Atelier d échanges n 5. Récupération de chaleur. Jeudi 16 juin h- 17h30. CCI MIDI PYRENEES 5, rue Dieudonné Costes, Blagnac

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1 Atelier d échanges n 5 Jeudi 16 juin h- 17h30 CCI MIDI PYRENEES 5, rue Dieudonné Costes, Blagnac Récupération de chaleur Atelier animé par Gilles MARTY, BET INSE

2 SOMMAIRE I. Récupération et valorisation de chaleur fatale II. Panorama des solutions de récupération de chaleur III. Questions ouvertes 2

3 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 3

4 Enjeux et définition Récupération de chaleur : de quoi parle-t-on? Chaleur fatale : Chaleur perdue lors d un procédé de production ou de transformation Récupération et valorisation de chaleur fatale : Potentiel d économie d énergie à exploiter Exemple : Lors du fonctionnement d un four, seulement 20 % à 40 % de l énergie du combustible utilisé constitue de la chaleur utile ; soit 60 % à 80 % de chaleur fatale potentiellement récupérable Bilan thermique d un four : 4

5 Enjeux et définition Pourquoi récupérer la chaleur fatale? Au niveau d un territoire Répondre à un besoin en chaleur d un bassin de population Diminuer la dépendance énergétique Favoriser le développement industriel Respecter les engagements environnementaux de lutte contre le réchauffement climatique Au niveau de l entreprise Réaliser un gain économique Réduire les émissions de gaz à effet de serre Mise en conformité, amélioration du confort 5

6 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 6. Les fonds chaleur ADEME 6

7 Gisement de chaleur fatale Evaluation du gisement national de chaleur fatale Filtre de sélection : Ensemble des industriels de plus de 10 salariés soit établissements dont 8 raffineries Résultat national : 51 TWH, soit 16 % de la consommation de combustible 7

8 Gisement de chaleur fatale Types de rejets Niveaux de température 8

9 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 6. Les fonds chaleur ADEME 9

10 Caractériser la source de chaleur 10

11 Caractériser la source de chaleur Type de rejet (gazeux, liquide, diffus) et niveau de température Quantifier le volume énergétique rejeté (kwh/an) Définir le profil énergétique sur une période représentative Puissance thermique rejetée Durée Situation vis-à-vis de la règlementation (santé, incendie et d explosion, protection de l environnement) Exemple : T C max de rejet, Niveaux max de Nox, niveau de particules fines dans l environnement, prévention du risque légionellose, poussières 11

12 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 6. Les fonds chaleur ADEME 12

13 Identifier les possibilités technologiques existantes L approche méthodologique Chercher à réduire les rejets / pertes thermiques Exemple : Isolation, Fourniture de chaleur à la bonne température Récupérer la chaleur pour le processus lui-même Examiner si une utilisation interne est possible Chercher des opportunités de valorisation externe 13

14 Collecte de chaleur Echangeur gaz / liquide Identifier les possibilités technologiques existantes Echangeurs liquide / liquide Echangeur cyclonique Echangeur gaz / gaz Hotte sur process Echangeurs à contact thermique air / air Roue thermique Echangeur à lit fluidisé Echangeur statique à clapet Laveur 14

15 Identifier les possibilités technologiques existantes Stockage de chaleur Stockage de chaleur sensible Ballon de stockage d eau chaude Open buffer Batterie thermique à Matériaux à Changement de Phase Stockage Latent (STL CRISTOPIA) 15

16 Identifier les possibilités technologiques existantes 16

17 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 6. Les fonds chaleur ADEME 17

18 Les valorisations possibles Valorisation sous forme de chaleur Valorisation en interne pour répondre à des besoins de chaleur propres à l entreprise Exemple : séchage sur d autres lignes de procédés, préchauffage de l air comburant, chauffage des locaux Valorisation en externe pour répondre à des besoins de chaleur d autres entreprise ou d un territoire via un réseau de chaleur Valorisation sous forme d électricité Pour répondre à des besoins électriques à l entreprise; en autoconsommation Pour répondre à des besoins électriques collectifs externes Valorisation en chaleur / Valorisation en électricité : Ces 2 formes peuvent être complémentaires car les niveaux de température nécessaires sont différents : - Production d électricité à partir de 150 C / 200 C - Production de chaleur : ne nécessite pas de hauts niveaux de température 18

19 Les valorisations possibles Avant toute chose ; s assurer du besoin réel de chaleur utile 19

20 Récupération et valorisation de chaleur fatale 1. Enjeux et définition 2. Gisements de chaleur fatale 3. Caractériser la source de chaleur 4. Identifier les possibilités technologiques existantes 5. Les valorisations possibles 6. Les fonds chaleur ADEME 20

21 SOMMAIRE I. Récupération et valorisation de chaleur fatale II. Panorama des solutions de récupération de chaleur III. Questions ouvertes 21

22 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Autres récupérations de chaleur 22

23 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 23

24 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un système de récupération de chaleur sur les purges de déconcentration par revaporisation et échange sur les condensats contaminés Investissement : Temps de retour : environ 5 ans 24

25 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un économiseur 25

26 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un économiseur Investissement : Temps de retour : environ 7 ans 26

27 Récupération de chaleur sur les chaudières Amélioration de l efficacité d un économiseur existant Investissement : Temps de retour : 4 ans 27

28 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un économiseur et d un condenseur 28

29 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un économiseur et d un condenseur Investissement : Temps de retour : environ 4 ans 29

30 Récupération de chaleur sur les chaudières Récupération de la chaleur en partie haute de la chaufferie et valorisation sur l air comburant du brûleur Situation actuelle : - L air comburant est puisé en partie basse de la chaufferie et n est pas préchauffé. Situation après travaux - Mise en place d un échangeur fumée/eau/air comburant. Système de récupération associé à un régulateur qui contrôle en permanence le rejet de Noxet garantit la conformité du système vis-à-vis de la réglementation sur les rejets 30

31 Récupération de chaleur sur les chaudières Investissement : Temps de retour : environ 15 ans 31

32 Récupération de chaleur sur les chaudières Installation d un système de valorisation des condensats Situation actuelle : - Le site est équipé d un ballon intermédiaire de récupération des condensats. Ce ballon est équipé d une pompe pilotée en fonction du niveau du ballon. Actuellement, le système est shunté et les condensats retournent directement en chaufferie Situation après travaux - Déposer le ballon actuel et le remplacer par un ballon à pression atmosphérique - Orienter les condensats vers des échangeurs de récupération - Installer un échangeur à plaque eau/eau avec V3V pilotée. 32

33 Récupération de chaleur sur les chaudières Situation actuelle : Investissement : Temps de retour : environ 10 ans Situation après travaux 33

34 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 34

35 Récupération de chaleur sur les eaux usées Mise en place d une PAC pour abaisser la température des rejets, valorisation sur le process, sur le chauffage et sur l alimentation en eau de la chaudière Investissement : Temps de retour : environ 5 ans 35

36 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 36

37 Récupération de chaleur sur le froid industriel Récupération de la chaleur de désurchauffe et condensation Valorisation sur la production ECS 37

38 Récupération de chaleur sur le froid industriel 38

39 Récupération de chaleur sur le froid industriel Investissement : Temps de retour : environ 4 ans Module de récupération de calories (déconnecté) 39

40 Récupération de chaleur sur le froid industriel Optimisation de la récupération actuelle : Récupération de la chaleur contenue dans l eau chaude destinée aux dégivrages des chambres froides Situation actuelle : - Le dégivrage des chambres froides est réalisé par de l eau chaude produite par récupéartion de chaleur sur le groupe froid Situation après travaux - Récupérer cette chaleur pour produire de l ECS. Effectuer le dégivrage des CF par de l eau plus basse en T C (40 C) Investissement : Temps de retour : moins d un an 40

41 Récupération de chaleur sur le froid industriel Récupération de la chaleur de l huile des centrale froid et Valorisation sur la production ECS Situation actuelle : - L huile des 4 centrales est refroidie partiellement à partir d une boucle Dry-cooler vétuste sans récupération de chaleur Situation après travaux - Récupérer la chaleur de l huile pour améliorer le fonctionnement des groupes froid, diminuer les consommations de production ECS 41

42 Récupération de chaleur sur le froid industriel Investissement : Temps de retour : environ 7 ans 42

43 Récupération de chaleur sur le froid industriel Sous refroidissement de la centrale négative par la centrale positive Investissement : Temps de retour : 2 ans 43

44 Récupération de chaleur sur le froid industriel Mise en œuvre d une PAC sur les retours d eau glycolée Production d eau à 60 C Valorisation préchauffage retour process et chauffage Avantage solution - Garantie des groupes froide non remise en cause - Gain double : sur le froid (sous refroidissement des retour d eau) et sur le chaud (préchauffage eau) Investissement : Temps de retour : environ 4 ans 44

45 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 45

46 Récupération de chaleur sur l air comprimé Récupération de chaleur de l huile des compresseurs d air, Valorisation sur la production ECS 46

47 Récupération de chaleur sur l air comprimé Investissement : Temps de retour : environ 3 ans 47

48 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 48

49 Récupération sur le séchage de l air Récupération d énergie sur de l air poussiéreux, humide et à moyenne température : Installation d un récupération cyclonique sur l air extrait d un séchoir maïs consommation Principe: Installation d un récupérateur d énergie cyclonique permettant : - la récupération d énergie sur les rejets d air usé - la valorisation de l énergie récupérer en préchauffage de l air neuf d admission du brûleur - la filtration des rejets gazeux Investissement : HT Gain : HT Temps de retour : 8 ans 49

50 Récupération sur le séchage de l air Récupération d énergie sur l air usé des séchoirs (usine de semences) 50

51 Récupération sur le séchage de l air Récupération d énergie sur l air usé des séchoirs (usine de semences) 51

52 Panorama des solutions de récupération de chaleur 1. Récupération de chaleur sur les chaudières 2. Récupération de chaleur sur les eaux usées 3. Récupération de chaleur sur le froid industriel 4. Récupération de chaleur sur l air comprimé 5. Récupération sur le séchage de l air 6. Autres récupérations de chaleur 52

53 Autres récupérations de chaleur Récupération de chaleur sur le sérum et valorisation sur les CIP Situation actuelle : - Le sérum est chauffé de 30 C à 41 C par une chaudière - Le sérum est ensuite refroidi de 41 C à 7 C par de l eau glacée produite par un gf Situation après travaux - Pré refroidir le sérum de 41 C à 26 C par echangeurde récupération qui va préchauffer de l eau gratuitement à 36 C (valorisation CIP) - Terminer le refroidissement du sérum de 26 C à 7 C par le gf Investissement : Temps de retour : environ 4 ans 53

54 Autres récupérations de chaleur 54

55 Récupération sur la stérilisation Autres récupérations de chaleur Cycle de stérilisation - Phase de montée en température 10 / 20 minutes - Pallier de stérilisation minutes - Phase de refroidissement. Refroidissement de 120 C à 26 C par la TAR Situation après travaux - Phase de pré refroidissement. La chaleur des stérilisateur est récupérée et valorisée dans un ballon de récupération - Phase de refroidissement par la TAR Investissement : Temps de retour : environ 3 ans 55

56 Autres récupérations de chaleur Récupération sur les buées de cuiseurs de plumes et à viande fonctionnant à la vapeur Situation avant travaux - La buée des cuiseurs rejetée à 115 C est refroidie par des aérocondenseurs Situation après travaux - Installation d un système de récupération de chaleur avec stockage 56

57 Autres récupérations de chaleur Récupération échangeur double flux Air Investissement : pour m3/h Gain : 60% sur l air extrait Temps de retour : 3 ans sur du neuf 57

58 SOMMAIRE I. Récupération et valorisation de chaleur fatale II. Panorama des solutions de récupération de chaleur III. Questions ouvertes 58