La transformation des industries à forte intensité énergétique

21 March 2022 par Corinna Barnstedt
La transformation des industries à forte intensité énergétique

Le projet ETEKINA vise à récupérer 57 à 70 % du flux de chaleur perdue dans les industries à forte consommation d'énergie qui, jusqu'à présent, s'échappait simplement par la cheminée. Les nouveaux échangeurs de chaleur à caloducs sont un outil efficace pour récupérer la chaleur des processus industriels. Ils sont scellés et remplis d'un liquide volatil qui transfère rapidement et passivement la chaleur du bas vers le haut. Et en fait, nous avons déjà quelques idées afin d'optimiser l'efficacité du système. Ce système peut être reproduit dans d'autres industries similaires, déclare le Dr Nerea Nieto. Selon elle, la transition vers des processus neutres en carbone est réelle et la récupération de la chaleur résiduelle fera certainement partie de la solution. Mais elle ajoute que d'autres industries devront atteindre les objectifs de la transition pour assainir et réduire les pertes de chaleur résiduelle et réduire la consommation d'énergie.


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Les derniers résultats sont époustouflants : jusqu'à 50 % d'économies d'énergie et peut-être même plus. Au cours des 4,5 dernières années, de nouveaux échangeurs de chaleur à caloducs ont été mis en œuvre sur trois sites de démonstration industriels : une usine de production de fonte d'aluminium en Espagne(Fagor Ederlan), une aciérie en Slovénie(SIJ Metal Ravne) et un producteur de céramique en Italie(Atlas Concorde). Tous ces projets sont coordonnés par le consortium ETEKINA, un projet de recherche européen dirigé par le centre de recherche technologique Ikerlan en Espagne et l'université Brunel de Londres. Le Dr Nerea Nieto, ingénieur chimiste et expert en gestion de l'énergie électrique et thermique, faisait partie de l'équipe de coordination et a dévoilé à l'ESCI les dessous de ce processus de transformation complexe.

Plus de 30 % de la demande mondiale totale d'énergie primaire est liée au secteur de l'industrie, y compris le fer, l'acier, le ciment, les produits chimiques et pétrochimiques (source : iea). Une évolution vers l'efficacité énergétique et des possibilités de production plus durables est donc inévitable. C'est là qu'intervient le projet ETEKINA, qui vise à récupérer 57 à 70 % du flux de chaleur résiduelle dans les industries à forte consommation d'énergie qui, jusqu'à présent, s'échappent simplement par la cheminée.

Nieto: Oui. Jamais auparavant l'efficacité énergétique n'a été aussi importante pour l'industrie à forte consommation d'énergie. Les trois partenaires industriels impliqués dans ETEKINA réalisent des économies significatives grâce au projet et c'est une étape très importante. Les gestionnaires de l'énergie ont souvent du mal à justifier un investissement dans la récupération de la chaleur résiduelle en raison du retour sur investissement élevé attendu. Cependant, le projet ETEKINA a démontré que c'était possible.

En effet, les calculs confirment que l'investissement pour installer les nouveaux échangeurs de chaleur à caloducs est récupéré en quelques années. Quoi qu'il en soit, a-t-il été difficile de convaincre vos partenaires industriels de prendre le risque de mettre en œuvre une technique totalement nouvelle ?

Nieto: Ce n'était pas facile, car ils préfèrent mettre en œuvre des choses qui fonctionnent de manière fiable depuis quelques années. Un autre défi était que presque tous les sites de production devaient arrêter la production afin que nous puissions installer le nouvel équipement et le rendre prêt à fonctionner. Cela a eu une incidence sur le calendrier et, en outre, nous devions garantir que tous les produits des partenaires industriels seraient toujours fabriqués avec la même qualité qu'auparavant. Lorsque vous changez quelque chose, vous devez être sûr que vous obtiendrez le même profil de température. Et c'est quelque chose que vous ne savez pas tant que vous ne faites pas l'installation et que vous ne faites pas une sorte de validation ou de démonstration. Ce n'est pas que nos partenaires n'étaient pas confiants, mais c'était un point vraiment important dans la procédure de mise en service.

Les nouveaux échangeurs de chaleur à caloducs sont un outil efficace pour récupérer la chaleur des processus industriels, ce qui permet d'utiliser la chaleur récupérée dans un autre processus. La nouvelle invention des caloducs que vous mettez en œuvre dans le projet ETEKINA est qu'ils sont scellés et remplis d'un liquide volatil qui transfère la chaleur rapidement et passivement du bas vers le haut. Leur développement et leur mise en œuvre ont-ils été le principal défi technique du projet ?

Nieto : Pour résumer, les plus gros problèmes n'ont pas été liés à l'échangeur de chaleur à caloducs lui-même, mais à toute l'ingénierie autour de l'échangeur de chaleur à caloducs ou de l'équipement auxiliaire, à la conception détaillée et au système de contrôle. Sur le site de démonstration de Fagor Ederlan en Espagne, ce sont les principaux problèmes et nous avons beaucoup vérifié que les vannes se ferment correctement et qu'il n'y a pas de pertes de chaleur. Il s'agit donc d'un élément à prendre en compte lorsque vous planifiez une installation de ce type, car il s'agit d'une perte de temps et d'argent.

Mais finalement, les trois sites de démonstration, que ce soit l'aciérie en Slovénie, la production de fonte d'aluminium en Espagne ou le producteur de céramique en Italie, ont donné d'excellents résultats en termes de viabilité, de facilité d'utilisation et d'économies d'énergie.

Nieto : Oui, par exemple, les dernières données enregistrées dans la production de fonte d'aluminium en Espagne montrent une réduction de la consommation de 48% dans la première zone du four. Nous devons maintenant analyser l'ensemble de la consommation, mais les premiers chiffres sont assez optimistes. Et en fait, nous avons déjà quelques idées pour optimiser l'efficacité du système. Ces chiffres pourraient donc être encore meilleurs à la fin du projet.

Comme le projet ETEKINA est maintenant dans sa phase finale, pensez-vous que les résultats que vous pouvez fournir convaincront également d'autres industries à forte consommation d'énergie d'appliquer cette nouvelle technique d'échangeur de chaleur à caloducs ?

Nieto : Oui, certainement, cela peut être reproduit dans des industries similaires. En fait, certains de nos partenaires industriels ont déjà manifesté leur intérêt et leur engagement à installer d'autres échangeurs de chaleur à caloducs dans leurs usines. Et lors de la dernière conférence, des représentants d'autres industries ont également manifesté leur intérêt pour cette solution de récupération de la chaleur résiduelle. L'engagement des industries à forte consommation d'énergie à atteindre les objectifs prévus pour elles dans le cadre de la transition vers des processus neutres en carbone est réel et la récupération de la chaleur résiduelle fera certainement partie de la solution.

Nieto, vous avez non seulement contribué au projet en tant qu'expert en développement de plateformes de gestion de l'énergie et de solutions de récupération de la chaleur, mais vous avez également repris le rôle de coordinateur de votre collègue Bakartxo Egilegor. Comment était-ce de superviser un consortium de 10 partenaires dans cinq pays et trois sites de démonstration ?

Nieto: Je dirais que Bakartxo a fait le plus gros du travail pour avoir un projet réussi à la fin. Elle a dû surmonter de nombreux problèmes tels que des retards, Covid-19, différents problèmes dans les sites de démonstration, etc. Lorsque j'ai pris la coordination du projet, les trois HPHE avaient été mis en service et fonctionnaient. Quoi qu'il en soit, c'est toujours un défi de coordonner un consortium aussi important et je pense que le plus grand défi que nous devrons relever maintenant est la dernière période de rapport et la réunion de révision finale avec la CE. Heureusement, nous pouvons dire que nous avons un projet réussi au bout du compte, ce qui est vraiment formidable !