Usine sobre interactions avec les territoires Assaad Zoughaib et Maroun Nemer CES Mines Paristech 04/12/2015 Institut Mines-Télécom w
Contexte et enjeux 2
Contexte Défis à relever : diminution des ressources augmentation du réchauffement climatique Objectifs nationaux 2030 : o - 40 % emissions GES o 27 % Renouvelables o + 27 % Efficacité énergétique World wide CO2 emissions [IEA 2014] Industrie o 20 % emissions CO2 o 44 % consommation d 3
Comment QUI Contexte Opérations à haute intensité énergétique sur un même lieu (usine) Gisements d économies Obligations d audit >250 salariés ou CA HT > 50 M ou Bilan > 43 M by courtesy of TOTAL sur 80 % de la facture auditeur interne ou externe certifié 4
Le premier niveau L usine sobre 5
Le problème Procédé Quel est le problème? Rejets et effluents Qualité produit Utilités et technologies de valorisation de chaleur Quelle est l Energie Minimale Requise (EMR)? Comment optimiser la part de l dans les coûts? 6
Le diagnostique: l audit énergétique Un audit énergétique doit aboutir au synoptique du système de production Données sur les opérations unitaires Relevés globaux de l usine Cohérence? Bilans matière et Synoptique partiel Calculs plus poussés et/ou Synoptique complet Mesures complémentaires Comment les choisir? Compromis coûts/précision 7
T ( C) L analyse et la conception de solutions 160 140 L intégration énergétique «Meilleure» utilisation de l T Les systèmes thermodynamiques de récupération de chaleur 120 Cogénération 100 80 60 Tpinch Tamb ORC Absorption PAC Utilité PAC Procédé (thermofrigopompe) 40 Groupe frigorifique 20 0 0 100 200 300 400 500 600 ΔH (KW) ΔH 8
Développement technologique et preuves de concepts Preuve de concept de laboratoire Demonstration industrielle 9
Vers les territoires intégrés L usine sobre brique d un territoire efficace 10
L intégration /matière dans un territoire Concept de la méthodologie matière a Procédé A Procédé B matière d matière b matière c Site 1 Site 2 matière f Procédé C Procédé D Procédé E Procédé F Procédé G Procédé H Procédé I Procédé J Procédé conversion /matière Procédé conversion /matière matière j Procédé conversion /matière Procédé conversion /matière matière e matière g matière h matière i Procédé A Procédé B Procédé C Procédé D Procédé E matière d Procédé conversion /matière Procédé conversion /matière matière b matière l matière m matière n matière o matière c Procédé conversion /matière Procédé conversion /matière matière e Procédé A Procédé B Procédé C Procédé D Procédé E matière k Chemins optimaux Site 3 Méthodologie 11
Moyens des synergies: conception des réseaux d energies thermiques Identification de la nature des réseaux et de leurs températures Systèmes thermodynamiques de conversion qui permettront d'optimiser ces réseaux Optimisation économique des réseaux avec prise en compte de l aspect géographique 12
Robustesse et résilience: prise en compte de la dynamique et conception flexible Capacité d adaptation à la demande fluctuante notamment la demande urbaine Tirer profit des stockages d energie pour maximiser les synergies L usine sobre peut contribuer à la gestion du réseau électrique 13
Exemple d application Conception d un éco parc industriel 14
Description du parc industriel Zone industrielle portuaire Usines chimie, gaz de l air, terminal méthanier et incinérateur de déchet Proximité avec une zone tertiaire et urbaine Optimisation économique des réseaux avec de synergies avec prise en compte de l aspect géographique et temporel de la demande 15
Collecte des données et profils énergétiques Besoins de froid Sources de chaleur Source de froid Besoins de chaleur Incinerateur 16
Hypothèses et scénarisation Quels potentiels énergétiques? Et quelles connections? Valeur économique des s valorisées Modèle économique de la gouvernance Quels horizons de rentabilité? 17
Réseaux d s thermiques Integration period 5.5 12 Piping Costs Network 1 3,643,151 4,409,642 Piping Costs Network 2 N.A. 4,577,214 Heat exchangers, Heat Export Network 1539166 1,612,819 Heat exchangers, Cooling Network N.A. 1,071,802 Yearly net gain from heat export 1,076,000 1,151,000 Yearly reduction operational costs due to cooling network N.A. 873,600 18
Conclusions et perspectives Quels besoins? 19
Conclusions et perspectives L usine sobre une réponse aux problématiques ressources et climat Laboratoire pour les technologies efficaces de demain L interaction avec le territoire: création de valeur grâce aux synergies Fait appel à des compétences: modélisation procédés, métrologie, technologies de l information, big data, thermodynamique, optimisation 20