Gains énergétiques globaux par installation de pompes à chaleur dans un procédé agro-alimentaire
Auteur / Autrice : | Rabih Murr |
Direction : | Denis Clodic |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Énergétique |
Date : | Soutenance en 2010 |
Etablissement(s) : | Paris, ENMP |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
L'amélioration de l'efficacité énergétique dans l'industrie est un des leviers importants pour la limitation des émissions de gaz à effet de serre. Dans l'industrie agro-alimentaire, des effluents tièdes sont rejetés aux égouts. La valorisation de l'énergie contenue dans ces effluents à l'aide d'échangeurs préchauffeurs et de pompes à chaleur (PAC) permet d'assurer des besoins de chaleur à des niveaux de température plus élevés (comme les solutions de lavage des outils et l'eau chaude sanitaire) et de remplacer les chaudières. Ces besoins concernent souvent des procédés batch ou semi-batch; pour cela, des réservoirs de stockage sont utilisés avec les pompes à chaleur. L'optimisation des tailles des pompes à chaleur et des réservoirs de stockage est une méthode multi-objectifs; elle est basée sur un critère thermodynamique (calculant la destruction d'éxergie dans le système) et un critère économique (calculant le temps de retour sur investissement, le coût d'investissement et le coût opérationnel et intégrant l'impact environnemental). La méthodologie de l'analyse exergétique en dynamique a montré que l'utilisation de deux réservoirs de stockage (à température constante et à volume variable séparés) est plus avantageuse (économiquement et exergétiquement) que l'usage d'un seul réservoir stratifié à volume constant. D'autre part, une méthodologie multicritères est proposée et utilisée pour concevoir les pompes à chaleur, et choisir le mélange de fluides frigorigènes. Ces choix sont validés expérimentalement avec un prototype de pompes à chaleur pour les différents niveaux de température. Finalement, les gains économiques et environnementaux apportés par ces pompes à chaleur comparativement à une chaudière à fioul sont quantifiés pour les différents besoins.