Étude de récupération de chaleur importante et montage d’un dossier de subvention dans la pharma !

Nous avons assisté une entreprise mondiale dans le domaine de la santé. Chaque année, environ 900 millions de leurs produits sont distribuées à travers le monde. Pour cela, l’entreprise possède de nombreux sites de production et de recherche à travers le monde, notamment plusieurs en France dont celui que nous avons étudié. Ce site est l’un des plus grands sites au monde de R&D et production de produits pharmaceutiques.

Il répond à des normes environnementales exigeantes et souhaite mettre en place une démarche ambitieuse de décarbonation.
Pour cela, plusieurs études de faisabilité ont déjà été menées pour optimiser les consommations énergétiques et récupérer la chaleur fatale du site.

Coretec a d’abord réalisé une étude de faisabilité de récupération de chaleur fatale sur une des chaufferies du site, et accompagne désormais l’industriel dans un deuxième projet en réalisant une étude d’avant-projet sommaire. Celle-ci analyse les possibilités de récupération de chaleur sur une production de froid, l’intégration de la récupération sur la chaufferie et la création d’une boucle d’eau chaude de récupération, afin d’alimenter les boucles d’eau chaude de conditionnement d’ambiance process de plusieurs bâtiments.

PÉRIMÈTRE TECHNIQUE

Dans un premier temps, nous avons réalisé un avant-projet sommaire comprenant la :

• Mise en évidence de solutions techniques,
• Configuration pour mutualiser les systèmes de récupération de chaleur,
• Maximisation du volume de récupération de chaleur ainsi que les gains d’émissions de CO2,
• Optimisation énergétique des CTA de certains bâtiments.

Nous avons étudié plusieurs solutions de récupération et valorisation de chaleur avec PAC eau ou air, et notamment :

• Le remplacement des groupes froids existants par des groupes froids avec récupération de chaleur, en comparant plusieurs niveaux de température pour la récupération, y compris l’installation de PAC pour rehausser la température,
• La mise en place d’une PAC à eau sur le retour général de production de froid alimentant les bâtiments,
• La mise en place de PAC à air en local bâtiment pour couvrir tout ou partie des besoins.
• Les impacts des récupérations de chaleur et des niveaux de températures sur les boucles d’eau chaude et les équipements de conditionnement d’ambiance des bâtiments

ENJEUX IDENTIFIES

Les enjeux de l’étude étaient les suivants :

• Envisager un maximum de solutions de récupération,
• Prendre en compte les contraintes techniques et organisationnelles du site : arrêts techniques, continuité de service …
• Composer avec de multiples interlocuteurs opérationnels site, gestion de projet, référents nationaux du groupe.
• Écarter rapidement les solutions permettant le moins de récupération ou ne permettant pas de satisfaire aux contraintes du site
• Cibler la solution la plus pertinente pour le site afin de pouvoir présenter le dossier d’aides Décarb’Ind,
• Respecter un planning court pour permettre au site de respecter les jalons décisionnels à l’échelle du site et du groupe, ainsi que le dépôt du dossier DECARB’IND.

AVANT-PROJET SOMMAIRE

Cet avant-projet sommaire comprend l’étude de plusieurs bâtiments et la mise en évidence d’un large panel de solutions envisageables pour l’industriel. Pour cela, Coretec a commencé par analyser les sources et puits de chaleur. Nous avons ensuite mise en avant différentes solutions et étudié leurs apports énergétiques, financiers et budgétaires pour le client. Enfin, nous avons présélectionné quelques solutions pour les étudier plus en détail dans le cadre d’une prochaine étude.
Découvrez le contenu de cet avant-projet.

SOURCES DE CHALEUR

Lors de l’étude, il a été identifié 7 moyens de production de froid intéressants, ainsi que les fumées de 2 chaudières industrielles pour réaliser de la récupération de chaleur.

Dans ce contexte, 12 scénarios ont été proposées à l’industriel avec différents régimes de température, avec/sans récupération de chaleur et avec/sans installation de PAC.

Pour ce qui est de la récupération sur les moyens de production de froid, les volumes de gaz effaçables sont évalués entre 12 000MWh PCS et 22 000MWh PCS en fonction des solutions, les volumes de CO2 économisés vont de 2 000t CO2 à 4 000t CO2, pour des économies financières autour de 1 000k€ /an, soit des économies d’énergie primaire entre 5 et 10% des consommations du site. Les solutions engendrent des consommations électriques supplémentaires au niveau du site du fait de l’utilisation de PACs.

Concernant la récupération sur les fumées des chaudières, on estime à environ 2 000MWh PCS le potentiel d’économies de gaz pour chacune, des économies de CO2 d’environ 350 tonnes chaque année et financières de 200k€ /an. La part d’économie d’énergie primaire du site est, en revanche plus marginale, à moins de 1%.

PUITS DE CHALEUR

Pour chaque puit de chaleur (conditionnement d’ambiance des bâtiments), un état des lieux a été fait avec la liste des consommateurs et des équipements (CTA, soufflage, air neuf, batteries, boucles d’eau chaude, …), ainsi que la possibilité de baisser les régimes de température.

Finalement, l’énergie consommée est d’environ 18 000 MWhsur les boucles d’eau d’eau chaude 85°C du site.

La substitution de l’utilisation du gaz pour chauffer cette eau en récupérant la chaleur perdue permettrait d’éviter l’utilisation de 19 000MWh PCS de gaz, soit une économie financière de presque 2 000k€ annuel et un impact environnemental réduit de plus de 3 500t. CO2 chaque année !

Dans le cas d’une température extérieure supérieure à 5°C, les besoins de puissance sont évalués autour de 10 000MWh PCS de gaz, soit une économie financière de 1 000k€ et environnemental de 1 900 t CO2 chaque année.

CROISEMENT DES SOURCES ET PUITS

CORETEC a ensuite réalisé la mise en corrélation des besoins des puits et de la chaleur disponible des sources afin de voir les énergies qui seraient valorisables.

Ainsi, il a été analysé la possibilité de réaliser :

• Un réseau global de récupération de chaleur alimentant l’ensemble des bâtiments avec valorisation ou non,
• Un réseau global de récupération de chaleur pour la production de froid et un autre réseau pour les chaudières vers des consommateurs

On constate dans le schéma ci-contre qu’il est intéressant de valoriser de la chaleur disponible sur les productions de froid sur un réseau général. La chaleur disponible est quasiment valorisée dans son intégralité en hiver et partiellement durant l’été.

SOLUTIONS APPROFONDIES

A l’issue de cette première phase d’étude, 3 scénarios de récupération de chaleur ont été retenus pour être approfondis :

• Récupération de chaleur à 47 °C sur 2 groupes froid avec abaissement des niveaux de températures des consommateurs?
• Récupération de chaleur sur le circuit de production de froid avec installation de PACs et valorisation de l’énergie à 47°C,
• Installation de PACs à air en local bâtiment pour la production de chaleur.

SOLUTION RETENUE

A l’issue de l’étude, le client a choisi, parmi les 3 solutions présentées.
Le projet est un mix de différentes propositions étudiées précédemment, qui sont :

• La récupération de chaleur sur les fumées des chaudières gaz naturel,
• La récupération de chaleur les réseaux de froid avec l’installation de PACs,
• L’optimisation énergétique et l’adaptation des équipements de conditionnement d’ambiance du process au nouveau régime de température (47°).

LE PROJET

Partie 1 : Création d’une boucle d’eau chaude de récupération de chaleur sur les chaudières et les PACs identifiés pour alimenter en eau chaude les bâtiments.
La solution consiste à récupérer de la chaleur à 47°C, en créant un réseau de récupération global et en adaptant les équipements de conditionnement d’ambiance process de chaque bâtiment au nouveau régime de température.
Cette solution permet une réduction d’environ 19 000MWh PCI de consommation de gaz pour le site, soit environ 3 500tCO2 évitées par an !

Partie 2 : Optimisation énergétique des équipements de conditionnement d’ambiance process.
En parallèle, il est prévu d’installer des systèmes de récupération de chaleur au niveau des CTA pour optimiser leur fonctionnement et ainsi générer environ 2 300 MWh PCI d’économie supplémentaires, soit environ 420 tCO2 évitées.

L’enjeu global de ce projet est d’effacer environ 10 % de la consommation d’énergie primaire du site, électricité et gaz naturel confondus. Ce qui équivaut à environ 4 000t de CO2 évitées.
Dans ce cadre le client nous a demandé de l’accompagner dans le montage de son dossier d’aide pour l’appel à projet DECARB’IND de l’ADEME.

ACCOMPAGNEMENT DECARB’IND

L’AAP DECARB’IND s’engage dans la diminution des émissions de GES (Gaz à Effet de Serre) de sites industriels.
Pour cela, il soutient les projets d’optimisation énergétique, mix-énergétique, captage, valorisation, stockage du carbone…

Le dispositif finance les projets permettant une réduction des émissions de GES supérieure à 1000 tCO2 annuel, pour des CAPEX supérieurs à 3M€ et un montant d’aides plafonné à 30M€.

Avec le dépôt d’un dossier de demande d’aides DECARB’IND, l’industriel pourra prétendre à une enveloppe d’une valeur allant jusqu’à 30% du montant de son projet.

Dans le cas présent, le projet fera l’objet de CEE mais pourra également prétendre à une part d’environ 10% du montant de son projet avec DECARB’IND.

LES POINTS FORTS DE CE PROJET

• Un design technique adapté à l’installation, intégrant des optimisations process et des récupérations de chaleur,
• La possibilité de réaliser le projet en plusieurs temps et ainsi de s’adapter aux contraintes techniques et organisationnelles sur site,
• Un impact significatif sur l’empreinte carbone du site, lui permettant de s’inscrire dans un processus de décarbonation et de réduction des consommations d’énergie primaire.

SUITE DU PROJET

Ce projet, avec un budget d’investissement important, suit son cours en passant par les jalons internes de prise de décision. Une fois les investissements validés au niveau du groupe, le site pourra lancer la réalisation de ce projet d’envergure.