Réalisation d’un prototype condenseur-laveur Fireforce pour l’optimisation énergétique et environnementale des chaufferies alimentées au bois

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 738.12.24

Schlüsselwörter (Französisch)

récupération de chaleur, monotube

Kurzbeschreibung (Französisch)

Fireforce a construit un prototype de condenseur-laveur, une solution combinée pour l'épuration des gaz d'échappement et la récupération de chaleur, qui a été raccordé à une installation composée de deux chaudières à plaquettes forestières d'une puissance de 170 kW chacune avec électrofiltre intégré. L'installation produit de la chaleur pour le réseau de chauffage à distance monotube de la commune de Moiry (VD). Grâce à l'échangeur de chaleur du condenseur-laveur, la chaleur des gaz de combustion peut être utilisée pour chauffer l'eau de retour du réseau de chauffage à distance. Ainsi, une augmentation du rendement énergétique total de l’installation de 17 à 20% peut être atteinte lorsque le condenseur fonctionne. Toutefois, ces résultats s'expliquent en partie par les conditions particulièrement favorables liées au réseau monotube, caractérisé par une température de l'eau de retour inférieure à 30°C. En ce qui concerne le traitement des fumées, les premiers tests effectués par la direction générale de l'environnement (DGE) sur les chaudières équipées d’électrofiltres ont donné un bon résultat, aucune émission de particules n'a été constatée. À la vue de ces résultats prometteurs, il s'agit maintenant de déterminer si un condenseur-laveur peut être utilisé comme alternative aux systèmes de traitement des gaz d'échappement établis, tels que l'électrofiltre.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Französisch)

1. La fabrication des modules du condenseur-laveur est faite.
2. Le tableau électrique est réalisé et les programmes d’automation sont adaptés et mis en service.
3. Le montage hydraulique (pompes, échangeurs, vannes, tuyauterie,..) et le conduit de fumées sont adaptés.
4. Le condenseur-laveur est mis en service et après des essais préliminaires et d’optimisation son fonctionnement par rapport à l'efficacité énergétique et le traitement des fumées est évalué. Le rendement de la production de chaleur de l’installation de Rochefort avec le condenseur-laveur est déterminé et les émissions de pollutions gazeuses et particulaires sont mesurées selon les recommandations de l’OFEV (mesure-des-emissions-des-installations-stationnaires) et ne dépassent pas les limites de l’OPair. L'efficacité du traitement des fumées est déterminée grâce à la concentration de particules dans le gaz brut (effluents gazeux avant leur épuration) et à la concentration de particules dans le gaz épuré (effluents gazeux, après la dernière étape de l’épuration).
5. Rédaction d’un rapport final présentant les résultats des points 3.1 à 3.4 et des informations par rapport à l’installation de condenseur-laveur sur d’autres installations jusqu’à la fin de l’année 2024.
6. Eléments de textes, illustrations et au moins 3 photos (voir annexe 3) pour l’impression de publications à l’adresse du public.
7. Une présentation des résultats avec PowerPoint sera effectuée à la fin du projet pour les personnes intéressées de l’OFEV.

Projektziele (Französisch)

Le rendement énergétique d’un condenseur est très fortement dépendant de la température de retour du réseau de chauffage à distance. Avec un réseau optimisé, le condenseur a produit 306'000 kWh d’énergie thermique sur une période d’une année.  Cette récupération d’énergie représente une économie de combustible de plus de 21'400 CHF sur cet exercice (en considérant un prix du combustible de 7 cts/kWh) et a augmenté la puissance disponible de l’installation d’environ 80 kW, limitant ainsi l’utilisation du mazout en appoint.  De plus, l’effet de filtration des fumées a permis de satisfaire les exigences légales d’émissions de particules fines, ce qui a évité l’installation d’un dispositif de filtration supplémentaire de type électrofiltre ainsi que les coûts importants qui y sont liés.

Beschreibung der Resultate (Französisch)

Un second prototype de condenseur-laveur Fireforce a été installé dans une chaufferie équipée d’une chaudière à gradin de 400 kW et a permis de réussir la mise en conformité de l’installation au niveau des émissions de particules, sans ajout d’un électrofiltre. L’installation fonctionne de manière très fiable et avec peu de maintenance. Avec une production de 306'000 kWh durant l’année, représentant 17% de l’énergie produite par la chaudière à bois, les performances énergétiques du condenseur ont largement atteint les objectifs du projet. L’efficacité de réduction des émissions de particules fines de 15 à 25% constatée avec ce type de chaudière est en dessous des valeurs de 68% obtenues avec le premier prototype de condenseur couplé à des chaudières à foyer type « pot de combustion ». Plusieurs hypothèses expliquent cela et devront être étudiées ainsi que le potentiel de certaine solution technique permettant d’améliorer les performances de filtration pour les particules ultrafines. L‘efficacité de filtration est en dessous des attentes du projet, de sorte que le condenseur-laveur Fireforce ne peut être envisagé que dans certain cas en remplacement d‘un électrofiltre pour les chaudières d'une puissance inférieure à 500 kW. Son efficacité de captage n'est pas suffisante pour respecter les limites légales plus strictes en matière d'émissions de particules pour les chaudières d'une puissance supérieure. Cependant, son intérêt énergétique et économique reste incontestable même en complément d’un électrofiltre.

Umsetzung und Anwendungen (Französisch)

Le rendement énergétique d’un condenseur est très fortement dépendant de la température de retour du réseau de chauffage à distance. Avec un réseau optimisé, le condenseur a produit 306'000 kWh d’énergie thermique sur une période d’une année.  Cette récupération d’énergie représente une économie de combustible de plus de 21'400 CHF sur cet exercice (en considérant un prix du combustible de 7 cts/kWh) et a augmenté la puissance disponible de l’installation d’environ 80 kW, limitant ainsi l’utilisation du mazout en appoint.  De plus, l’effet de filtration des fumées a permis de satisfaire les exigences légales d’émissions de particules fines, ce qui a évité l’installation d’un dispositif de filtration supplémentaire de type électrofiltre ainsi que les coûts importants qui y sont liés

Weiteres Vorgehen (Französisch)

Fireforce compte poursuivre l’installation de ce condenseur-laveur sur différents sites, principalement pour son intérêt énergétique et économique. Plusieurs solutions visant à améliorer l’efficacité de filtration du condenseur pour les particules ultra fines ont été identifiées et sont envisagées pour faire évoluer ce produit afin qu’il puisse devenir une alternative à l’installation d’électrofiltre pour répondre aux normes de 20 mg/Nm³ sur les chaudières du marché de plus de 500 kW. Des contacts ont déjà été pris avec des entreprises spécialisées car l’intérêt économique, énergétique et environnementale de cette alternative aux autres systèmes de filtration disponible sur le marché est extrêmement élevé.