Procédés

Les PAC passent le cap des 100 °C

4 janvier 2011 - Isabelle Dulau

Le skid chaud·froid de Clauger a été lauréat du concours de l'innovation Ipa et du prix du ministère de l'Alimentation, de l'Agriculture et de la Pêche. (Process Alimentaire, hors·série, oct. 2010).

Les pompes à chaleur (PAC) produisent, aujourd'hui, de l'eau à 100 °C et plus, grâce aux fluides HFC ou à l'ammoniac. Les laiteries sont les premières à franchir le pas de l'utilisation industrielle.

Bel, Richemont, Rians, Triballat, Danone : beaucoup de laitiers sont en train de mettre en place des pompes à chaleur haute température. Sachant que l'enjeu est de taille. La valorisation thermique des rejets industriels réduit les consommations énergétiques et les émissions de CO2. Le test, sur une NEP, chez un des fromagers a permis une économie d'énergie de 84 % et une réduction de l'empreinte carbone de 96 %. Le temps de retour sur investissement est estimé à trois ans. La pompe à chaleur produit une eau de lavage de 65 à 80 °C grâce à la récupération d'une partie de l'énergie des eaux de lavage (40-50 °C). Un autre fromager envisage la réduction de 50 à 60 % de ses consommations de vapeur. EDF R&D et Johnson Controls Industries ont mené ces expérimentations. Dans son centre de recherche de la Renardière, EDF met un pilote à disposition des industriels. Celui-ci est équipé d'une boucle hydraulique flexible pour simuler les rejets et les besoins. Il fonctionne avec le fluide HFC R-245fa, compatible avec les matériels frigorifiques standards.

HFC ou ammoniac

Grâce à l'utilisation de fluides frigorigènes, tels que les HFC ou l'ammoniac, les performances sont meilleures. « Les fluides utilisés dans les pompes à chaleur classiques ont une température critique de 75-80 °C. Au delà, le compresseur n'accepte pas la pression et il y a un problème de compatibilité avec son huile. Aujourd'hui, la technologie pour les hautes températures est mature. Le marché bouge beaucoup en France et en Europe", constate Eugenio Sapora, ingénieur chercheur, EDF R&D. De son côté, Clauger a développé une solution avec de l'ammoniac (lire Process, hors-série, octobre 2010). Elle produit de l'eau surchauffée jusqu'à 120 °C à partir des calories récupérées sur la production de froid. "Notre pompe à chaleur est à surcompression. Elle aspire les gaz au refoulement d'une installation de froid. C'est ce deuxième étage de compression qui nous permet d'obtenir un coefficient de performance* élevé ". Le NHJ est un fluide pérenne plus respectueux de l'environnement. Mais toxique et inflammable, il nécessite une maîtrise particulière. Dernière lacune, le retour sur investissement de l'installation est dégradé si le réseau de l'entreprise est à adapter. Rians a retenu cet équipement pour alimenter les batteries terminales de traitement d'air d'un hâloir à fromages.

«Les pompes à chaleur, c'est comme un groupe froid .. . C'est fiable! »

Le verrou technologique des fluides levé, restent les freins des industriels. En agroalimentaire, il y a deux réticences majeures : le risque de fuite et la méfiance due à une méconnaissance du procédé. "Contre le risque de fuite, nous avons recours à un réseau secondaire entre le condenseur et le fluide à chauffer. On utilise de l'eau dans ce circuit fermé. Mais l'utilisation d'un échangeur intermédiaire baisse la performance de 10 à 20 %", explique Sylvain Noël, responsable du pôle production de froid, Clauger. EDF note que souvent le condenseur vient en série de l'échangeur vapeur existant, pour pouvoir basculer le cas échéant. "Pourtant les pompes à chaleur, c'est comme un groupe froid, et il tourne toute l'année. C'est fiable!", remarque l'ingénieur chercheur d'EDF R&D. Une offre élargie de pompes à chaleur haute température (80-100 °C) est attendue pour fin 2011 sur le marché. Pour les très hautes températures (100 et 140 °C), il faudra patienter jusqu'à 2012 d'après EDF.

*Coefficient de performance (COP) : Rapport entre la Quantité d'énergie thermique (ou frigorifique) extraite et la Quantité d'énergie fournie a une pompe à chaleur.

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