Valoriser la chaleur du compresseur : augmenter l'efficacité et réduire les émissions de CO₂

Ce qui suit est un extrait de l'article Récupérer la chaleur de la compression d'air par Deepak Vetal, responsable marketing produit, compresseurs sans huile à vis, centrifuges et haute pression, Atlas Copco Compressors. La version complète peut être lue en ligne ou dans le numéro de septembre de Chemical Processing.

Les fabricants font face à des mandats de plus en plus stricts pour limiter les émissions de dioxyde de carbone. Récupérer le sous-produit thermique de l'air comprimé est une mesure que les usines de process peuvent prendre pour réduire les émissions de CO2 et le risque de pénalités pour non-respect des normes environnementales émergentes. Cela diminuera aussi le coût total du cycle de vie.

Dans la compression d'air, l'énergie électrique utilisée pour comprimer l'air est transformée en chaleur. Cependant, ce n'est pas la seule source d'énergie pendant la compression. Une autre source importante est l'humidité contenue dans l'air entrant à l'admission du compresseur. Après compression, cette humidité se condense en liquide lorsque l'air est refroidi dans l'intercooleur et l'après-refroidisseur. Dans ce processus de refroidissement, la chaleur latente de condensation est libérée dans l'eau de refroidissement. (La quantité de chaleur latente dépend de la température et de l'humidité relative de l'air d'admission.)

Le processus de compression inclut plusieurs instances où la chaleur est générée et transférée au système d'eau de refroidissement. Une partie de la chaleur de compression passe à l'eau de refroidissement autour des éléments de compression via les chemises de refroidissement des éléments ; une quantité significative de chaleur est libérée dans le système d'eau de refroidissement des refroidisseurs. De plus, la chaleur extraite de l'huile chaude dans le refroidisseur d'huile est évacuée dans le système d'eau de refroidissement.

Le pourcentage d'énergie électrique récupérable dépend des conditions de fonctionnement du compresseur. La température de l'air d'admission, l'humidité relative, la température et la pression de l'eau jouent tous un rôle.

Une partie de l'énergie est perdue par les inefficacités du moteur, par rayonnement des composants tels que l'élément et le refroidisseur, et dans la chaleur résiduelle et la chaleur de condensation restant dans l'air de sortie.

Si nous combinons tous ces facteurs dans une vue d'ensemble (Figure 1), le résultat net est que, pour des conditions industrielles typiques, nous pouvons récupérer 90 à 95 % de l'énergie électrique d'entrée. Et dans des conditions spécifiques, récupérer plus de 95 % est possible. Un système de récupération d'énergie utilise cette énergie pour produire de l'eau chaude.

Principes de base de la récupération d'énergie

Les compresseurs équipés de la technologie de récupération d'énergie comportent un circuit d'eau de refroidissement modifié pour garantir la récupération de la plus grande quantité d'énergie possible à la température la plus élevée possible. La boucle de refroidissement traverse le refroidisseur d'huile, puis les chemises des éléments de compression, et enfin les refroidisseurs. L'eau qui sort d'un compresseur avec récupération d'énergie peut atteindre 90 °C ; la température peut être régulée pour répondre aux exigences du process.

Une unité de contrôle spécialement conçue pour les systèmes de récupération d'énergie (Figure 2) peut transférer l'énergie récupérée tout en offrant une protection optimale du compresseur. L'unité de contrôle est installée entre le compresseur d'air et le circuit d'eau de refroidissement séparé, créant un circuit de récupération d'énergie complètement indépendant et fermé.

L'unité de contrôle de récupération d'énergie peut gérer l'énergie récupérable et le débit d'eau de plusieurs compresseurs – jusqu'à sa limite maximale d'énergie fournie. L'unité est souvent équipée de plusieurs dispositifs de sécurité, d'un système de désaération, d'une soupape de décharge de pression et d'un vase d'expansion qui contrôle la pression dans le système d'eau.

Pour en savoir plus…

Vous pouvez lire l'article complet sur le processus et les avantages de la récupération de chaleur des compresseurs ici. Pour en savoir plus sur la gamme de compresseurs Atlas Copco et les économies d'énergie qu'ils offrent, contactez nos experts dès aujourd'hui ou laissez un commentaire ci-dessous.