Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’industrie perd environ 20 % de l’énergie qu’elle consomme dans les fumées qu’elle rejette dans l’atmosphère. Il est fortement recommandé d’améliorer l’efficacité énergétique des procédés industriels. Pour cela, le développement des solutions techniquement efficaces et économiquement viables est indispensable. Parmi les solutions connues à ce jour, la récupération et valorisation de la chaleur fatale industrielle via le stockage thermocline est pertinente et a déjà été commercialisée. Cet article traite le principe du stockage thermocline, les matériaux développés pour ce type de stockage, et un exemple d’application industrielle.
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Industry wastes about 20% of the energy it consumes in the fumes, which are released into the atmosphere. It is strongly recommended to improve the energy efficiency of industrial processes. For this purpose, the development of technically efficient and economically viable solutions is essential. Among the solutions known to date, the recovery and use of industrial waste heatviathermocline storage is relevant and has already been marketed. This article discusses the principle of thermocline storage, the materials developed for this type of storage, and presents an example of an industrial application.
Auteur(s)
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Doan PHAM MINH : Professeur - Université de Toulouse, IMT Mines Albi, CNRS UMR 5302, Centre RAPSODEE, Campus Jarlard, Albi, France
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Yasmine LALAU : Maître assistante - Université de Toulouse, IMT Mines Albi, CNRS UMR 5302, Centre RAPSODEE, Campus Jarlard, Albi, France
-
Thibaut ESENCE : Ingénieur-docteur en énergétique et génie des procédés - Eco-Tech Ceram, Balma, France
INTRODUCTION
La chaleur fatale est la chaleur générée qui n’est pas utilisée, et qui est donc rejetée dans l’atmosphère. Elle est particulièrement présente dans différents secteurs industriels tels que la céramique, la métallurgie, la verrerie, l’alimentaire, la construction, etc. Une partie de la chaleur perdue dans ces secteurs industriels se trouve sous forme de fumées chaudes. En fonction du secteur et du procédé industriel, les fumées rejetées présentent des caractéristiques différentes en termes de température, de composition, de débit et d’intermittence d’émission. À ce jour, la chaleur fatale industrielle est encore peu valorisée.
La valorisation de la chaleur fatale industrielle par le stockage thermocline apparaît comme une solution potentielle. Il s’agit d’un système de stockage constitué d’une enveloppe isolante qui est remplie d’un matériau de stockage thermique. Lors de la phase de charge, les fumées chaudes générées par un site industriel passent par cette enveloppe et cèdent la chaleur au matériau de stockage. Une zone de gradient de température (zone de thermocline) est formée au sein du matériau de stockage, qui délimite les zones chaude et froide. Cette thermocline se déplace au fur et à mesure vers la sortie de l’enveloppe de stockage. Lors de la phase de décharge, un fluide à la température ambiante (par exemple de l’air) circule dans le système et récupère la chaleur stockée, générant un fluide chaud en sortie. Ce fluide chaud est utilisé et ainsi la chaleur fatale est valorisée.
Cet article présente les gisements de chaleur fatale qui sont disponibles en France et dans le monde, les solutions de valorisation, en particulier la solution de stockage thermocline. Les fluides de transfert thermique et les matériaux de stockage thermique sont discutés. Un exemple de l’application industrielle récente de valorisation des fumées d’un site de production de céramique est présenté.
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KEYWORDS
energy efficiency | heat storage | eco-stock solution | thermal transfer
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Conclusion
En anglais
4. Exemple de l’application industrielle du stockage thermocline dans la valorisation de la chaleur fatale industrielle : solution Eco-Stock®
4.1 Contexte de mise en œuvre
La solution Eco-Stock®, développée par la société Eco-Tech Ceram, est une solution de captage, stockage et valorisation de la chaleur fatale à haute température utilisant des systèmes de type thermocline. Cette solution a été mise en œuvre à l’échelle industrielle pour valoriser la chaleur fatale dans des usines de fabrication de terre cuite (tuiles et briques) .
Le procédé de fabrication de la terre cuite comprend plusieurs étapes : mélange et malaxage des argiles, pressage, séchage plusieurs heures à basse température (moins de 100 °C) et cuisson à haute température (jusqu’à 1 000 °C). Les séchoirs et les fours de cuisson fonctionnent généralement à l’aide de brûleurs alimentés en gaz naturel. Cela signifie, notamment pour les fours, que des fumées de combustion à haute température sont rejetées dans l’atmosphère par l’intermédiaire de cheminées, ce qui représente une source de chaleur à haute température. Afin d’améliorer le rendement global du procédé de fabrication de la terre cuite, cette source de chaleur peut être exploitée pour alimenter les séchoirs. Dans ce cas, les séchoirs consomment moins de gaz naturel pour réaliser la même opération ce qui améliore les bilans énergétique, environnemental et financier du procédé.
Toutefois, les séchoirs et les fours sont généralement des équipements discontinus : l’équipement est rempli, allumé le temps nécessaire au traitement du produit, éteint, puis vidé. Cela conduit à des démarrages et des arrêts fréquents selon le rythme de production. Les étapes de séchage et de cuisson n’ont pas la même durée. Cela signifie que ces opérations ne sont pas synchronisées. Pour cette raison, la puissance thermique récupérable dans les fumées des fours et la puissance nécessaire au séchage à un instant donné ne correspondent pas dans le temps. La mise en place d’un échangeur de chaleur n'est alors pas pertinente. Pour faire face à ce problème, la chaleur fatale des fours...
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Exemple de l’application industrielle du stockage thermocline dans la valorisation de la chaleur fatale industrielle : solution Eco-Stock®
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Chiffres clés du climat – Édition 2022 - . Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/chiffres-cles-du-climat-france-europe-et-monde-edition-2022
-
(2) - Rapport SECTEN édition 2022 - , CITEPA. https://www.citepa.org/fr/secten/
-
(3) - La chaleur fatale industrielle - . Ademe ISBN : 979-1-02970-895-4 (2017). https://librairie.ademe.fr/energies-renouvelables-reseaux-et-stockage/2312-chaleur-fatale-9791029708954.html
-
(4) - PUSCHNIGG (S.), LINDORFER (J.), MOSER (S.), KIENBERGER (T.) - Techno-economic aspects of increasing primary energy efficiency in industrial branches using thermal energy storage - . Journal of Energy Storage, 36, p. 102344 (2021). https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102344
-
(5) - Consommation finale d’énergie par secteurs - , Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/consommation-finale-denergie-par-secteur-pefa?rubrique=20&dossier=171
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Eco-Tech Ceram – Expertise et solutions concernant la chaleur perdue industrielle https://ecotechceram.com
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