FutraHeat invente une pompe à chaleur très haute température
Une start-up britannique développe une pompe à chaleur capable de produire de la vapeur à 150°C et donc de remplacer les chaudières vapeur en industrie. Elle fonctionne à basse vitesse et sans huile.
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FutraHeat, une start-up londonienne, a développé Greensteam, une pompe à chaleur très haute température à compression électrique qui récupère la chaleur de process, à partir de 70°C et produit de la chaleur jusqu’à 200°C ou davantage si la pac fait appel à plusieurs étages de compression. La machine de FutraHeat utilise le R1233zd, un fluide frigorifique développé par Honeywell et commercialisé sous le nom de Solstice zd.
R1233zd + compresseur TurboClaw
Le R1233zd appartient à la famille des HFO (hydrofluoro-oléfines). C’est un fluide non-inflammable, dont le GWP atteint seulement 4,5. Il fonctionne à basse pression et présente deux très intéressantes caractéristiques : sa température critique atteint 165,6°C pour une pression critique de 35,73 bar. Le R1233zd est classé A1 par l’ASHRAE. Sa classification selon la norme européenne NF-EN 378 est en cours.
Outre l’emploi du R1233zd, le cœur de la pac haute température de FutraHeat est le turbocompresseur baptisé TurboClaw. Son design est ultra simple, il tourne à basse vitesse : 20 000 rpm. Greensteam est une pac classique avec un circuit de réfrigérant en circuit fermé, un détendeur, le compresseur TurboClaw, un condenseur et un évaporateur déportés. Ce qui lui assure un encombrement réduit et facilitera son installation dans les usines existantes. ©FutraHeat
Le fait que le compresseur tourne à relativement basse vitesse permet d’éviter l’huile dans le circuit de réfrigérant, et donc toutes les éventuelles difficultés liées à la gestion de l’huile. Simplicité du compresseur, pas d’huile, … FutraHeat estime que sa pompe à chaleur sera fabriquée à un coût particulièrement compétitif et espère un temps de retour de deux à trois ans, par rapport à une chaudière vapeur. Naturellement la hausse rapide du gaz et celle encore plus rapide de l’électricité bouleverse ces calculs de rentabilité qui devront être affinés.
Dans leur première expérimentation, la pac récupérait de la chaleur à 70°C et produisait de la vapeur à 200°C. Le premier démonstrateur en 2021 était une pac de 125 kW de puissance qui produisait de la chaleur à 130°C.
Le premier produit commercial de FutraHeat sera une gamme de pac eau/eau de 500 kW à 1 MW de puissance. En attendant, depuis le début de 2022, fonctionne un second démonstrateur de 300 kW qui récupère la chaleur de process et produira de la vapeur à 150°C. Ce prototype est financé par une subvention de Innovate UK (une sorte de combinaison de l’Ademe et de la BPI au Royaume-Uni). Cette pac de 300 kW devrait être disponible dès l’automne 2022.
Le compresseur TurboClaw se présente sous forme d’une roue de 15 cm de diamètre seulement. La viscosité du R1233zd de Honeywell convient parfaitement à la forme des encoches qui garnissent la surface du compresseur. Tom Taylor, CEO et fondateur de FutraHeat, est particulièrement fier du compresseur TurboClaw. ©FutraHeat
Un énorme marché en industrie
La pac Greenstream de FutraHeat pourrait satisfaire environ 20% des besoins de chaleur en industrie, remplacer des énergies fossiles et réduire les émissions de gaz à effet de serre. Selon Tom Taylor, CEO et fondateur de FutraHeat, il est parfaitement possible de générer sur site avec une installation PV, l’électricité nécessaire au fonctionnement d’une pac Greenstream et d’obtenir ainsi une production de chaleur parfaitement décarbonée.
Si l’industriel achète l’électricité au réseau, selon la nature de la production d’électricité, il peut tout de même atteindre une réduction d’émissions de CO2 de 80 à 90% par rapport à l’emploi de chaudière vapeur fonctionnant au gaz naturel. Elargie à toute l’Europe, cela pourrait signifier une réduction de 80 millions de tonnes d’émissions de CO2 par an.
Lors du prochain salon Chillventa du 11 au 13 octobre 2022 à Nuremberg, une dizaine d’exposants présenteront des pompes à chaleur haute température pour l’industrie, fonctionnant plutôt au R290 et au R600. Plusieurs sessions du congrès associé et des présentations spécifiques porteront également sur cette question des pompes à chaleur très haute température, capables de remplacer les chaudières vapeur en industrie et en chauffage urbain.
Naturellement, nous y serons et nous vous raconterons tout par le menu.
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