit de distribuer le travail qui en résulte que sous une licence identique ou similaire à celle- ci. Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Avis de non-responsabilité Le contenu de cette publication n´engage que la responsabilité de ses auteurs. Il ne représente pas l´opinion de la Communauté. La Commission Européenne n´est pas responsable de l’usage qui pourrait être fait des informations qui y figurent. Remerciements La méthodologie et l´ensemble des outils EINSTEIN ont été développés dans le cadre des projets européens “EINSTEIN (système expert pour une fourniture intelligente de l´énergie thermique dans l´industrie)” et “EINSTEIN-II (système expert pour une fourniture intelligente de l´énergie thermique dans l´industrie et autres applications à grande échelle)” avec le soutien financier de la Commission Européenne.* • EINSTEIN (Contrat N°: EIE/07/210/S12.466708, coordinateur de projet : Christoph Brunner, Joanneum Research - Institut des Techniques et Systèmes Durables, Autriche), 2007-2009. • EINSTEIN-II (Contrat Nº: IEE/09/702/SI2.558239, coordinateur de projet : Hans Schweiger, energyXperts.NET, Espagne), 2010 – 2012. Des parties de ces travaux ont en outre bénéficié du soutien de: • la Generalitat de Catalunya (Espagne) Departament d’Educació i Universitats. Subventions Beatriu de Pinòs No. 2006 BP-B2 0033 et 2007 BP-B2 00012 • le Ministère Espagnol des Sciences et de l´Innovation, Projet No.DEX-590000-2008-84 • la Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (société Autrichienne pour le soutien à la recherche), Project No. 821907 (“EINSTEIN in Österreich”) * [N.d.T. : EINSTEIN est l´acronyme de “expert-system for an intelligent supply of thermal energy in industry”] Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Table des matières Introduction.................................................................................................................................... 6 1 Méthodologie d’audit thermique – notions fondamentales ........................................................... 7 1.1 L’énergie thermique dans l’industrie et autres applications et grande échelle........ 7 1.2 Domaine d’application ........................................................................................... 8 1.3 Une approche intégrale de l’efficacité énergétique ................................................ 8 1.4 Les avantages de la procédure d’audit EINSTEIN................................................. 9 1.5 La boîte à outils EINSTEIN.................................................................................. 10 1.6 Aperçu de ce guide ............................................................................................. 11 2 E = mc2. Les concepts théoriques d’EINSTEIN ......................................................................... 12 2.1 Energie, efficacité énergétique et source d’énergie renouvelables ...................... 12 2.2 Flux énergétiques – définitions............................................................................ 15 2.3 Niveaux de température dans la fourniture de chaleur et de froid........................ 21 2.4 Modèles de processus et courbes de demande................................................... 22 2.5 Intégration de la chaleur et analyse Pinch ........................................................... 26 2.6 Evaluation du coût total - TCA............................................................................. 32 3 Comment mettre en œuvre un audit énergétique EINSTEIN...................................................... 36 3.1 Contacts préliminaires : motiver .......................................................................... 38 3.2 Acquisition des données de pré-audit.................................................................. 40 3.3 Préparation de l’audit : traitement des informations préliminaires ........................ 42 3.4 Préévaluation rapide............................................................................................ 45 3.5 Visite sur site (ou sinon : seconde acquisition de données à distance)................ 46 3.6 Analyse du statu quo .......................................................................................... 52 3.7 Conception d’options d’économie et projet de ciblage énergétique...................... 60 3.8 Calcul de performance énergétique et analyse environnementale....................... 87 3.9 Analyse économique et financière....................................................................... 89 3.10 Création de rapport et présentation .................................................................. 91 3.11 Apprentissage collectif....................................................................................... 93 3.12 Suivi .................................................................................................................. 94 4 Examples................................................................................................................................... 95 4.1 Overall procedure................................................................................................ 95 4.2 Consistency checking and data estimation........................................................ 102 4.3 Heat recovery: dairy example............................................................................ 109 Nomenclature ............................................................................................................................ 115 Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN “lI ne suffit pas que vous entendiez les sciences appliquées pour que vos travaux puissent contribuer au bien de l´homme. Le souci de l´homme lui-même et de son destin doit toujours être l´intérêt premier de toute entreprise technique, le souci des grands problèmes irrésolus de l´organisation du travail et de la distribution des biens - afin que les créations de notre esprit soient une bénédiction et non une malédiction pour l´humanité. N’oubliez jamais cela au milieu de vos diagrammes et de vos équations.” Albert Einstein Extrait d´un discours prononcé devant les étudiants du California Institute of Technology en 1931. Guide pour les audits d’énergie thermique EINSTEIN Introduction La demande d´énergie thermique (chaleur et froid) dans l´industrie constitue autour de 20% de la demande finale totale d´énergie en Europe. Le chauffage et la climatisation des locaux dans les bâtiments représentent quant à eux 27% de la demande finale d´énergie. Bien que l´efficacité énergétique se soit améliorée dans l´industrie européenne au cours des dernières décennies, un grand potentiel demeure inexploité en ce qui concerne la réduction de la demande d´énergie ; la combinaison intelligente de solutions et technologies existantes pourrait permettre d´exploiter ce potentiel. Pour optimiser la fourniture de l´énergie thermique, il est requis d´adopter une approche intégrale holistique comprenant les possibilités de réduction de la demande au moyen de la récupération de la chaleur et de l´intégration des processus associées à une combinaison intelligente de technologies existantes de fourniture de chaleur (et de froid) au coût raisonnable, en adéquation avec les contraintes économiques données. La méthodologie EINSTEIN pour audit d´énergie thermique qui est décrite dans le présent document a été développée dans le cadre des projets Européens EINSTEIN et EINSTEIN-II (Energie intelligente Europe - EIE). Ces projets sont le fruit d´une précédente collaboration entre les partenaires des projets, AEE INTEC (Autriche) et energyXperts.NET (Espagne), pendant la période 2003 – 2007 dans le cadre des programmes Chauffage et réfrigération solaires et SolarPACES de l´AIE (Agence internationale de l´énergie), Task 33/IV sur la Chaleur solaire pour processus industriels (www.iea-ship.org). Les éléments et concepts fondamentaux qui composent cette méthodologie avaient déjà été produits dans le cadre du projet européen (5ème programme-cadre) POSHIP (The Potential of Solar Heat for Industrial Processes – Le potentiel de la chaleur solaire pour les processus industriels) et du projet national autrichien PROMISE (Produzieren mit Sonnenenergie – Produire avec l´énergie solaire). Un des aspects intéressants du groupe de recherche Task 33/IV de l´AIE était la collaboration interdisciplinaire entre des experts en technologies d´énergie renouvelable (énergie héliothermique) d´une part, et des ingénieurs en procédés industriels d´autre part. Au cours des travaux sur plusieurs études de cas dans l´industrie, dans le cadre de ladite Task 33/IV, il est clairement apparu que l´on manquait d´outils appropriés pour l´audit de la fourniture de l´énergie thermique dans l´industrie : complexité du problème que pose l´optimisation de la fourniture de l´énergie thermique requiert de réunir les connaissances en matière de technologie des processus, d´intégration des processus et de techniques de récupération de chaleur, et un savoir étendu au sujet des différentes technologies à haut rendement énergétique pour la fourniture de chaleur et de froid, y compris les énergies renouvelables. Ceci se heurte souvent à la fois au manque de temps disponible pour les audits ou les études préalables indicatives de faisabilité et au manque de connaissances des techniciens impliqués. Dans le cas spécifique des projets de chauffage solaire à usage industriel étudiés dans le cadre de la Task 33/IV de l´AIE, il s´agissait du manque de connaissances des experts en héliothermie dans le domaine des technologies de processus, de l´intégration de la chaleur et des aspects généraux de la fourniture de chaleur à l´industrie. Mais le problème est plutôt d´un ordre général : il est très difficile qu´une même personne, particulièrement les jeunes techniciens intervenant souvent dans la pratique des audits énergétiques, ait les connaissances globales requises du vaste éventail de concepts technologiques pour élaborer des solutions véritablement intégrales et optimisées. Par conséquent, fondées uploads/Litterature/ einstein-audit-guide-2-0-fr.pdf