Batterie de sable : vers une production de chaleur sans combustion

L’innovation dans le domaine du chauffage urbain prend une nouvelle dimension à Pornainen au Danemark, où un projet ambitieux envisage de transformer la manière dont l’énergie thermique est stockée et utilisée. La collaboration entre Polar Night Energy et Loviisan Lämpö va permettre une solution de chauffage plus durable et efficace.

L’entreprise finlandaise Polar Night Energy et la société de chauffage urbain Loviisan Lämpö ont uni leurs forces pour développer une batterie thermique à l’échelle industrielle à Pornainen. Ce projet pour le moins novateur utilise comme médium de stockage de l’énergie thermique du soapstone broyé, un sous-produit de la production de foyers à accumulation de chaleur par Tulikivi.

L’initiative marque donc un tournant dans l’approche du chauffage urbain, en intégrant une technologie flexible de production de chaleur.

Réduction significative des émissions de CO2

Le principal objectif de cette batterie de sable est de diminuer les émissions de dioxyde de carbone liées à la production de chauffage urbain dans la municipalité de Pornainen.

Mikko Paajanen, PDG de Loviisan Lämpö, souligne l’engagement de l’entreprise vers une production d’énergie plus respectueuse de l’environnement : « Avec la Batterie de Sable, nous pouvons réduire significativement l’énergie produite par combustion et éliminer complètement l’utilisation du pétrole. »

Cette technologie permettrait de réduire les émissions totales d’environ 160 tonnes d’équivalent dioxyde de carbone par an, soit une réduction de près de 70% des émissions du réseau de chauffage urbain de Pornainen.

Un projet accueilli avec enthousiasme par la municipalité

La municipalité de Pornainen voit dans cette nouvelle méthode de chauffage une avancée alignée sur son objectif de devenir une commune neutre en carbone. Antti Kuusela, maire de Pornainen, exprime son soutien à tous les projets innovants qui réduisent les émissions de chauffage urbain et contribuent à l’expansion du réseau. L’initiative est particulièrement pertinente pour Pornainen, où de nombreux bâtiments municipaux dépendent du chauffage urbain.

La batterie de sable se distingue par sa flexibilité en termes d’utilisation de l’électricité et de production de chauffage urbain. Chargée à partir du réseau électrique grâce à des algorithmes développés par Polar Night Energy, elle optimise le coût de l’électricité utilisée pour le chargement tout en répondant à la demande de chaleur du réseau de chauffage urbain. Sa capacité de stockage d’énergie thermique correspond à presque un mois de demande de chaleur en été et à une semaine en hiver à Pornainen.

Un engagement envers un avenir durable

Loviisan Lämpö, propriété du fonds CapMan Infra, s’inscrit dans la vision de CapMan d’être l’investisseur en actifs privés le plus responsable des pays nordiques. L’investissement dans la batterie de sable représente une étape concrète vers les objectifs climatiques de CapMan.

« Nous nous engageons à réduire nos émissions de dioxyde de carbone et à rechercher des solutions nous menant vers des émissions nettes nulles, dont cette solution innovante est un excellent exemple », affirme Sauli Antila, directeur des investissements chez CapMan Infra.

La réalisation de ce projet de batterie thermique à grande échelle, qui servira également de centrale de production principale dans le réseau de chauffage urbain de Pornainen, est une étape majeure dans l’évolution de la technologie de la batterie de sable. Avec le soutien de Business Finland et une durée estimée de construction et de test d’environ 13 mois, ce projet illustre comment l’innovation technologique pourrait contribuer à une gestion plus durable et efficace de l’énergie thermique.

FAQ

Quelle est la structure de votre stockage de chaleur ?

Il s’agit d’un silo isolé en acier, rempli de sable et de tuyaux de transfert de chaleur. En outre, des équipements extérieurs au stockage sont nécessaires, tels que des composants d’automatisation, des vannes, un ventilateur et un échangeur de chaleur ou un générateur de vapeur.

Comment chauffer le sable ?

Avec de l’électricité provenant du réseau ou de la production locale, dans les deux cas à partir de sources fluctuantes telles que le vent et le soleil. Nous le chargeons lorsque de l’électricité propre et bon marché est disponible. L’énergie électrique est transférée au système de stockage de la chaleur au moyen d’un système de conduites d’air en boucle fermée. L’air est chauffé à l’aide de résistances électriques et circule dans la tuyauterie de transfert de chaleur.

Quelle est la température du sable ?

La température maximale dans le stockage de chaleur de Kankaanpää est d’environ 600 degrés Celsius. Toutefois, la température peut être plus élevée en fonction des besoins du client. En pratique, la température maximale d’un stockage de chaleur à base de sable n’est pas limitée par les propriétés du fluide de stockage, mais par la résistance à la chaleur des matériaux utilisés dans la construction et le contrôle du stockage.

Comment évacuer la chaleur d’un accumulateur de chaleur ?

Le stockage de chaleur est déchargé en soufflant de l’air frais dans les tuyaux. Il se réchauffe en traversant le stockage et peut être utilisé, par exemple, pour convertir l’eau en vapeur industrielle ou pour chauffer l’eau de chauffage urbain dans un échangeur de chaleur air-eau.

Pourquoi utilise-t-on du sable ?

De nombreux matériaux solides, comme le sable, peuvent être chauffés à des températures bien supérieures au point d’ébullition de l’eau. Les systèmes de stockage de chaleur à base de sable peuvent emmagasiner plusieurs fois la quantité d’énergie pouvant être stockée dans un réservoir d’eau de taille similaire, grâce à la large plage de température permise par le sable. Ils permettent donc d’économiser de l’espace et d’être utilisés de manière polyvalente dans de nombreuses applications industrielles.

Quel type de sable utilisez-vous ?

Le stockage de la chaleur n’est pas très sensible à la taille des grains de sable. Nous préférons les matériaux à haute densité et à faible coût qui ne proviennent pas de sources rares. La terre de quelqu’un d’autre pourrait être notre moyen de stockage de la chaleur. Nous préférons utiliser des matériaux qui ne conviennent pas à l’industrie de la construction.

La granulométrie du sable est-elle importante ?

Pas vraiment, nous préférons utiliser les grains qui ne conviennent pas à l’industrie de la construction.

Comment le stockage de chaleur est-il isolé ?

L’accumulateur de chaleur est fabriqué en acier et isolé avec des matériaux isolants standard résistants à la chaleur. L’isolation se trouve tout autour du stockage de chaleur, entre la couche d’acier extérieure et la couche intérieure.

La granulométrie du sable est-elle importante ?

Pas vraiment, nous préférons utiliser les granulométries qui ne conviennent pas à l’industrie de la construction.

Comment l’accumulateur de chaleur est-il isolé ?

Le réservoir de chaleur est en acier et isolé avec des matériaux isolants standard résistants à la chaleur. L’isolation se trouve tout autour du stockage de chaleur, entre la couche d’acier extérieure et la couche intérieure.

Combien de temps le sable reste-t-il chaud en hiver ?

Il peut rester chaud pendant des mois si nécessaire, mais l’utilisation actuelle du stockage de chaleur à Kankaanpää consiste à le charger en cycles d’environ deux semaines. Le stockage de chaleur est le plus efficace lorsqu’il est chargé et déchargé 20 à 200 fois par an, en fonction de l’application.

La surface extérieure du stockage de chaleur est-elle chaude ?

La surface du stockage n’est pas chaude, car la chaleur reste à l’intérieur du stockage, là où elle devrait être.

Peut-il stocker de l’électricité ?

Non, car il stocke l’énergie sous forme de chaleur. La chaleur peut être reconvertie en électricité à l’aide de turbines telles que la turbine ORC ou une turbine à vapeur. Cela nécessite des investissements supplémentaires dans la technologie des turbines, et la conversion en électricité comporte des pertes inhérentes, ce qui complique l’aspect économique.

S’agit-il d’une nouvelle technologie ?

Oui et non. L’idée de chauffer du sable pour stocker de l’énergie n’est pas nouvelle. C’est notre façon de procéder et de la commercialiser à grande échelle qui l’est.

Puis-je acheter votre système de stockage de chaleur pour ma maison ?

Non. Nous n’avons pas encore de produits pour les maisons individuelles.

Qui sont vos clients ?

Nous sommes au service d’un large éventail d’entreprises et d’industries. Par exemple, les services publics de l’énergie, les exploitants de bâtiments résidentiels et commerciaux, l’alimentation et les boissons, le textile et l’habillement, la chimie et la pharmacie, la production de métaux, la pâte à papier et d’autres industries.

Légende illustration : Mikko Paajanen, PDG de Loviisan Lämpö, et Sauli Antila, directeur des investissements de CapMan Infra, avec Matti Ulvinen, directeur des ventes de produits de Polar Night Energy, et Tommi Eronen, PDG (de gauche à droite), à la centrale de chauffage urbain de Pornainen. La nouvelle Sand Battery sera construite à côté de l’ancienne centrale de chauffage urbain. PHOTO : Marjaana Malkamäki