Évaluer les possibilités d’électrification du chauffage industriel

La demande de chaleur industrielle représente plus de 20 % de la consommation mondiale d’énergie. Cela signifie que la décarbonisation de la chaleur industrielle est essentielle pour atteindre les objectifs de zéro émission nette, et l’électrification d’un large éventail de processus et d’équipements, du chauffage des locaux aux fours, est l’un des moyens les plus évidents d’y parvenir. L’électrification des processus de chauffage industriel peut également offrir d’autres avantages, notamment une plus grande efficacité énergétique et une réduction des coûts énergétiques.

Cependant, il existe de nombreux obstacles qui rendent le passage à l’électricité difficile, tels que l’économie, la capacité technique, le manque de connaissances et les problèmes d’infrastructure. Si l’on examine plus en détail l’utilisation de la chaleur dans l’industrie, l’ampleur du défi de l’électrification apparaît plus clairement. 37 % de la consommation totale d’énergie dans le monde provient de l’industrie : si les deux tiers de cette consommation sont utilisés pour la production de chaleur, environ 80 % de cette demande thermique est générée par des combustibles fossiles.

Technologies pour l’électrification de la chaleur

Un certain nombre de facteurs déterminent la technologie optimale pour fournir de la chaleur électrique à différents processus industriels. Il s’agit notamment de la température requise, du temps de maintien et de la capacité du processus. Les technologies matures et bien établies telles que la recompression mécanique de la vapeur (MVR) et les pompes à chaleur conviennent pour des températures comprises entre 50 et >200 °C, tandis que les chaudières électriques et les turbo-chauffeurs se généralisent et peuvent produire des températures allant jusqu’à 500 °C ou 1 000 °C respectivement. Les progrès rapides réalisés dans le domaine du chauffage par induction rendent également cette méthode de plus en plus adaptée à un large éventail d’utilisations, y compris les scénarios à haute température. La vitesse de récupération de la chaleur est une autre considération importante, et c’est un point sur lequel les chaudières électriques seraient préférées aux pompes à chaleur, par exemple.

Chauffage ohmique

Le système ohmique HRS fait passer l’électricité entre deux électrodes dans le produit dans un tube en céramique de 1 m. Le résultat est que le jus est chauffé à 105 °C en une seconde. Le résultat est que le jus est chauffé à 105 °C en une seconde. Il est ensuite maintenu à cette température pendant quatre secondes avant d’être refroidi. La technologie ohmique elle-même n’est pas nouvelle, mais le système HRS ? utilise l’électronique la plus récente pour garantir que la courbe de température est très régulière, ce qui permet de préserver la qualité du produit et d’améliorer l’efficacité du processus.

Recompression mécanique des vapeurs (MVR)

HRS Heat Exchangers a également constaté un intérêt accru pour l’utilisation de la MVR pour l’évaporation. Compte tenu des fluctuations des marchés de l’énergie depuis 2020, cela est compréhensible, car l’énergie électrique utilisée dans la MVR est normalement beaucoup moins chère que l’énergie thermique nécessaire à l’évaporation traditionnelle.

Les techniques d’évaporation traditionnelles utilisent un fluide de service à haute température (comme la vapeur sous pression) pour élever la température du produit au-dessus de son point d’ébullition, de sorte que l’eau (et d’autres composés volatils) soit chassée, laissant une solution plus concentrée. La principale source d’énergie pour ce processus est donc le combustible utilisé pour chauffer l’eau (vapeur) dans la chaudière, comme le gaz ou le pétrole.

Dans le système MVR, la vapeur qui se détache du produit dans l’évaporateur est acheminée vers un compresseur qui augmente la pression (et donc la température). Cette vapeur, qui est maintenant au-dessus du point d’ébullition du produit, est alors utilisée comme fluide de service pour l’évaporateur. Comme le compresseur utilise un moteur électrique, le processus est alimenté par l’électricité plutôt que par l’énergie thermique. Comme le compresseur réutilise/recycle la vapeur évaporée, une grande partie de la chaleur latente est récupérée. Cela fait de la MVR l’une des méthodes d’évaporation de l’eau les moins chères en termes de coûts opérationnels, bien qu’elle ne soit pas toujours la solution la plus appropriée ou la plus rentable, en fonction de la nature du produit ou du flux de déchets à évaporer.

Chez HRS, nous testons toujours les matériaux avec lesquels nos clients travaillent afin de déterminer non seulement la meilleure solution d’échangeur de chaleur pour le processus d’évaporation, mais aussi le prétraitement éventuellement nécessaire. Cela nous permet de déterminer la meilleure solution d’évaporation MVR ou thermique traditionnelle pour chaque projet individuel.