Pour la décarbonation du port d’Esbjerg au Danemark, DIN Forsyning, producteur et distributeur d’énergie, a retenu MAN Energy Solutions pour fournir deux pompes à chaleur au CO2 pour le réseau de chauffage urbain.
MAN Energy Solutions vient de mettre en service début novembre 2024 la première de deux pompes à chaleur eau de mer/eau au CO2. D’une puissance totale de 65 MW, ces deux pompes à chaleur emploient le CO2 comme fluide réfrigérant. Avec une puissance nominale de 35 kW, elle est, pour l’instant, la plus puissante pompe à chaleur de ce type mise en service dans le monde.
Pompe à chaleur, chaudière biomasse et chaudière électrique
Cette pac de 70 MW est associée à une chaudière biomasse à plaquettes de 60 MW et à des chaudières électriques de 40 MW de puissance totale qui assurent la modulation de puissance et le secours éventuel. Cette installation, qui remplace une chaufferie charbon, alimente le réseau de chauffage urbain de Esbjerg, une commune de 115 700 habitants située dans le sud-ouest de la péninsule du Jutland et donnant sur la mer du Nord, ainsi que de la ville voisine de Varde (14 000 habitants).
La source froide pour les pac sera l’eau de la mer du Nord, à une température de 1 à 4 °C en hiver et de 14 à 20 °C en été. Le débit de puisage sera de 4 000 l/seconde grâce à une canalisation de captage de 1,32 m de diamètre. La température de départ dans le réseau de chauffage urbain, été comme hiver, atteindra 70 °C, avec une température de retour d’eau de 33 °C en hiver, de 37 °C en été et un débit du réseau de chauffage urbain de 400 kg/s en hiver, de 516 kg/s en été.
La puissance électrique appelée par les pac sera de 18,4 MWel en hiver. Ce qui donne un COP de 3,3. En été, la puissance appelée atteindra 17,4 MWel, soit un COP de 3,7. © MAN Energy Solutions
Les pac seront en priorité alimentées par de l’électricité vert, issu des éoliennes installées sur le port. Elles sont capables de contribuer pour de courtes périodes à l’équilibre du réseau électrique local en effaçant 75 % de leur puissance appelée en moins de 30 secondes et pendant une minute, autant de fois que nécessaire dans la journée. Ce qui revient à un effacement de 12 MW de puissance par pompe à chaleur, 24 MW au total.
150 bar de pression
Les deux pompes à chaleur pourront être utilisée pour alimenter le réseau de retour de la chaudière biomasse à 70 °C ou bien directement pour fournir une température de 90 °C pour le réseau de chauffage urbain. Grâce à leur utilisation du CO2 et à leur compresseur hermétique sans huile HOFIM développé par MAN, ces pompes à chaleur fonctionnent avec une pression d’utilisation de plus de 150 bar. Les compresseurs HOFIM ont initialement été développés pour des applications extrêmement exigeantes : compression de gaz en sortie de gisement de gaz naturel sous-marins, gazoducs, etc. Ils embarquent un moteur à lévitation magnétique qui permet leur arrêt brutal sans conséquence, une reprise tout aussi rapide et un fonctionnement sans huile. La gamme de compresseurs HOFIM offre des puissances de compression jusqu’à 18 000 KW et une pression de décharge jusqu’à 303 bar.
De leur côté, les pompes à chaleur sont équipées d’un échangeur de chaleur à turbine côté condenseur. Les modèles de pac les plus puissants développés par MAN atteignent une puissance globale de 80 MW, dont 50 MW au condenseur et 30 MW à l’évaporateur. Les modèles les moins puissants commencent à 15 MW. MAN a baptisé cette gamme de pompes à chaleur "Energy Solutions CO2 Electro-Thermal Energy Storage" ou ETES. L’entreprise estime que cette technologie bénéficie d’un important marché potentiel pour la production de chaleur sur des réseaux de chauffage urbain et en industrie. © MAN Energy Solutions
Source : batirama.com / Pascal Poggi