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Power-to-Heat : Le convertisseur d'énergie

La plus ancienne technologie Power-to-X a en Suisse environ 80 ans : la pompe à chaleur. La méthode de chauffage respectueuse du climat a la cote auprès des propriétaires. MAN Energy Solutions a construit les premières pompes à chaleur dans le pays. Aujourd’hui, l’entreprise va encore plus loin.

Le commerce de la chaleur remonte loin dans l’histoire de l’entreprise MAN Energy Solutions. En 1938 déjà, l’entreprise appelée autrefois Escher Wyss SA construisit les premières pompes à chaleur qui chauffèrent un an plus tard la mairie de Zurich et la piscine City. Pour ce faire, de l’eau était pompée de la Limmat et utilisée pour le chauffage au moyen d’un processus de compression. Les pompes à chaleur sont des applications classiques de Power-to-Heat et constituent aujourd’hui la méthode de chauffage et de refroidissement privilégiée pour les bâtiments et toujours plus pour les grands sites. Si les chauffages sont remplacés par des pompes à chaleur, les émissions de CO2 peuvent être considérablement réduites, car plus de la moitié de l’électricité mondiale est actuellement utilisée pour chauffer les bâtiments et seuls 10 % proviennent des énergies renouvelables.

La technologie suisse remplace la centrale au charbon

Les pompes à chaleur actuelles de MAN sont conçues pour des applications à plus large échelle : l’entreprise compte des communes, des services publics et des centres commerciaux par-mi ses clients potentiels, mais est aussi en discussion avec les entreprises les plus diverses – de l’entreprise chimique à la brasserie. La chaleur et le froid sont finalement utilisés aux endroits les plus divers, explique Patrik Meli, Managing Director de MAN Energy Solutions Suisse SA. Un projet modèle de l’entreprise se trouve dans le port danois Esbjerg. MAN y construit une des plus grandes pompes à chaleur de CO2 du monde alimentée par l’électricité renouvelable des parcs éoliens à proximité et qui approvisionne en combinaison avec un accumulateur d’eau chaude environ 25 000 ménages en énergie neutre du point de vue climatique. Raison pour laquelle le projet est novateur puisqu’il remplace une centrale au charbon qui sera mise hors service en 2023. « À Esbjerg, nous ne produisons en ce moment que de la chaleur. Mais notre système peut beaucoup plus », déclare Meli. Il est question du « Electro Thermal Energy Storage » – abrégé ETES – que les collaborateurs de MAN ont développé en coopération avec ABB et qui démarre gentiment.

 

LA PART D’ÉNERGIE RENOUVELABLE NE CESSE D’AUGMENTER. LE DÉFI CONSISTE MAINTENANT À LA STOCKER ET À LA DISTRIBUER DE MANIÈRE INTELLIGENTE.

Patrik Meli, Managing Director de MAN Energy Solutions Suisse SA

La clé de la durabilité

Au niveau du principe, le système ETES fonctionne comme un réfrigérateur : la technologie des compresseurs est au coeur du processus. En tant que grande pompe à chaleur, elle convertit l’énergie électrique en chaleur et en froid. Contrairement au réfrigérateur, cette énergie thermique peut être à nouveau convertie en électricité, c’est pourquoi le terme « Power-to-Heat » est à proprement parler insuffisant, explique Meli. L’ETES est davantage un système de gestion de l’énergie allant au-delà des secteurs, qui a été développé en urgence pour pouvoir stocker l’électricité renouvelable. « Si nous parvenons à coupler les différents secteurs, c’est-àdire à produire de la chaleur et du froid à partir d’électricité, de les stocker et au besoin, de les réinjecter dans le réseau sous forme d’électricité, nous aurons résolu un problème important », déclare Meli. La part d’énergies renouvelables augmente constamment ; le défi réside à présent dans le stockage et la distribution intelligents de cette énergie. Lorsque l’ETES a été développé il y a sept ans, le temps pour cette approche globale n’était pas encore venu d’entrer sur le marché. Entre-temps, les clients ont vu le potentiel et commencent à jouer avec les diverses formes d’énergie – la chaleur, le froid et l’électricité. Pour garantir la stabilité du réseau, l’ETES rend aussi de bons services : en l’espace de quelques secondes, des puissances du domaine du mégawatt à deux chiffres peuvent être prises du réseau ou y être introduites, ce qui permet de compenser les fluctuations dans le système électrique.

Game changer dans la conversion énergétique

La concentration sur l’énergie propre est due à une nouvelle orientation stratégique qui a aussi donné lieu au changement de nom en « MAN Energy Solutions ». L’entreprise profite aujourd’hui des expériences faites sur le marché traditionnel du gaz. « Notre savoir-faire dans le domaine du gaz nous permet de construire un compresseur de CO2 – un élément important dans la conversion de l’énergie électrique en énergie thermique », affirme Meli. La compétence centrale de l’entreprise est la conversion de l’énergie. Elle apporte ainsi une contribution importante sur la voie du zéro net.

Électricité en chaleur, chaleur en électricité

Le principe de base d’ETES consiste à convertir l’énergie électrique en énergie thermique au moyen d’un stockage sous forme d’eau chaude et de glace. Le système fonctionne selon le principe simple de la pompe à chaleur : un fluide frigorigène, en l’occurrence le CO2, est chauffé dans un circuit fermé en augmentant la pression, avant d’être refroidi. Pour ce processus, ETES utilise des énergies renouvelables. La chaleur et le froid libérés sont stockés dans des réservoirs séparés ou distribués directement aux consommateurs. Le fait que la chaleur et le froid stockés peuvent également être reconvertis en électricité à tout moment est unique. Le système fonctionne donc à la fois en tant que pompe à chaleur et accumulateur d’énergie.

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