Projet H2020 CryoHub : Développement du stockage d'énergie cryogénique dans les entrepôts frigorifiques comme plateforme interactive pour l'intégration des énergies renouvelables dans la réfrigération industrielle des aliments et l'amélioration de la durabilité du réseau électrique
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2016 -2021
- Budget alloué 7.045.594,38 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Proyecto CryoHub
Description
Le stockage de l’énergie thermique a récemment fait l’objet d’une grande attention, permettant de capter la chaleur perdue et de l’utiliser pour produire de l’électricité ou répondre aux besoins de chauffage. Le stockage cryogénique d’énergie (CES), qui implique l’utilisation de liquides cryogéniques (à des températures ultra-basses) pour stocker l’énergie, gagne également en importance. Il peut contribuer à l’équilibre d’un réseau électrique de plus en plus dépendant des sources d’énergie renouvelables (EnR), tout en répondant aux besoins de refroidissement, par exemple, des entrepôts frigorifiques de produits alimentaires. Cependant, jusqu’à présent, son utilisation a été limitée en raison de sa faible efficacité. Le projet CryoHub, financé par l'UE, vise à maximiser l'efficacité du CES en utilisant l'air comme cryogène, en résolvant les défis existants et en ouvrant la voie à une adoption plus large des technologies basées sur le CES.
Description des activités
Au cours des 30 premiers mois du projet, les résultats suivants ont été obtenus : 1. La gestion du projet a été établie et les activités de gestion en cours se déroulent comme prévu. 2 réunions régulières sont organisées (en plus des réunions de l'Assemblée Générale) et de bons liens et accords de travail ont été développés entre les partenaires. 3 Le partenaire de communication du projet a créé un site Web et des canaux de médias sociaux. L'image de marque et l'identité du projet ont été finalisées et utilisées dans les supports et activités promotionnels. L'équipe a créé des supports de communication (newsletters, brochures, affiches publicitaires) et les a utilisés lors d'événements pour faire connaître le projet CryoHub. L'équipe CryoHub a partagé des informations lors de divers ateliers, conférences et événements. 4 L'installation de refroidissement et la cartographie RES ont été réalisées et les travaux décrits dans le WP2 ont été achevés. Le potentiel d’installation de technologies RES dans des entrepôts réfrigérés sans accès à des systèmes d’énergie renouvelable a été déterminé. 6 études de cas sur l’application du LAES dans les entrepôts frigorifiques ont été réalisées dans 6 sites. Les travaux sur les barrières et les stratégies du marché ont été achevés. La modélisation du système CryoHub a été achevée et sera utilisée comme outil continu dans la conception finale du démonstrateur CryoHub. Un PI&D pour le démonstrateur CryoHub a été développé et les composants et équipements sont en cours d'intégration. Les coûts des composants ont été obtenus et la conception du démonstrateur est en cours d’adaptation pour répondre aux contraintes budgétaires. Frigologix a été identifié comme site pour le démonstrateur CryoHub et FRIG a été ajouté comme nouveau partenaire au consortium CryoHub. 10 La procédure d'exploitation, les codes de réseau et les simulations de stratégie de gestion de l'énergie pour le démonstrateur CryoHub ont été achevés. Des échangeurs de chaleur ont été identifiés pour le démonstrateur CryoHub et leur intégration dans une installation de stockage frigorifique a été modélisée. Les accumulateurs thermiques du démonstrateur ont été conçus et testés à l’échelle du laboratoire. Bien que les travaux décrits dans le Work Package 7 soient déjà terminés (le Work Package D7.2 a été légèrement retardé), des travaux en cours sont prévus pour tester les matériaux de l'accumulateur thermique à plus grande échelle et à des températures cryogéniques plus basses. Un prototype d’accumulateur thermique a été construit en Amérique latine et sera testé dans les prochains mois. Une analyse a été réalisée pour déterminer quand et où l’intégration technologique serait la plus bénéfique pour les entreprises et au niveau du système énergétique. Des travaux sont en cours sur les politiques, les modèles commerciaux et l’intégration future du système CryoHub dans le réseau électrique.
Description contextuelle
L’utilisation directe accrue des énergies renouvelables signifie que le réseau électrique dépend des variations météorologiques ou des marées. L’énergie peut être générée en quantité insuffisante ou excessive, et le contrôle sur le moment de sa production est limité. Cela pose un problème pour la stabilité du réseau, car la production d’énergie n’est pas contrôlable. Le problème risque de s’aggraver avec l’utilisation croissante des énergies renouvelables, d’autant plus que l’UE vise à produire 20 % de l’énergie utilisée en Europe à partir de sources renouvelables d’ici 2020. Une méthode pour équilibrer la production et la demande consiste à stocker l’énergie pendant les périodes de faible demande et à l’utiliser pendant les périodes de forte demande. Le stockage cryogénique utilise des liquides à basse température (tels que l’air liquide ou l’azote liquide) comme moyen de stockage et de transfert d’énergie. Le stockage cryogénique peut fournir un stockage d’énergie à grande échelle et de longue durée. L'objectif principal du projet CryoHub est d'étudier le potentiel du LAES (Liquid Air Energy Storage) à grande échelle dans les entrepôts frigorifiques et les usines alimentaires, et d'utiliser l'énergie stockée pour fournir un refroidissement sur site et une production d'électricité pendant les périodes de pointe de demande. Cette approche présente plusieurs avantages : 1. Fournir un stockage d’énergie à grande échelle pour aider à équilibrer le réseau à l’échelle quotidienne et hebdomadaire (prendre de l’énergie du réseau lorsqu’il y en a trop et y injecter de l’énergie lorsqu’il n’y en a pas assez). 2. Stocker l’énergie provenant des sources d’énergie renouvelables (SER) intermittentes locales avant de la fournir au réseau. 3. « Réduire la demande de pointe » (c'est-à-dire éliminer les besoins en énergie de pointe du réseau) la consommation d'énergie des entrepôts frigorifiques/usines alimentaires tout en générant et en fournissant simultanément une partie de l'énergie de pointe requise au réseau. 4. Assurer un refroidissement gratuit des chambres froides pendant la production d’électricité. 5. Décarboner le réseau électrique. En utilisant les LAES, des avantages considérables sont obtenus en permettant d’utiliser plus efficacement les ressources à faible émission de carbone. Pour atteindre cet objectif global, le projet CryoHub a les sous-objectifs suivants : 1. Évaluer le potentiel actuel et futur des LAES dans le stockage frigorifique et le diffuser aux parties prenantes et aux utilisateurs finaux des secteurs de l'énergie et de la réfrigération alimentaire. 2. Déterminer les processus clés et les opérations unitaires pour exploiter le LAES dans une installation de stockage à froid commune et identifier comment intégrer de manière optimale la chaleur perdue et le froid cryogénique stocké. 3. Identifier les économies d’énergie et de carbone que les LAES pourraient réaliser dans les entrepôts frigorifiques et les usines alimentaires, par rapport aux installations conventionnelles. 4. Identifier des solutions d'ingénierie pour intégrer un système LAES à une installation de réfrigération d'entrepôt typique, optimisant les performances et améliorant l'efficacité. 5. Développer un système logiciel pour la prise de décision automatisée et la gestion des ratios d'énergie renouvelable (SER) et de la consommation de cryogène en fonction des performances attendues du stockage et du réseau, des conditions environnementales, de la demande et de la disponibilité de l'énergie, des fluctuations de prix (sur la base de plans tarifaires négociés ou des fluctuations du marché boursier), etc. 6. Développer, valider et démontrer les performances de la technologie du système LAES pour un entrepôt réfrigéré. 7. Développer une stratégie pour la mise en œuvre du LAES dans toute l’Europe.
Objectifs
Le projet d'innovation CryoHub étudiera et développera le potentiel du stockage d'énergie cryogénique à grande échelle (CES) et appliquera l'énergie stockée à la fois au refroidissement et à la production d'électricité. En utilisant des sources d’énergie renouvelables (SER) pour liquéfier et stocker les cryogènes, CryoHub équilibrera le réseau électrique, tout en répondant à la demande de refroidissement d’un entrepôt alimentaire réfrigéré et en récupérant la chaleur perdue de ses équipements et composants. L’intermittence de l’approvisionnement constitue un obstacle majeur au marché de l’énergie renouvelable. En réalité, les énergies renouvelables sont des forces capricieuses, susceptibles de surproduire lorsque la demande est faible et de sous-produire lorsque la demande atteint son pic. L’Europe est en voie de produire 20 % de ses besoins énergétiques à partir de sources d’énergie renouvelables d’ici 2020. L’intégration adéquate des sources d’énergie renouvelables pose donc des défis sur tout le continent. Le stockage d'énergie cryogénique (CES), et en particulier le stockage d'énergie à air liquide (LAES), est une technologie prometteuse qui permet le stockage sur site de l'énergie renouvelable pendant les périodes de forte production et son utilisation pendant les périodes de pointe de la demande du réseau. Par conséquent, le CES agit comme un stockage d'énergie du réseau (GES), où le cryogène est bouilli pour entraîner une turbine et restituer l'électricité au réseau. Jusqu’à présent, les applications CES ont été sévèrement limitées par un faible rendement aller-retour (rapport entre l’énergie dépensée et l’énergie récupérée du stockage d’énergie) en raison des pertes d’énergie non récupérées. Par conséquent, le projet CryoHub est conçu pour maximiser l'efficacité du CES en récupérant l'énergie de refroidissement et de chauffage dans un cycle continu de liquéfaction, de stockage, de distribution et d'utilisation efficace du cryogène, piloté par les énergies renouvelables. Les entrepôts frigorifiques pour produits alimentaires réfrigérés et congelés sont de grands consommateurs d’électricité, disposent de puissantes capacités de refroidissement et de chauffage et gaspillent des quantités importantes de chaleur. Ces installations offrent l’environnement industriel idéal pour faire progresser et démontrer les avantages du LAES. De cette manière, CryoHub résoudra d’un seul coup la plupart des problèmes susmentionnés, ouvrant la voie à des perspectives de marché plus larges pour les technologies basées sur le CES à travers l’Europe.
Résultats
Le projet CryoHub amène le LAES au-delà de son développement actuel pour générer des gains d'efficacité améliorés et démontrer ses avantages aux exploitants d'installations de stockage frigorifique et de transformation des aliments. Le projet utilise des composants actuellement au niveau TRL5 ou supérieur et les intègre dans de nouvelles conceptions pour fournir un refroidissement et une production d'énergie à partir d'un système LAES. Bien que des systèmes LAES aient été développés, ils n’ont jamais utilisé la chaleur résiduelle des installations de stockage frigorifique ou des usines alimentaires. L'objectif du projet est d'encourager les exploitants d'installations de stockage frigorifique et d'usines alimentaires à se renseigner sur les systèmes LAES et leur potentiel. Grâce à la démonstration, les utilisateurs finaux devraient être convaincus des avantages du LAES et équipés des informations et des outils nécessaires pour l’intégrer dans les installations d’énergie renouvelable actuelles et futures. Le projet travaille en étroite collaboration avec les installations de stockage frigorifique et les usines alimentaires pour surmonter les inquiétudes concernant l’installation d’un nouveau processus pour l’utilisateur final et comprendre les défis associés à l’adoption de la technologie. Le projet CryoHub devrait contribuer aux impacts envisagés dans le programme de travail dans les domaines suivants : développement de politiques liées aux LAES ; réduction de la demande énergétique et des émissions de carbone. Utilisation accrue des sources d’énergie renouvelables (SER). Équilibre du réseau. Développement de la filière locale des énergies renouvelables (LAES). Opportunités d'affaires pour les entreprises d'un nouveau secteur.
Coordonnateurs
- LONDON SOUTH BANK UNIVERSITY LBG (LSBU)
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