Les entreprises de toutes tailles disposent désormais des outils nécessaires pour améliorer l'efficacité énergétique et utiliser la chaleur de leurs systèmes d'air comprimé.

Author: David De Pril, responsable de la gestion des produits et du marketing, ELGi Europe

Pourquoi les petites et moyennes entreprises manufacturières ne sont-elles pas plus nombreuses à récupérer la chaleur de leurs systèmes d'air comprimé ? Pourquoi l'effet de ruissellement habituel des grandes opérations a-t-il été si long à se manifester ? Le potentiel d'économies d'énergie est évident. Les avantages en termes de réduction des émissions sont évidents et le retour sur investissement (ROI) est élevé dans un court laps de temps. On parle beaucoup d'efficacité énergétique et de réduction ou d'élimination des déchets, et ce n'est pas sans raison ! On estime que le secteur industriel de l'Union européenne est responsable de 20 à 25 % de la consommation totale d'énergie. Les industries qui donnent la priorité à l'efficacité énergétique contribuent à la durabilité environnementale et répondent aux exigences réglementaires en matière de réduction des émissions. Les compresseurs à haut rendement énergétique sont souvent équipés de systèmes de contrôle avancés qui permettent une surveillance et une gestion précises de la production d'air comprimé. Cela permet aux industries d'optimiser leur consommation d'énergie de différentes manières. Si l'UE veut atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, l'efficacité énergétique et l'élimination des déchets dans l 'industrie offrent des possibilités considérables et largement inexploitées. Indépendamment de la clause de "force majeure", l'élimination des déchets énergétiques n'est pas seulement la bonne chose à faire, c'est aussi une question de bon sens commercial, quelle que soit la taille de vos activités.

L'écriture est proverbialement sur le mur de l'usine. Dans cet article, je tenterai d'illustrer les avantages significatifs des systèmes de récupération de chaleur (HRS) ur les petites et moyennes entreprises manufacturières.

De quelle quantité de chaleur parlons-nous ?

Dans un système d'air comprimé à injection d'huile typique, la chaleur théoriquement récupérable par le biais de la récupération de chaleur du compresseur représente environ 96 % de la consommation totale d'énergie électrique. Elle se compose de la chaleur dissipée dans le refroidisseur d'huile (78 %), le refroidisseur final (13 %) et la chaleur dégagée par le moteur d'entraînement (5 %).

La chaleur dissipée par le refroidisseur d'huile peut être utilisée pour chauffer l'eau, et la chaleur dégagée par le refroidisseur final et le moteur d'entraînement peut être utilisée pour le chauffage des locaux. Les systèmes de récupération de la chaleur des compresseurs sont conçus pour capturer et réutiliser la chaleur générée pendant le processus de compression. Les 4 % de chaleur restants ne peuvent pas être récupérés car 2 % rayonnent à travers les parois et les 2 % restants s'échappent à l'intérieur des parois. Les compresseurs d'air économes en énergie génèrent généralement moins de chaleur, ce qui peut s'avérer crucial dans les industries où les processus ou les équipements sont sensibles à la température.

Il n'existe pas d'approche unique pour la récupération de la chaleur. La récupération de la chaleur des compresseurs doit faire partie d'une stratégie globale de gestion de l'énergie pour une installation. Un système de récupération de la chaleur dans un compresseur lubrifié à l'huile peut améliorer de manière significative l'efficacité énergétique globale et la durabilité en exploitant et en réutilisant la chaleur générée pendant la compression. Les échangeurs sont couramment utilisés dans les systèmes de récupération de chaleur de l'air comprimé pour transférer la chaleur de l'air comprimé vers d'autres milieux tels que l'eau ou l'air. Des facteurs tels que l'emplacement du compresseur d'air par rapport au système de chauffage, d'eau chaude ou d'air jouent un rôle important, tout comme le type de compresseur utilisé. Les compresseurs lubrifiés à l'huile sont de loin les plus utilisés dans les applications industrielles, en raison de l'acceptation de la technologie et de sa fiabilité. Les compresseurs lubrifiés à l'huile peuvent maintenir des températures de fonctionnement plus stables. Cela permet d'améliorer l'efficacité globale du compresseur. Lorsque les compresseurs fonctionnent à des températures plus fraîches, ils consomment moins d'énergie pour atteindre le niveau de compression de l'air souhaité. On estime que plus de 90 % de toutes les installations de compresseurs d'air à vis en Europe sont lubrifiées à l'huile. Ils fournissent de l'air comprimé fiable à un grand nombre d'industries, telles que l'automobile, la fabrication générale et l'emballage. Pour aider la majorité des industries, le système de récupération de chaleur pour compresseur d'air fonctionne bien avec tous les compresseurs d'air lubrifiés à l'huile Un système de récupération de chaleur pour les compresseurs lubrifiés à l'huile est une solution durable et rentable qui permet non seulement de réduire la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation, mais aussi de soutenir les objectifs environnementaux. Les systèmes de récupération de chaleur pour compresseurs d'air contribuent à la protection de l'environnement en réduisant les émissions de gaz à effet de serre associées aux méthodes de chauffage conventionnelles. Il permet aux installations industrielles de maximiser la valeur de leurs systèmes de compresseurs d'air tout en contribuant à l'efficacité énergétique globale et aux efforts de conservation.

Depuis le début

L'utilisation de l'énergie résiduelle n'est évidemment pas un concept nouveau. Pendant des décennies, les économies d'énergie ont été reconnues par diverses industries où le retour immédiat sur un investissement initial modeste était évident. L'élément le plus coûteux du coût total de l'air comprimé est l'énergie. En fait, au cours de la durée de vie d'un compresseur typique, l'énergie représente un coût plus élevé que le prix d'achat du compresseur. En fin de compte, l'optimisation de l'efficacité énergétique vous permet d'économiser de l'argent. Les grandes entreprises du secteur industriel ont été parmi les premières à se lancer, avec des opérations impliquant des systèmes d'air comprimé , de grande capacité, fonctionnant 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, et nécessitant de la chaleur industrielle dans leurs opérations. Il s'agit notamment des secteurs de l'alimentation et des boissons, de l'industrie pharmaceutique et du textile. En d'autres termes, plus l'échelle des opérations est grande, plus les économies d'énergie sont importantes.

Dans le même temps, de petites sociétés d'ingénierie se sont transformées ou ont créé des entreprises dérivées, également connues sous le nom d'entreprises de services énergétiques. Leur domaine d’activité représente un large éventail de solutions énergétiques, notamment la conception et la mise en œuvre de projets d'économie d'énergie, la modernisation, la conservation de l'énergie, l'externalisation de l'infrastructure énergétique, la production et la fourniture d'énergie, ainsi que la gestion des risques.

Toutefois, l'adoption du système HRS par les petites et moyennes entreprises a été assez faible. La Commission européenne, dans son rapport intitulé "Valorisation de la chaleur perdue : améliorer la qualité de l'air et de l'eau", a publié une étude sur la valorisation des déchets thermiques. Valorisation de la chaleur résiduelle : améliorer l'efficacité énergétique dans les industries de transformation a noté que "le potentiel de récupération de la chaleur perdue industrielle est encore inexploité en raison de plusieurs obstacles techniques et non techniques. Parmi elles, la nécessité de disposer de technologies efficaces et rentables pour récupérer les pertes de chaleur et pour réutiliser, améliorer ou transformer cette chaleur en vue de sa valorisation".

Utilisations de la récupération de chaleur

Comme indiqué précédemment, les opérations qui bénéficient le plus de la récupération de chaleur sont généralement celles qui ont également besoin de chaleur industrielle et qui fonctionnent 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. En règle générale, nous constatons que ces types d'opérations bénéficient d'un retour sur investissement significatif grâce à la récupération de chaleur - souvent en moins d'un an et rarement en plus de deux ans.

Si toutes les utilisations de la chaleur récupérée ne sont pas équivalentes, d'autres opérations peuvent en tirer d'énormes avantages. L'adoption pendant les mois d'hiver, par exemple, se traduit par des avantages significatifs en termes de coûts et d'émissions de carbone. Ces avantages n'ont pas échappé à certains acteurs de l'industrie, les applications de récupération de chaleur pour le chauffage des locaux et de l'eau pour le confort humain (chauffage des installations) devenant de plus en plus populaires ces dernières années.

Dans ce cas, la chaleur est utilisée comme source de chauffage supplémentaire, ce qui réduit les besoins des chaudières traditionnelles alimentées au carbone, réduisant ainsi les coûts des combustibles de chauffage et les émissions de carbone. Dans les cas où la chaleur récupérée est utilisée pour chauffer l'eau, nous constatons une efficacité de plus de 85 %, allant jusqu'à 96 % dans les opérations totalement optimisées, et dans le cas du chauffage de l'espace (air), une efficacité de 60 à 70 % peut être atteinte. Avec de tels résultats, les opérations verront souvent un retour sur investissement à court terme, entre un et trois ans.

Ainsi, bien qu'il y ait des avantages indépendamment de la taille ou de l'industrie et des aspects opérationnels des processus, des avantages significatifs peuvent être obtenus en récupérant et en réutilisant la chaleur de votre système d'air comprimé. Mais pourquoi l'adoption est-elle si lente ?

Application de la technologie

Dans de nombreuses petites et moyennes entreprises, la récupération de chaleur n'est tout simplement pas une priorité. Généralement, et à juste titre, les principales priorités sont la capacité, la fiabilité, l'efficacité énergétique, puis la récupération de chaleur - les systèmes de récupération de chaleur étant relégués à la dernière place !

Nous assistons actuellement à une vague de changements dans le domaine de la transformation industrielle. Les pressions réglementaires et politiques sont à l'origine des engagements nécessaires en matière d'efficacité énergétique. Les attentes des consommateurs en matière d'approvisionnement en produits durables étendent le bras long de la traçabilité et de la responsabilité de la chaîne d'approvisionnement pour améliorer l'efficacité (et enfin, ce qui est le plus important, le savoir-faire et les systèmes de récupération de la chaleur) deviennent plus répandus et plus compétitifs en termes de coûts.

L'industrie de l'air comprimé a fait de grands progrès dans l'amélioration de la capacité, de la fiabilité et de l'efficacité énergétique des systèmes d'air comprimé, répondant ainsi à ces priorités pour les opérations de toutes tailles. Et tandis que le rythme de cette innovation se poursuit sans relâche, ELGi met sur le marché des systèmes de récupération de chaleur "prêts à l'emploi" sensibles aux coûts. Si l'on ajoute à cela une plus grande attention portée à l'audit énergétique et à la conformité des systèmes avec les normes mondiales de gestion de l'énergie (telles que ISO50001), les petites et moyennes entreprises peuvent récolter les bénéfices de la récupération de chaleur plus facilement que jamais auparavant.

Le calcul est clair

Les outils et les technologies sont disponibles pour permettre aux entreprises de toutes tailles de bénéficier de la récupération de chaleur. Un retour sur investissement élevé permet de réaliser des économies immédiates et, plus important encore, la réduction des émissions de carbone permet de diminuer l'empreinte carbone nette de l'entreprise. La récupération de chaleur n'est pas seulement la bonne chose à faire pour l'avenir de notre planète, c'est aussi une bonne affaire. De nombreux projets de récupération de la chaleur de l'air comprimé offrent une période d'amortissement relativement courte en raison des importantes économies d'énergie réalisées. La récupération de la chaleur des compresseurs est une solution durable car elle exploite l'énergie perdue, réduit l'impact sur l'environnement et contribue à la conservation des ressources.

Les petites et moyennes entreprises disposent aujourd'hui des outils et des possibilités nécessaires pour devancer les changements réglementaires, répondre aux exigences des clients (et de leurs consommateurs en aval) en matière de développement durable et, en fin de compte, améliorer leurs objectifs de productivité sans fin.

Outre cette source potentielle d'énergie gratuite, d'autres aspects importants doivent être pris en considération. Par exemple, une installation d'air comprimé correctement dimensionnée, y compris la salle des compresseurs elle-même et son emplacement par rapport au point d'utilisation (là où l'air comprimé est nécessaire). L'objectif ultime est donc de récupérer la chaleur à partir d'un système correctement dimensionné et placé aussi près que possible du point d'utilisation. Pour vous aider, vous pouvez toujours compter sur la collaboration entre votre ESCO et votre expert local en air comprimé, mais si cet article n'est toujours pas aussi clair que l'écriture sur le mur de votre usine, ne vous contentez pas de me croire sur parole, la Commission européenne a également déclaré : "L'amélioration de l'efficacité énergétique des procédés industriels peut conduire à des économies substantielles d'énergie primaire, à la décarbonisation de l'approvisionnement énergétique et à la réduction subséquente des émissions de CO2. La réduction du coût de l'énergie permettra également d'accroître la compétitivité".