Cette solution se distingue par la mise en place d’un processus produisant dans un même cycle du chaud et du froid et par l’utilisation de composants clés : "un compresseur à vis unique Vilter, d’Emerson Climate Technologies, et un système d’entraînement à vitesse variable Leroy-Somer, d’Emerson Industrial Automation."
"Nous avons un rôle de conseil auprès de nos clients. C’est ainsi que nous avons lancé un audit énergétique avec l’usine de Vire de la Compagnie des Fromages", a expliqué Jean-Yves Druillennec, Directeur du Développement Durable, au sein de Cofely Axima GDF Suez. Basée sur une campagne de mesures, cette étude a permis de dresser un bilan des consommations et de proposer l’installation d’une thermo-frigo-pompe en lieu et place de 4 compresseurs à pistons qui ne produisaient que du froid.
Une thermo-frigo-pompe est un système thermodynamique de transfert d’énergie permettant de produire simultanément le froid et le chaud. Le système frigorifique permet de fournir au même instant une puissance frigorifique à l’évaporateur et une puissance thermique au condenseur. A Vire, quand on réfrigère 1000 kW d’eau glacée, on récupère dans le même processus une quantité d’énergie de 1300 kW servant à chauffer de l’eau à +62°C, le tout pour une consommation électrique supplémentaire de 100 kW. Toutes énergies produites et consommées sont intégralement récupérées : 0 rejet d’énergie.
Une unité de stockage tampon d’énergie de 150 m3 permet de lisser l’utilisation d’eau chaude suivant les besoins du processus (notamment nettoyage). Auparavant, cette eau était chauffée par le gaz, d’où un bilan carbone nettement amélioré. Par ailleurs, la chaleur produite et non récupérée, était évacuée par le biais d’une tour de refroidissement. Le nouveau système permet ainsi d’économiser 9000 m3 par an en consommation d’eau et a diminué l’usage de la tour de refroidissement, qui a toujours une image négative vis à vis des riverains qui voient une fumée s’échapper de l’usine.
Dans le détail, l’installation comprend un moteur 390 kW et un variateur, tous deux de marque Leroy-Somer. Ceux-ci entraînent un compresseur à vis unique de la marque Vilter d’une capacité frigorifique de 1000 kW. Dans la logique environnementale, le fluide frigorigène utilisé dans l’installation est l’ammoniac (NH3), fluide frigorigène naturel couramment utilisé dans ce cas. Pendant un tiers du temps, le froid et le chaud sont produits simultanément. Pour chauffer l’eau de 15°C à 58°C (avec un COP* mixte de 7.67), l’ammoniac, après avoir extrait la chaleur du côté froid pour la production d’eau glacée, doit être comprimé afin d’obtenir la pression et la température adéquates. Cette température est bien supérieure à la température habituelle pour une installation de refroidissement classique. L’ammoniac condense dans ce cas à 59°C. La chauffe de l’eau est réalisée en transférant la chaleur de l’ammoniac via le condenseur et d’autres échangeurs de chaleur disposés dans l’installation pour optimiser la récupération de chaleur.
Le tiers du temps restant, la production d’eau glacée se fait de manière classique tout en fournissant un COP de 5.75. A terme, l’installation permettra de récupérer 100% de la chaleur extraite lors de la production de l’eau glacée.
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Un retour sur investissement en 18 mois
La production quotidienne de l’eau glacée de 1 à 7 ° C et celle de 200 m3 d’eau chaude à 60 ° C nécessitaient une consommation d’énergie annuelle moyenne de 820 kW par tonne de production. Aujourd’hui, cette consommation a été réduite à 560 kW. "Le retour sur investissement est ainsi particulièrement court, même si ce calcul est fait en tenant compte d’aides à hauteur de moins de 20% du financement", a expliqué Patrick Marie, responsable de la Maintenance pour la Compagnie des Fromages. "Mais le gain énergétique ne se situe pas uniquement au niveau du processus qui permet de produire du chaud avec une moindre consommation supplémentaire, mais elle réside aussi dans l’utilisation de composants bien moins énergivores", a tenu à préciser Jean-Yves Druillennec.
* LSRPM de la gamme Dyneo® est une série de moteurs synchrones à aimants permanents qui bénéficie de la technologie brevetée Leroy-Somer. La conception innovante du rotor à aimants permet une augmentation significative du rendement qui atteint ainsi des taux proches de 98%.
** La compagnie des Fromages fait partie du groupe Bongrain, le cinquième transformateur mondial de lait avec 18870 collaborateurs.
