La demande "explosante" pour les pompes à chaleur géantes

Il y a 2,5 millions de litres d'eau dans une piscine olympique.

Si, pour une raison quelconque, vous vouliez le faire passer d'un agréable 20 ° C à un point d'ébullition, la société allemande MAN Energy Solutions (MAN ES) dispose d'une pompe à chaleur qui pourrait le faire. Et cela prendrait moins de temps que la version cinématographique de Hamlet de Kenneth Branagh.

« Nous pouvons faire cela en moins de quatre heures », explique Raymond Decorvet, qui travaille au développement des affaires chez MAN ES. "Ou nous pourrions tout congeler en 11 heures environ."

Il s'agit de l'une des plus grandes pompes à chaleur au monde. Les pompes à chaleur fonctionnent en comprimant des fluides frigorigènes légèrement réchauffés pour augmenter la température de ces fluides. Cette chaleur peut ensuite être transmise aux maisons ou aux machines industrielles.

Les pompes à chaleur ont besoin d'électricité pour fonctionner, mais peuvent produire environ trois ou quatre kilowattheures de chaleur pour chaque kilowattheure d'énergie qu'elles consomment.

Les pompes à chaleur sont de plus en plus populaires auprès de certains propriétaires, mais les appareils domestiques sont relativement petits et ont tendance à avoir des sorties de plusieurs kilowatts environ. La plus grande pompe à chaleur commerciale de MAN ES est des milliers de fois plus puissante - avec une capacité de chauffage totale de 48 mégawatts (MW).

Il peut produire des températures allant jusqu'à 150 °C et chauffer des milliers de maisons, pas une seule. L'entreprise a récemment installé deux de ces machines dans la ville portuaire d'Esbjerg, au Danemark.

Dans cette installation, le réfrigérant CO2 des pompes à chaleur absorbera une petite quantité de chaleur de l'eau de mer. Les compresseurs augmentent la température du CO2 et le système peut ensuite transférer cette chaleur, fournissant de l'eau jusqu'à 90°C à un système de chauffage urbain desservant 27 000 foyers.

"La demande de chauffage urbain explose", déclare M. Decorvet. L'urgence de s'éloigner des combustibles fossiles conduit à une ruée - en particulier en Europe - vers des systèmes de pompes à chaleur plus grands et plus puissants pouvant alimenter des villes entières. Mais qui a le plus gros, en mégawatts ?

Cela peut sembler être une question relativement simple, mais il est en fait assez difficile d'y répondre définitivement. Notamment parce que les pompes à chaleur n'ont pas tendance à fonctionner à leur capacité maximale tout le temps. À Esbjerg, les pompes à chaleur de MAN ES fonctionneront à environ la moitié de leur puissance potentielle, par exemple.

Et essayer de comparer les plus grands systèmes de pompes à chaleur au monde est difficile car, souvent, ils sont constitués de plusieurs pompes à chaleur plus petites enchaînées. Prenez le système de chauffage urbain de Stockholm, en Suède, souvent considéré comme la plus grande installation de pompe à chaleur au monde.

C'est probablement vrai, il a une capacité maximale de 215 MW - mais ce total est la somme de sept pompes à chaleur, deux appareils de 40 MW et cinq de 27 MW, explique un porte-parole du fournisseur d'énergie Stockholm Exergi.

Ailleurs en Suède, Göteborg dispose d'un système de pompe à chaleur de 160 MW composé de quatre unités. Deux d'entre eux sont en fait plus grands que ceux de Stockholm, avec des capacités de 50 MW chacun.

Elles fonctionnent depuis 1986 et détiennent probablement le titre de pompes à chaleur individuelles les plus puissantes actuellement utilisées, bien qu'elles soient clairement concurrencées par des appareils plus récents tels que ceux fabriqués par MAN ES.

L'année dernière, la société allemande de produits chimiques BASF et MAN ES ont annoncé leur intention de construire une pompe à chaleur de 120 MW qui, selon les rapports, serait la plus grande au monde.

Il aurait fourni de la chaleur à des fins industrielles sur un site de Ludwigshafen. Cependant, ce ne devait pas être le cas. « BASF a décidé de ne pas poursuivre le projet », a déclaré un porte-parole à la BBC. L'entreprise explore plutôt d'autres sources de chaleur potentielles, qui, espère-t-elle, seront plus intéressantes sur le plan économique.

La taille ne fait pas forcément tout, note Dave Pearson, directeur développement durable groupe chez Star Refrigeration. L'efficacité est importante et il soutient que l'ammoniac - le réfrigérant choisi par son entreprise - contribue à rendre les pompes à chaleur particulièrement efficaces.

Veronika Wilk de l'Institut autrichien de technologie et ses collègues ont étudié l'utilisation des pompes à chaleur pour des applications industrielles, pour fournir de la chaleur dans des usines pharmaceutiques, alimentaires ou papetières, par exemple.

Tant qu'elles ne nécessitent pas de températures très élevées au-delà de 200 ° C, les entreprises se tournent de plus en plus vers les pompes à chaleur, explique le Dr Wilk, car cela leur permet de s'éloigner du gaz naturel, qui est devenu extrêmement coûteux après l'invasion de l'Ukraine par la Russie.

Mais les pompes à chaleur industrielles ont tendance à n'avoir qu'une capacité de plusieurs MW environ. Vous êtes plus susceptible de repérer de véritables pompes à chaleur géantes dans un système de chauffage urbain, telles que celles mentionnées ci-dessus, explique le Dr Wilk.

"La beauté du chauffage urbain est que vous pouvez décarboniser un grand nombre de ménages à la fois", ajoute-t-elle.

Il existe de nombreux autres exemples de systèmes de chauffage urbain alimentés par des pompes à chaleur. À Vienne, un système de 55 MW utilisant trois pompes à chaleur doit être mis en service cet automne.

Les machines récolteront de la chaleur, autour de 6C, à partir des eaux usées traitées, explique Linda Kirchberger, responsable de la division décarbonisation des actifs et nouvelles technologies chez Wien Energie.

L'eau traitée allait directement dans une rivière. "Maintenant, il fait un détour et nous le faisons passer par le système de pompe à chaleur", dit-elle.

Le système fera passer les températures de 6C à 90C et la chaleur continuera à alimenter 56 000 foyers. En 2027, Wien Energie prévoit de doubler la capacité du système avec trois pompes à chaleur supplémentaires, pour atteindre 110 MW au total.

Bien qu'impressionnantes et pesant plus de 200 tonnes chacune, ces unités individuelles ont une capacité inférieure à 20 MW. Le fabricant, Johnson Controls, a confirmé à la BBC que ses plus grandes pompes à chaleur ont une puissance maximale de 28 MW.

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Un système similaire, utilisant également la chaleur des eaux usées, est prévu à Hambourg, selon des informations. Il aura une capacité de 60 MW, bien que cela dépendra également de plusieurs pompes à chaleur reliées entre elles, a déclaré une porte-parole de Hamburg Wasser, la compagnie des eaux impliquée dans le projet.

Mais gardez un œil sur l'avenir. Dans la capitale finlandaise Helsinki, un plan est en cours pour construire un système de pompe à chaleur gargantuesque d'une capacité totale de 500 MW.

Celui-ci sera probablement composé de plusieurs unités, comme à Stockholm, Göteborg et Esbjerg, mais Helen, la société énergétique à l'origine du projet, n'a pas encore révélé comment tout cela s'articulera.

MAN ES est une entreprise soumissionnaire pour le contrat. Un porte-parole a refusé d'expliquer exactement quelle configuration de pompes à chaleur permettrait à l'entreprise de fournir 500 MW de chaleur. M. Decorvet dit simplement : « J'espère que nous allons gagner.