ENGINEERINGNET.BE - Selcuk Aslan, chef de projet Energify chez CFT : « Notre système est très sophistiqué, mais le concept et la structure de base sont très simples. »
Ce système propose une solution aux défis auxquels sont confrontés presque toutes les entreprises industrielles : la réduction des émissions de CO2 et l'amélioration de l'efficacité énergétique et de la rentabilité. Ce système innovant utilise les faibles différences de pression pour produire de l'électricité et l'injecter dans le réseau interne de l'usine.
De telles différences de pression existent dans presque toutes les installations industrielles. Elles se produisent dans les stations de réduction de pression, les conduites de vapeur, les installations de condensation et de contre-pression – et dans la plupart des cas, l'énergie stockée dans les fluides est perdue sans être utilisée.
Utilisation optimale de l'énergie déjà consommée
« Energify optimise l'utilisation de l'énergie déjà disponible », explique Maximilian Igelbüscher, ingénieur de projet chez CFT. « Notre système fonctionne toujours en dérivation, afin de garantir un déroulement ininterrompu du processus. Le principe de base est le suivant : la vapeur ou tout autre gaz est expansé(e) dans un expanseur à piston rotatif pour atteindre un niveau de pression plus bas. Cela génère de l'énergie mécanique. Celle-ci est transmise par un arbre à un générateur asynchrone qui alimente ensuite le réseau basse tension en électricité. »
Au début, des difficultés sont apparues pour réguler avec précision la puissance de l'expanseur. La vanne de régulation à siège conique utilisée à l'origine réagissait trop lentement aux variations des exigences du processus et ne pouvait pas fournir de manière fiable le fluide gazeux à la pression de sortie souhaitée.
« Nous avons longtemps cherché une solution pour optimiser notre système à ce niveau. Nous avons finalement pris contact avec Marcel Mokosch, agent technico-commercial chez Schubert & Salzer. Il est immédiatement venu sur place pour discuter du sujet et nous a présenté une solution avec la vanne à glissière, qui a même dépassée nos attentes », raconte Maximilian Igelbüscher.
Amélioration considérable grâce à l'utilisation de la vanne à glissière
Cette excellente performance de régulation s'explique par le principe de construction des vannes à glissière de Schubert & Salzer, qui repose sur deux disques coulissant l'un sur l'autre (voir infobox). La course maximale entre la position ouverte et la position fermée est ainsi comprise entre 6 et 9 mm seulement, ce qui nécessite très peu de force de positionnement. La régulation est donc extrêmement précise et flexible. « La précision de régulation s'est nettement améliorée grâce à l'utilisation des vannes à glissière. Nous régulons désormais la pression de sortie avec une précision absolue », explique Selcuk Aslan.
Autre avantage : l'utilisation de la vanne à glissière a permis de remplacer deux autres vannes. Pour des raisons de sécurité, l'alimentation en vapeur ou en gaz doit pouvoir être coupée en deux secondes maximum. Auparavant, une vanne à fermeture rapide était donc installée en amont de la vanne de régulation. Or, les vannes à glissière se ferment en quelques millisecondes et assurent également cette fonction.
« Pour le fonctionnement économique d'une installation comme Energify, la fiabilité et les faibles coûts de maintenance jouent un rôle décisif. C'est pourquoi nous misons sur une conception simple et une construction robuste », explique Selcuk Aslan. « La vanne à glissière nous aide en réduisant la complexité de l'installation – tout en offrant une conception très compacte. »
La différence par rapport à la technologie précédente est flagrante : la vanne à glissière DN80 de Schubert & Salzer désormais utilisée ne pèse que 15 kg, alors que les deux vannes à siège conique utilisées auparavant pesaient ensemble environ 170 kg. « C'est un avantage considérable, notamment pour les travaux de maintenance annuels », ajoute Maximilian Igelbüscher.
Meilleure rentabilité que le photovoltaïque
L'installation de démonstration Energify se trouve dans une laiterie de la région de Münster et y est utilisée sur la conduite de vapeur à 8 bar. La rentabilité du système peut être facilement illustrée ici : avec une pression d'entrée de 8 bar (g), une pression de sortie de 5 bar (g) et un débit de vapeur moyen de 2 t/h, une puissance électrique de 27 kW est atteinte.
Avec une durée de fonctionnement annuelle d'environ 6 500 heures, cela correspondrait à une production d'électricité de 175 MWh par an. Dans ces conditions, l'amortissement se ferait en moins de trois ans. Sur une durée de fonctionnement de dix ans, cela permettrait d'économiser plus de 270 000 €, frais de maintenance compris.
Dans un autre exemple de calcul, CFT compare Energify à l'énergie photovoltaïque : une installation Energify d'une puissance de 300 kW, fonctionnant 8 500 heures par an, produirait environ 2 550 MWh par an – sur une surface de seulement 40 m². Pour produire la même quantité d'énergie avec le photovoltaïque, il faudrait une surface d'environ 13 500 m² pour une utilisation annuelle d'environ 1 000 h (moyenne allemande).
« Le potentiel de cette technologie est énorme. Rien qu'en Allemagne, des milliers de générateurs de vapeur sont utilisés. Et la vapeur – quelle que soit sa forme – n'est qu'un des fluides à partir desquels nous pouvons produire de l'énergie. En principe, Energify peut fonctionner avec presque tous les gaz, tels l'azote, le gaz de cokerie, le gaz naturel ou l'hydrogène », conclut Selcuk Aslan.
