Utilisez votre chauffage AD à bon escient

Avec des tarifs de chaleur de combustion du biogaz dans le cadre de la RHI non domestique compris entre 2,2 et 7,5 _p/kWth et une chaleur provenant d’une chaudière au GPL coûtant actuellement environ 6,6 _p/kWth, le prix de la chaleur est évident. Un moteur à gaz typique produisant la moitié de sa production sous forme de chaleur utilisable, la chaleur produite par un moteur de 300 _kWe pourrait valoir jusqu’à 124 000 livres sterling par an dans le cadre de la RHI, avant que la dégressivité des tarifs ne soit prise en compte.

Si vous planifiez ou exploitez une installation de digestion anaérobie (DA), il est logique de maximiser l’efficacité du processus à tous les stades. Cependant, le fait de ne pas utiliser la chaleur générée naturellement par le processus pourrait vous coûter des milliers d’euros par an, en particulier si vous ajoutez de la chaleur ailleurs.

Les performances optimales d’une usine de digestion anaérobie peuvent être obtenues en ajustant avec précision le mélange de matières premières et les temps de rétention afin de maximiser la production de biogaz, ainsi qu’en entretenant régulièrement le moteur de cogénération afin de maintenir la production d’électricité. Mais certains aspects sont négligés, comme la chaleur résiduelle du moteur. Certaines usines l’utilisent pour chauffer le digesteur ou pour la pasteurisation, tandis que d’autres ne l’utilisent pas du tout. Il s’agit là d’un gaspillage potentiel d’une ressource d’une valeur de plusieurs milliers de livres sterling chaque année. Si vous produisez de la chaleur séparément pour une autre partie du processus, comme le séchage ou la concentration du digestat (le biofertilisant organique issu du processus de digestion anaérobie), vous payez également pour de la chaleur que vous pourriez obtenir gratuitement.

 

Flux de chaleur sous-utilisés

L’une des solutions consiste à capter et à transférer cette chaleur perdue à l’aide d’échangeurs de chaleur. Il s’agit d’un moyen éprouvé de capter la chaleur générée dans une partie d’un processus et de la transférer pour l’utiliser dans une autre partie. Cependant, bien qu’ils soient largement utilisés dans des industries telles que l’industrie alimentaire et le secteur chimique, ils sont sous-utilisés dans l’industrie de l’AD.

Il existe quatre domaines principaux du processus de digestion anaérobie où la chaleur disponible, qui pourrait autrement être gaspillée, peut être utilisée : le préchauffage des matières premières, le chauffage du digesteur, la pasteurisation et l’évaporation. Les plus appropriés ou les plus utiles dépendent de votre situation exacte, mais même s’il n’est pas possible d’utiliser la chaleur dans le cadre de votre processus de DA, la chaleur excédentaire peut toujours être utilisée à d’autres fins, telles que les processus de séchage, le chauffage des bureaux ou des ateliers voisins, ou l’eau chaude pour le lavage de l’équipement.

Toutes ces applications peuvent être réalisées à l’aide d’un échangeur de chaleur approprié, qui présente souvent des avantages par rapport à d’autres technologies telles que les systèmes de chauffage des cuves souvent utilisés pour la pasteurisation. Un système bien conçu peut récupérer et utiliser 40 % de la chaleur produite par l’usine.

 

Les échangeurs de chaleur résolvent les problèmes d’efficacité

L’utilisation d’échangeurs de chaleur dans le système de pasteurisation est plus efficace que l’utilisation de réservoirs avec des enveloppes chauffantes, car les besoins en chaleur sont beaucoup plus faibles, jusqu’à la moitié de ceux de certains systèmes. En effet, les systèmes à réservoir ont une efficacité de transfert de chaleur plus faible et rejettent généralement l’eau chaude après utilisation, au lieu de la récupérer. L’utilisation d’échangeurs de chaleur signifie qu’une pasteurisation efficace du digestat, par exemple pour se conformer à la norme PAS 110, est possible en utilisant la chaleur excédentaire plutôt que l’installation d’une source de chaleur supplémentaire telle qu’une chaudière à biomasse qui pourrait ajouter des centaines de milliers d’euros à votre projet. L’utilisation d’un système d’échangeur de chaleur bien conçu peut vous fournir un processus de pasteurisation continu qui consomme moins d’énergie que les systèmes alternatifs, tout en permettant des niveaux de régénération thermique supplémentaires, ou de récupération, pouvant aller jusqu’à 60 %. Cette chaleur économisée peut ensuite être utilisée ailleurs dans le processus, par exemple dans une installation d’évaporation, ce qui vous aide à maximiser votre éligibilité au RHI.

La chaleur peut également être utilisée pour séparer l’eau du digestat par évaporation. Cette technique peut réduire la quantité totale de digestat quittant l’usine jusqu’à 80 %, ce qui réduit considérablement les coûts de transport associés à l’élimination du digestat. Un système bien conçu comprendra des mesures visant à conserver les précieux nutriments contenus dans le digestat, tandis que l’eau évaporée peut être condensée et réutilisée. Par exemple, l’eau capturée peut être ajoutée à la matière première lorsqu’elle entre dans le digesteur, ce qui rend l’ensemble du processus presque autosuffisant en termes d’utilisation de l’eau et élimine les rejets liquides de l’usine. Après évaporation, la teneur en matière sèche du digestat traité peut atteindre 20 % (ce qui représente souvent un quadruplement), ce qui facilite grandement son transport et sa manipulation.

La dégressivité des tarifs, la concurrence croissante et les préoccupations environnementales signifient que l’efficacité est directement liée à la durabilité opérationnelle d’une usine. L’intégration de systèmes d’échangeurs de chaleur rentables dans le processus dès le départ, ou leur modernisation dans une usine existante, est l’un des moyens les plus faciles d’assurer la faisabilité financière future et d’économiser des centaines de milliers de livres chaque année.

 

Principaux avantages de l’utilisation de la technologie des échangeurs de chaleur dans une station d’épuration des eaux usées

• Un système bien conçu pourrait récupérer et utiliser 40 % de la chaleur produite par une usine de digestion anaérobie.
• Après évaporation, le digestat traité peut contenir jusqu’à 20 % de matières sèches.
• Par rapport à d’autres techniques, les échangeurs de chaleur utilisent 50 % de chaleur en moins pour pasteuriser le digestat.

 

Par Matt Hale, directeur des ventes internationales, HRS Heat Exchangers