Projet H2020 HyCool : Réfrigération industrielle utilisant un système hybride basé sur la chaleur solaire
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2018 -2022
- Budget alloué 5.818.971,87 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet HyCool
Les travaux d'optimisation des composants et la conception finale de la pompe à chaleur solaire hybride modulaire à grande échelle, ainsi que sa fabrication et sa mise en service, ont été achevés au cours de la première période. Fondamentalement, la modélisation numérique de la pompe à chaleur hybride, pour optimiser ses performances grâce à une modularité appropriée et une logique de contrôle optimisée, la première conception d'une pompe à chaleur hybride optimisée pour les applications industrielles solaires, les tests expérimentaux, dans des conditions de laboratoire contrôlées, d'un module de pompe à chaleur hybride pour dessiner une carte de performance, et l'examen final de la conception à grande échelle de la pompe à chaleur hybride, selon les résultats de la campagne de tests expérimentaux.
La modélisation et la définition des composants du système, des flux d'énergie et des capacités de stockage ont dû être exécutées au cours de cette période afin de définir la conception de l'ensemble du système, comme les sources d'énergie, les consommateurs de vapeur, les charges de refroidissement et les capacités de stockage, et la manière dont ces composants sont physiquement connectés les uns aux autres. La visualisation de l'intégration du système et de la pompe à chaleur hybride devait commencer à M5.
Durant cette période, d'autres tâches ont été réalisées, comme le développement d'un protocole de caractérisation des matériaux adsorbants, dans le but d'estimer correctement leurs performances. Il est nécessaire de connaître la diffusivité thermique, la capacité thermique, le comportement d'adsorption, les propriétés de transport de vapeur et la chaleur d'adsorption à différentes températures et pressions.
L'avancement global des travaux a atteint presque 100 %, à l'exception de la visualisation de l'intégration du système et de la pompe à chaleur hybride, ainsi que des conceptions finales sur deux sites de démonstration (en attente des détails du champ solaire). Le tableau suivant présente les progrès réalisés vers la réalisation des objectifs du projet. Pour chaque objectif identifié dans la Description de l’Action (DoA), l’état de sa conformité technique et le WP correspondant sont présentés.
Tableau 1 : Objectifs et état d'avancement du projet au cours de la période (M1-M18)
Objectif d'État WP
Obtention d'une configuration valide pour les deux pilotes (GIV et DEBO)-WP2-WP3-WP5-(100%)
Première conception de la pompe à chaleur modulaire-WP3-(100%)
Schéma hydraulique et spécification de chaque site de démonstration-WP5-(100%)
Exigences et indicateurs du système solaire hybride-WP2-(100%)
Indicateurs clés de performance (KPI)-WP2-(100%)
Conception finale de la pompe à chaleur solaire hybride modulaire à grande échelle-WP3-(100%)
Fabrication de HHP-WP3-(100%)
Modélisation et définition des composants du système, des flux d'énergie et des capacités de stockage - WP5 - (100%)
Visualisation de l'intégration du système et de la pompe à chaleur hybride-WP5-(85%). Achèvement de l'intégration du système.
Développement du protocole de caractérisation des matériaux adsorbants (WP4, 100%).
Projets exécutifs sur deux sites de démonstration (WP6, 85%). Finalisation des détails du champ solaire.
Pour évaluer les résultats attendus de Hycool, une méthodologie d’indicateurs clés de performance (KPI) a été proposée, qui est détaillée dans la section D.2.5 « Indicateurs clés de performance et niveaux de processus ». Ce produit collecte, organise et classe les KPI qui peuvent être utilisés pour les applications de processus Hycool. Les KPI mentionnés sont basés sur la littérature et l'expérience des partenaires responsables du développement du système au sein du projet Hycool. Par conséquent, un suivi attentif du respect des KPI déjà identifiés est nécessaire pour démontrer le potentiel de la technologie Hycool une fois les systèmes installés opérationnels.
L’objectif du projet HyCool est d’accroître l’utilisation actuelle de l’énergie solaire thermique dans les processus industriels. À cette fin, il propose la combinaison d'un nouveau système de capteurs solaires thermiques Fresnel CSP (FCSP) avec des pompes à chaleur hybrides (HHP) spécialement conçues (une combinaison « deux en un » de pompes à chaleur à adsorption et de compresseur) pour une plage de température de sortie plus large (chauffage et refroidissement solaires -SHC-) et une large gamme de configurations de conception et de fonctionnement pour augmenter le potentiel de mise en œuvre de l'énergie solaire thermique proposée dans les environnements industriels.
En résumé, les principaux avantages du système HyCool sont :
- Une plus grande flexibilité : La combinaison de deux systèmes permet aux HHP d'accepter à la fois l'électricité et la chaleur des systèmes solaires comme force motrice, créant un fort effet synergique qui sera utilisé pour générer du refroidissement, tandis que le sorbant solide (le composant principal de la pompe à chaleur à adsorption) peut être adapté à des environnements de travail spécifiques.
- Une plus grande efficacité : les pompes à chaleur alimentées par l'énergie solaire et la chaleur résiduelle, et intégrées dans des processus thermiques/électriques industriels dans une usine réelle, peuvent atteindre des valeurs COP deux fois plus élevées que celles des pompes à chaleur conventionnelles.
La mission du projet HyCool est d'accroître l'utilisation actuelle de la chaleur solaire dans les processus industriels et à cette fin, le projet propose le couplage de nouveaux capteurs solaires thermiques Fresnel CSP (FCSP) avec des pompes à chaleur hybrides spécialement construites (HHP) (une combinaison « deux en un » de pompes à chaleur à adsorption et à compresseur) pour une plage de température de sortie plus large (chauffage et refroidissement solaires -SHC-), et de fournir une large gamme de configurations opérationnelles et de conception pour mieux s'adapter à chaque cas, augmentant ainsi le potentiel de mise en œuvre de la proposition. La chaleur solaire en milieu industriel. Les deux principales caractéristiques du système HyCool sont la flexibilité et l’efficacité et permettront différentes stratégies pour un système techniquement et économiquement viable. Au cours de la phase des expéditions capitales, la simplicité sera recherchée en s'efforçant de faciliter l'optimisation de la configuration de conception, de la construction modulaire et des STI pour la mise en service. Lors des dépenses d'exploitation, l'équilibre optimal entre la flexibilité opérationnelle et l'efficacité du système HyCool sera recherché afin de maximiser la rentabilité de HyCool dans chaque cas individuel. Les projets pilotes proposés démontreront ensuite les deux stratégies opposées dans deux secteurs industriels clés sélectionnés : Le projet pilote Food Case cible les petites usines de transformation alimentaire spécialisées dans les zones à forte irradiation solaire avec des besoins de refroidissement des processus. Ici, les configurations étroites visent à optimiser l'efficacité, donc un système simple sera sélectionné pour obtenir un maximum de résultats en fonction des conditions d'utilisation. Le projet pilote de chimie cible les industries multi-processus dans les zones à forte irradiation solaire avec des besoins en vapeur et en refroidissement. Ici, une configuration plus complexe vise à optimiser la flexibilité opérationnelle, donc un système plus complexe sera mis en œuvre, capable de basculer entre différentes options en fonction de la météo, de la saison et du calendrier de production. Enfin, une attention particulière sera accordée à l’instauration de la confiance lors de la communication HyCool et à la diffusion des résultats tout au long du projet.
Compte tenu du STO 2 décrit, les résultats attendus pourraient être résumés comme une réduction de la consommation d'énergie par rapport aux systèmes de pompe à chaleur conventionnels jusqu'à 75 %, un COP électrique HHP de 6, une augmentation de l'efficacité jusqu'à 25 % (en tenant compte également des auxiliaires de l'ensemble du système) et une réduction des émissions de GES opérationnelles jusqu'à 90 %.
Les différents KPI à proposer porteront sur les aspects suivants : Caractéristiques énergétiques (valeurs absolues des puissances, capacités de stockage, etc.), Efficacité énergétique (rendement énergétique instantané et intégré, pour l'ensemble du système, pour chaque module), Efficacité des coûts (ex. investissement, coûts de maintenance, conditions de retour sur investissement), Efficacité spatiale (compacité, contraintes spatiales), Impact sur le confort (conditions d'utilisation et de maintenance, caractérisation de l'impact thermique), Impact environnemental (considérations sur le cycle de vie, part d'énergie renouvelable) et Robustesse, fiabilité, autonomie. Au niveau de la machine, ces KPI comprendront : le COP, l'EER, la densité de puissance de refroidissement, le coût par unité de puissance de refroidissement, les objectifs du cycle de vie.
IMPACT:
L’initiative générera des solutions qui démontrent que l’énergie solaire thermique peut être une source d’énergie fiable pour les processus industriels, offrant des opportunités importantes pour l’adoption par le marché de cette source d’énergie renouvelable et pour la décarbonisation des processus industriels.
Renforcer la capacité d’innovation : La capacité d’innovation est la capacité des organisations à commercialiser de nouvelles idées, de nouveaux produits et de nouveaux services, et comprend des aspects techniques, de gestion et de ressources.
Compétitivité, croissance et création d’emplois dans l’UE : le marché industriel reste pratiquement intact, même si 45 % de la chaleur totale générée dans les processus industriels se situe dans la gamme de températures basses à moyennes. Les listes des industries et des procédés les plus applicables à l’énergie solaire thermique sont bien documentées, de sorte que le projet se concentre sur les démonstrations initiales dans les industries chimiques et alimentaires. Le potentiel de ce marché est indéniable : il représente des milliards d’euros et des centaines de milliers d’emplois.
Avantages pour la société : La flexibilité de la solution HyCool, le stockage et le système de contrôle des TIC s'adaptent aux concepts de réponse à la demande et aux tendances émergentes du réseau intelligent. Cela augmente la probabilité et la volonté des entreprises industrielles de participer à de tels programmes, ce qui est essentiel pour un réseau de distribution et de transmission globalement plus fiable. Du côté des consommateurs, les consommateurs expriment une préférence pour les bâtiments et les produits durables.
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