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[Avis d'expert] L’analyse systémique, voie prometteuse pour économiser l’énergie

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Publié le à 09h13

[Avis d'expert] L’analyse systémique, voie prometteuse pour économiser l’énergie

Victor Vannier, responsable du pôle Industrie & Transport de BHC Energy.

De plus en plus d'industriels se lancent dans des opérations d'optimisation énergétique. Dans une tribune, Victor Vannier, responsable du pôle Industrie & Transport de la société de conseil en performance énergétique BHC Energy, nous propose une façon prometteuse de faire des économies d'énergie : l'analyse systémique. 

Depuis quelques années, les économies d’énergie sont devenues un enjeu majeur pour les entreprises du secteur industriel, qui sont de plus en plus encouragées à se lancer dans des opérations d’optimisation énergétique. Une tâche peu aisée, qui nécessite une compréhension étendue de leurs installations. Cette compréhension est rendue possible par l’analyse « systémique », loin de l’approche « standard » utilisée communément par les entreprises. Explications.

Approche « standard », approche « systémique » : quelles différences ?

L’optimisation énergétique est aujourd’hui sur toutes les lèvres. Le secteur industriel, qui représente 19,2% de l’énergie totale en France, est une des composantes majeures de cette politique. On estime que le secteur pourrait faire près de 20% d’économies d’énergie d’ici 2030, selon l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie). Que ce soit pour des raisons écologiques (pollution, réduction des émissions de gaz à effet de serre, réchauffement climatique…) ou économiques (réduction des coûts énergétiques, augmentation des volumes de production…), de plus en plus d’entreprises réfléchissent à améliorer la performance énergétique de leur site industriel. Il s’agit même d’une stratégie RSE positive pour l’image de l’entreprise.

Mais comment s’y prendre ? Aujourd’hui, la majorité des entreprises effectuent une étude énergétique standard. Cela consiste à examiner et améliorer indépendamment chaque composant du site industriel, en se concentrant sur les producteurs d’utilités comme, par exemple, les compresseurs ou les groupes frigorifiques.

L’analyse systémique, elle, vise à tirer profit des échanges et des interactions entre les composants du système en le considérant comme une seule et même entité, et non un assemblage de blocs distincts. En repartant des besoins des procédés, l’objectif de cette approche est de maximiser les récupérations de chaleur tout en diminuant, de fait, les quantités d’énergies consommées et rejetées. Aujourd’hui, 36% de l’énergie des combustibles consommés dans l’industrie est ainsi perdue sous forme de chaleur fatale (qui désigne tout ce qui est rejeté par le site industriel, la chaleur contenue dans les effluents liquides ou gazeux, ou les gaz de combustion), alors que cette dernière pourrait, et devrait, être réutilisée - au moins en partie !

Adopter l’analyse systémique, c’est d’abord respecter 4 étapes

Partant du besoin, l’analyse systémique permet d’identifier le potentiel maximal d’économie d’énergie d’un site industriel et de mettre en place les technologies pour l’atteindre. Cette identification passe par la définition du périmètre et la quantification de l’EMR (Energie Minimale Requise) et du potentiel de récupération de chaleur. Ensuite, la mise en place des technologies ou leur redimensionnement, si déjà existant, concerne à la fois les réseaux d’échangeurs et les systèmes thermodynamiques (pompe à chaleur, ORC par exemple) mais aussi l’optimisation des besoins des utilités (chaudière vapeur, chaudière eau chaude, groupe frigorifique, etc.).

Tout commence par un examen approfondi du système énergétique du site. Il s’agit de l’inventaire des flux d’énergie (flux chauds et flux froids) nécessaires à la bonne marche du procédé, la localisation de leurs récupérateurs, l’analyse des sites de fonctionnement, des données, de la consommation d’énergie… La seconde étape est l’analyse de tous les flux thermiques (débit, température, pression, capacité thermique) afin de calculer les besoins réels en énergie du système ainsi que sa consommation.

La troisième étape fait appel à « la méthode de pincement » (Pinch Analysis en anglais), développée en 1979 par Bodo Linnhof, en Angleterre. Elle vise à examiner les interactions entre tous les flux du l’installation, et de déterminer la zone où se trouve l’énergie maximale récupérable, appelée « point de pincement ». Ce dernier permet de localiser où doivent être implantés les récupérateurs de chaleur lors la quatrième étape. L’installation fonctionne mieux, en consommant moins et en exploitant au mieux l’énergie consommée.

La méthode systémique, solution d’avenir

Aujourd’hui, l’analyse systémique permet en moyenne 20 à 30% d’économie d’énergie (pour 15% avec la méthode standard). Et si l’investissement initial est plus élevé qu’avec la méthode standard, le temps de retour sur investissement est bien plus rapide, en moyenne de 1 à 4 ans. Avec l’augmentation des coûts de l’énergie, de plus en plus d’entreprises et d’industries s’y intéressent, alors qu’auparavant, la méthode systémique n’était fréquente que dans le secteur de la chimie. De nouveaux logiciels permettent une mise en application toujours plus rapide et facile, pour moins cher, sur des sites complexes.

Le 25 septembre dernier, l’ADEME a organisé un colloque sur la performance énergétique dans l’industrie, avec un focus particulier sur l’approche systémique. Un signe des temps qui changent ?

Dans l’illustration, ci-dessus, le récupérateur de chaleur permet de préchauffer ou pré-refroidir les flux de matière entrant dans les pasteurisateurs (qui chauffent et refroidissent le produit, en 3 et 4). Ainsi, il réduit la quantité de vapeur nécessaire au chauffage ou refroidissement de la matière, et diminue la quantité de chaleur à évacuer lors de l’élaboration du produit final.

 

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