30 e Congrès de l AQME 11 & 12 mai 2016

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1 30 e Congrès de l AQME 11 & 12 mai 2016 Projet de récupération d énergie à Citadelle Présenté par : Marc Gosselin, ing., P.eng. Ingénieur en réfrigération chez Zéro-C/Fixair

2 Citadelle Que font ils? : surtout connu pour la production de produits d érables (de la cueillette à la mise en marché)

3 Citadelle - Historique : surtout connu pour la production de produits d érables (cueillette à la mise en marché) 1924 : Constitution de la Coopérative, «LES PRODUCTEURS DE SUCRE D ÉRABLE DE QUÉBEC» ; 1933 : Deux marques nationales : les produits CITADELLE (couleur plus claire et goût plus savoureux et les produits CAMP (couleur plus foncée et saveur plus prononcées) 1972 : Le siège social déménage à Plessisville (anciennement à Lévis) ; 1992 : Adhésion au «North American Maple Syrup Council» en tant que représentant du Québec ; 2000 : Souligne son 75 e anniversaire d existence ; 2001 : Construction d un entrepôt à Plessisville, un complexe de transformation et de commercialisation à la fine pointe ; 2002 : L ACIA accorde la certification HACCP à l usine «&nsp;shady Maple Farms Ltd», division de Citadelle, située à La Guadeloupe, en Beauce ; 2011 : Acquisition d une entreprise de transformation de la canneberge au Québec «La Maison Bergevin inc.» ; 2014 : Aménagement d une nouvelle usine de transformation de la canneberge à Aston-Jonction ; 2015 : Souligne son 90 e anniversaire d existence ; Chiffre d affaires 140 millions dont 95% hors Québec 350 employés produit 24 millions de livres de sirop/année.

4 Le Projet : Nouvelle usine de transformation de la canneberge à Aston-Jonction Lieux : Aston-Jonction, ± 500 habitants ; Annoncé en juillet 2012, investissement prévu de 5 M$ ; En août 2013, investissement révisé à 12 M$ sur trois ans ; Production de 8 à 25 millions de livres en 5 ans ; Vingt (25) millions de livres représentent un 7 e de la récolte québécoise de 2012 de 180 millions de livres totales ; ± 70 nouveaux emplois ; But produire de la canneberge séchée et du jus de canneberge ; Section réfrigérée de transformation et d entreposage ; L usine Aston-Jonction

5 Le Projet : Nouvelle usine de transformation de la canneberge à Aston-Jonction Le Procédé : 1. Réception de la canneberge congelée et Triage en fonction de la qualité et dimensions physiques ; 2. Entreposage dans le congélateur ; 3. Décongélation via la récupération de la chaleur circuit CO2 GLYCOL EAU, en circuit fermé ; 4. Égouttement ; 5. Extraction de jus, but extraire le jus brute de la canneberge qui est envoyé dans des silos à l extérieur ; 6. Une fois le jus extrait, la canneberge est envoyé à l infuseur où le sucre entre dans le fruit, mélange eau & sucre std et biologique (possibilité de jus de pomme également) à C ; 7. Une fois la canneberge gorgée de sucre liquide ou autres, elle est acheminée vers le séchoir pour ± 12 heures ; 8. Produit fini : jus & canneberges séchées ; Note : Travaille sur trois (3) quarts de travail de huit (8) heures, cinq (5) jours par semaine; Le lavage de l usine (sanitation) une fois par semaine le samedi ; Source d énergie brute = électricité seulement.

6 Le Projet : Nouvelle usine de transformation de la canneberge à Aston-Jonction Réfrigérateur à 4 C Séchoir

7 Le Projet : Nouvelle usine de transformation de la canneberge à Aston-Jonction Le Quai réception/expédition Le Triage Les silos extérieur L infuseur

8 Les besoins de refroidissement et de chauffage Besoins en refroidissement : L-1 : 63 kw (216,000 BTU/h) en basse T ; M-1 : 42 kw (144,000 BTU/h) en moyenne T ; M-2 : 134 kw (456,000 BTU/h) en moyenne T ; Besoins en chauffage : Eau chaude domestique ; Dégel des canneberges : 5,000 lbs/hre de -18 C à 12 C ; Séchage de la canneberge : 4,600 lbs/hre de 22% à 16% ; Chauffage du bâtiment ; Chauffage de l A/N ; Chauffage sous-dalle congélateur ; Dégivrage des évaporateurs (au glycol). CHOIX DU SYSTÈME = CO 2 DOUBLE ÉTAGES POUR LA RÉFRIGÉRATION THERMOPOMPE AU R-134a POUR LE SÉCHAGE

9 Le système de réfrigération Quatre (4) compresseurs semi-hermétiques de marque Dorin pour la moyenne température : Cap./comp. : 71,360 W, 243,552 BTU/h ( F d évaporation et Pression de 1334 psig à 95 F de sortie ; Cap. tot. : 285,440 W, 974,208 BTU/h ( F d évaporation et Pression de 1334 psig à 95 F de sortie ; Rejet de chaleur disponible = 1,500,220 BTU/h (440 kw) ; Puissance absorbée/comp. : kw x 4 = kw, COP = 1.85, EER = 6.32, T refoulement = 233 F. Trois (3) compresseurs à volutes (scroll) de marque Emerson pour la basse température : Cap./comp. : 36,332 W, 124,000 BTU/h ( F d évaporation et Pression de 394 psig à 18 F saturé ; Cap. tot. : 108,996 W, 372,000 BTU/h ( F d évaporation et Pression de 394 psig à 18 F saturé ; Rejet de chaleur total au circuit haut stage = 439,066 BTU/h (36.6 T.R., kw) ; Puissance absorbée/comp. : 6.55 kw x 3 = kw, COP = 5.55, EER = 18.9, T refoulement = 108 F.

10 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération Rejet de chaleur disponible = 1,500,220 BTU/h (440 kw) ; Trois (3) échangeurs à plaques de récupération, totalisant 488kW : HXS1A : CO 2 T d entrée = 233 F, T de sortie = psig ; PG 50%, T d entrée = 140 F, T de sortie = 160 F, 65 usgpm, 148 kw ; HXS2A & HXS2B : CO 2 T d entrée = 170 F, T de sortie = psig ; PG 50%, T d entrée = 77 F, T de sortie = 116 F, 32 usgpm, 170 kw ; ÉNERGIE UTILE BT ÉNERGIE ÉNERGIE COP réf. MT réel = 1.85 ; UTILE MT UTILE RÉCUP. COP réf. BT réel = 108,996 W / ((6,550 W x 3) + (42,882 W / 1.85)) = 2.54 ; COP combiné réf.+récup. = (108,996 W + (285,440 W 146,355 W)) + (285,440 W + 154,120 W) (154,120 W + 19,650 W) COP combiné réf.+récup. = 3.96, EER = 13.5 PUIS. ABS. COMP. MT ET BT

11 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération C.P. = Point 88 F & 1070 psia

12 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération

13 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération HXS1A : 148 kw HXS2A & 2B : 340 Kw tot. REFROIDISSEUR DE GAZ : 450 kw COMPRESSEURS MT : 285 kw COMPRESSEURS BT : 109 kw REFROIDISSEMENT BT ET MT : 266 kw tot.

14 Le principe de récupération CHAUDIÈRE ÉLECTRIQUE : 465 kw CHAUFFAGE EAU CHAUDE DE DÉCONGÉLATION, INFUSION & CIP : 1,000 kw CHAUFFAGE EAU HT F HXS1A : 148 kw BOUCLE D EAU THERMOPOMPE CHAUFFAGE EAU via PG50% : 150 kw BESOINS EN EAU CHAUDE DOMESTIQUE : 300 kw PRÉ-CHAUFFAGE EAU CHAUDE DOMESTIQUE : 180 kw CHAUFFAGE BÂTIMENT, A/N, SOUS-DALLE CONG. : 340 kw CHAUFFAGE PG 50% HXS2A & 2B : 340 kw BOUCLE PG50% CHAUFFAGE PG 50% via EAU T : 465 kw

15 Le principe de récupération : Boucle de PG 50% Réfrigérateur à 4 C Séchoir

16 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération ET THERMOPOMPE AU R-134a INTÉGRÉE THERMOPOMPE CHAUFFAGE EAU via PG50% : 150 kw COMPRESSEUR SEMI-HERMÉTIQUE AU 77 F D ÉVAP. ET 158 F DE COND.

17 La thermopompe pour le séchage de la canneberge Système de réfrigération au R-134a avec 100% récupération x 2

18 Le système de réfrigération Système de réfrigération sous-critique & transcritique (double étages) au CO 2 (R-744) avec 100% récupération ET DEUX THERMOPOMPES AU R-134a THERMOPOMPE CHAUFFAGE EAU via PG50% : 150 kw THERMOPOMPE POUR LE SÉCHAGE DE LA CANNEBERGE via AIR AU 65 F D ÉVAP. ET 180 F DE COND. : 265 kw COMPRESSEUR SEMI-HERMÉTIQUE AU 77 F D ÉVAP. ET 158 F DE COND.

19 La thermopompe pour le séchage de la canneberge Système de réfrigération au R-134a avec 100% récupération C.P. = Point 214 F & 588 psia COP = 3.0

20 Le CO2 comme réfrigérant, pourquoi? # ASHRAE : R-744 ; Classé A1 selon ASHRAE et B52 ; Excellent fluide caloporteur ; Compatibilité avec cuivre, acier std et acier inoxydable ; Gaz Peu coûteux ; Système de plus en plus compétitif ; Tuyauterie de plus petit diamètre ; Excellente capacité de récupération de chaleur ; Réfrigérant vert ; PDO (ODP) = 0 ; PRG (GWP) = 1.

21 Les propriétés thermodynamiques du CO2

22 La demande de subvention HQ avec l aide de l AQME Équipements de référence : Dégel de la canneberge: l'eau servant au dégel de la canneberge est chauffée par chaudière électrique afin de dégeler 5,000 lbs/hr de canneberges de -18 C à 12 C pendant 2,000 heures de fonctionnement par année Séchage de la canneberge: la canneberge est séchée avec une fournaise électrique afin de sécher lbs/hr de canneberges de 22% à 16% pendant 2,000 heures de fonctionnement par année. Les humidités sont calculées sur la base sèche. Chauffage des locaux selon l hypothèse que les locaux soient chauffés avec la chaudière électrique afin de chauffer les locaux à 18 C en se basant sur un débit d air d appoint moyen annuel de 4,666 scfm (10,000 scfm en opération et 3,000 scfm hors production). Équipements futurs (solution proposée) : Dégel de la canneberge: l'eau servant au dégel de la canneberge est chauffée par le refroidisseur au CO 2 de dégeler 5,000 lbs/hr de canneberges de -18 C à 12 C pendant 2,000 heures de fonctionnement par année ; Séchage de la canneberge: la canneberge est séchée avec une thermopompe ayant un coefficient de performance de 3 afin de sécher 4,600 lbs/hr de canneberges de 22% à 16% pendant 2,000 heures de fonctionnement par année ; Chauffage des locaux: les locaux sont chauffés avec le refroidisseur au CO 2 afin de chauffer les locaux à 18 C en se basant sur un débit d air d appoint moyen annuel de 4,666 scfm (10,000 scfm en opération et 3,000 scfm hors production)

23 La demande de subvention Hydro-Québec avec l aide de l AQME Résultats attendus Consommation (base) de référence (sans le projet) : a) Dégel de la canneberge : 470,255 kwh ; b) Séchage de la canneberge : 249,185 kwh ; c) Chauffage du bâtiment : 265,383 kwh ; Consommation compte tenu du projet proposé : a) Dégel de la canneberge : En considérant un taux moyen de récupération thermique de 90 % soit une consommation future de 47,025 kwh ou 10% de l énergie totale de décongélation calculée ; b) Séchage de la canneberge : En considérant que la thermopompe à un coefficient de performance de 3, nous arrivons à la consommation future suivante : 83,062 kwh ; c) Chauffage du bâtiment : En considérant un taux moyen de récupération thermique de 90 % soit une consommation future de kwh ou 10% de l énergie totale de chauffage calculée. MESURE CONSOMMATION ESTIMÉE AVANT PROJET CONSOMMATION PRÉVUE APRÈS PROJET ÉCONOMIES ESTIMÉES (kwh) (kwh) (kwh) Dégel de la canneberge kwh kwh kwh Séchage de la canneberge kwh kwh kwh Chauffage du bâtiment kwh kwh kwh Enveloppe kwh kwh kwh TOTAL kwh kwh kwh

24 Les résultats préliminaires du mesurage vs demande de subvention Hydro-Québec avec l aide de l AQME Coûts additionnels du projet : 573,787.00$ ; Économies réelles préliminaires : 1,875,000 kwh soit ± 150,000.00$/année ; Subvention = moindre des montants suivants : PRI à deux ans = 275,871.80$ 50% des coûts admissibles = 286,893.50$ ; 15 /kwh économisés = 281,250.00$ Donc subvention HQ prévisible = ± 275,000.00$ avec une économie d électricité récurrente de ± 150,000.00$/année.

25 MERCI QUESTIONS? Projet de récupération d énergie à Citadelle Présenté par : Marc Gosselin, ing., P.eng. Ingénieur en réfrigération chez Zéro-C/Fixair