Une pompe à chaleur à l'ammoniac récupère les calories des eaux usées d'une STEP

L'opportunité de récupérer la chaleur fatale basse température avec des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur nous aident à faire un usage optimal de nos ressources et deviennent également une alternative verte aux technologies énergétiques traditionnelles. En général, l'électricité provient de plus en plus d'énergies renouvelables.

Les pompes à chaleur constituent un élément important du système énergétique, car elles peuvent produire du chauffage urbain de manière très efficace, en particulier lorsqu'il y a un excédent d'électricité ou que l'électricité est bon marché.

Voici un bon exemple de couplage sectoriel. Depuis la fin de l'année 2020, les eaux usées traitées d'une STEP au Danemark sont acheminées vers un système de pompe à chaleur qui en récupère la chaleur fatale afin que les calories puisse être utilisée pour le chauffage urbain. Ces eaux étaient autrefois directement dans la rivière Odense.

Ramboll a été choisi comme consultant pour concevoir le nouveau système de pompe à chaleur à la station d'épuration d'Ejby Mølle. Cette STEP est détenue et exploitée par la société de distribution d'eau VandCenter Syd, tandis que l'installation de pompe à chaleur elle-même est détenue et exploitée par la société locale de chauffage urbain Fjernvarme Fyn.

Le processus de refroidissement à l'ammoniac

La pompe à chaleur consiste en un système fermé connecté à la fois à un système de chauffage urbain et à un système d'eaux usées. La pompe à chaleur refroidit les eaux usées traitées d'environ 5°C en utilisant de l'ammoniac. L'ammoniac est l'une des substances naturelles les plus efficaces pouvant être utilisées comme réfrigérant et il ne nuit pas à l'atmosphère globale et ne la réchauffe pas.

Le refroidissement se produit lorsque l'ammoniac liquide à basse pression passe à travers un échangeur de chaleur. Dans l'échangeur de chaleur, l'énergie est transférée des eaux usées au circuit d'ammoniac, ce qui provoque l'évaporation de l'ammoniac. Un compresseur à vis rotative augmente ensuite la pression de l'ammoniac avant que celui-ci ne soit condensé dans un autre échangeur de chaleur, d'où l'énergie est acheminée à haute température vers le réseau de distribution de chauffage urbain.

Après la condensation, la pression dans le circuit d'ammoniac est abaissée dans un détendeur avant que le liquide ne soit renvoyé dans l'évaporateur. En résumé, les eaux usées dégagent de la chaleur qui est injectée dans le réseau de chauffage urbain avant d'être rejetée à une température plus basse dans la rivière Odense.

Un circuit intermédiaire a été ajouté entre les eaux usées et l'évaporateur d'ammoniac de la pompe à chaleur. La température des eaux usées purifiées est généralement comprise entre 8 et 22 °C lorsqu'elles sont rejetées, ce qui est généralement plus élevé que la température de l'eau dans laquelle elles sont déversées. Plus la température des eaux usées est proche de celle du ruisseau, mieux c'est. Pendant une grande partie de l'année, cette installation de pompe à chaleur réduira la température de sortie de l'eau de la station d'épuration à la température de l'eau de la rivière Odense. Lorsque la température de l'eau rejetée est plus proche de la température naturelle de l'eau de la rivière, l'environnement aquatique est épargné.

Les pompes à chaleur pour eaux usées

Les pompes à chaleur à ammoniac pour eaux usées, très efficaces, ont été fournies par IESenergy Aps. Elles peuvent produire environ 4 unités de chauffage urbain par unité d'énergie électrique consommée (COP = 4). Les pompes à chaleur d'Ejby Mølle constituent donc un bon pas en avant vers un chauffage plus durable. Elles peuvent fournir un total de 20 MW de chaleur et devraient couvrir la consommation annuelle d'au moins 5 000 ménages. Parallèlement, les pompes à chaleur permettront de réduire les émissions de CO₂ et d'autres gaz à effet de serre de 128 000 tonnes d'équivalents CO₂ sur une période de 20 ans.