efficacité énergétique dans en coopération avec: l’industrie … · 2017. 8. 7. · dans une...
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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’alimentsVente d’alimentsRefroid. Industr.ConditionnementAutres
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� 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, SonstigesEvaporateur, Condensateur, Pompes, Autres
� Demande électrique d‘un refroidisseur
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70..90 %
10..30 %
VerdichterCompresseur
Sources de pertes dans un système froid
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moteur
ElectricitéCompresseur
+ cycleréfrigérant
Distributionet contrôle du
froid (eau glacée, air, etc)
Utilisationdu 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
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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
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� 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 FrigorigènePhase vapeur
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Qc = Qf + Qe
EER (CEF) = Qf / Qe
COP = Qc / Qe
CondenseurEvaporateur
Détendeur
Qc Qf
Air / eau
Fluide FrigorigènePhase liquide
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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
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� Une installation se caractérise par 2 capacités ou puissances:
� La puissance frigorifique en kWf
� La puissance électrique en kWe
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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:
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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 manomètres9
Production de froid
70
75
80
85
90
95
Käl
tele
istu
ng [k
W, t
h]
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%
Cap
acité
frig
orifi
que
[°kW
,th]
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40
45
50
55
60
65
70
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12Kaltwasseraustrittstemperatur [°C]
Käl
tele
istu
ng [k
W, t
h]
Température de sortie de l’eau froide [° C]
Cap
acité
frig
orifi
que
[
Potentiels d’économies d’énergie
Operating and maintenance measures
System optimisatione.g. split of cooling circuit according to
temperature need
up to 10%
up to 8%Operating and maintenance measures
System optimisatione.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 systèmep.ex. répartition des circuits frigorifiques
selon les besoins en températureJusqu’à 10%
Jusqu’à 8%Dispositifs en terme de fonctionnement et de
maintenance
www.renac.deEfficent 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
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� Utiliser des machines de production de froid au moyen de chaleur en conjonction avec du chauffage solaire, récupération de chaleur résiduelle, etc.
High efficiency motorsfor ventilator on condenser
High efficiency cooling compressor
High efficiency motorsfor 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 motorsfor 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
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IMM
Refroidisseur
Circuit frigorifique pour l’hydraulique et
les outils
Cir
cuit
Hyd
raul
ique
Cir
cuit
for
Too
ls
Tour de refroidissement
Refroidisseur
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
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� 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
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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
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� Couts d’investissement :170,000 €
� Temps de retour: 4 ans (pour électricité à 110 €/MWh)
Réflexions/ Foire aux Questions
� Notes personnelles & réflexions
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� Foire aux Questions
Merci!En coopération avec:
Soutenu par:
Franck Daganaud
Pour le compte de:
Renewables Academy (RENAC)
Schönhauser Allee 10-11D-10119 BerlinTel: +49 30 52 689 58-71Fax: +49 30 52 689 [email protected]