lisboa (pt) - Energy Cities

Energie-Cités/ADEME
Production de froid à partir de chaleur
1998
LISBOA
(PT)
Production de froid
à partir de chaleur
ASPECTS GENERAUX
Capitale du Portugal, placée sur la rive droite du
Tage, la ville occupe 83.842 km² et la population
est de 1.000.000 d'habitants. Aujourd'hui, Lisboa
est le centre économique d'une région urbaine de
2,5 millions d'habitants et le centre culturel du
monde de langue portugaise. Lisboa concentre
plus du quart de la population et les
administrations d’un Etat centralisé. Bien que les
activités maritimes soient en déclin, la ville a
préservé son aptitude côtière et ses souvenirs
sur la gloire du passé en tant que centre d'un
empire maritime. La ville possède une université,
des bibliothèques, et de nombreux musées.
Lisboa
Données climatiques :
Degrés jours (base 18°C) :
1276
Température annuelle moyenne : 16,9°C
CONTEXTE GENERAL
L'exposition universelle Expo'98, qui a ouvert ses
portes le 22 mai 1998 pour une durée de quatre
mois sur le thème : "Les océans, un patrimoine
pavillon des Océans, pavillon du Futur et pavillon
de l'Utopie).
Il s'agit là en fait d'un projet spectaculaire de
réaménagement urbain destiné au long terme.
Quant aux halls de l'exposition, ils seront
reconvertis à la fin de l'exposition en locaux
destinés à un usage public (quartiers de bureau
couvrant une surface de 500.000 m²).
Une place prépondérante a été laissée à l'équilibre
entre les activités du tertiaire et les espaces de
logement et de loisirs, aux espaces verts et aux
passages piétons, aux parcs de stationnements
automobiles de grande capacité ainsi qu'aux
transports publics efficaces.
Un réseau de chaleur et de froid a été réalisé pour
couvrir les besoins énergétiques (thermiques) du
site Expo’98 comme un élément optimisé du côté
de l’offre énergétique.
C'est le groupe franco-portugais Climaespaço
(composé de la société portugaise RAR Ambiente,
de la société française Climespace et de GDF
International) qui a remporté l'appel d'offre portant
sur la concession d'une durée de 25 ans, en
signant le contrat de concession le 12 juillet 1995
avec la ville de Lisbonne et qui prévoit la
conception et l'installation d'un système centralisé
pour le futur", s'est inscrite dans un grand projet de
réhabilitation urbaine. Outre les pavillons nationaux
et de divertissements, 4 pavillons thématiques
permettaient de sensibiliser les gens à la gestion
des océans (pavillon de la Connaissance des Mers,
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Production de froid à partir de chaleur
de production d'eau glacée et de chauffage. La
société PARQUE EXPO qui a donné la concession
à Climaespaço autorise par l’intermédiaire du
1998
contrat de concession, l’administrateur de Parque
Expo (5% des parts) a avoir un accès total aux
documents entre Climaespaço et ses clients.
EXPERIENCE DE LISBOA
Le site de l’EXPO’98, qui s’étend sur une aire de
330 ha, se trouve au sud-est de la ville à 10
minutes de la vieille ville. Sur une bande d'environ 5
km de long sur 600 m de large il s'étend le long du
fleuve,
chevauchant la municipalité voisine.
Actuellement, près de 70 bâtiments - commerces,
bureaux, résidences et pavillons - sont raccordés à
l'unité de trigénération et alimentés en froid et en
chaleur.
L'unité de trigénération de Lisbonne est composée
des éléments suivants (voir schéma de principe) :
•
•
•
•
•
•
Une turbine à gaz,
Deux groupes frigorifiques à absorption,
Deux groupes frigorifiques à vis à ammoniac,
D'un système de stockage d'eau glacée,
D'un réseau de chaleur,
D'un réseau de froid.
Schéma de principe de la centrale de Trigénération (électricité, chaud, froid) pour les
réseaux de chaud et de froid urbains de Lisbonne Expo 98 exploités par Climaespaço
Air comburant
Réseau
de
chaleur
105/65°C
Pompes
réseau
555 m3/h
60 m d ’eau
160kW avec
variateur
Vapeur 10 bar saturée Post
combustion
Chaudière
Chaudière
auxiliaire
récupération
Echangeurs 20 MWth
vapeur eau/chaude
15 MWth
Cheminée
bypass
Vers Retour
réseau froid
Turbine à gaz
4,8 MWé
15°C maxi
Electricité
12 MWth
Gaz
Filtre
Groupes à compression
à ammoniac
Groupes à absorption
Utilisation
abonnés
Stockage d ’eau glacée
15 000 m3
12°C
Réseau
de froid
4/12°C
4°C
Pompes réseau
2050 m3/h
46 m d ’eau
355kW avec
variateur
Pompes évaporateurs
1190 m 3/h
28 m d ’eau 132kW
avec variateur
Circuit chaud
Circuit vapeur
Circuit eau
GRA 1
GRC 1
5,1 MWf
5,8 MWf
8°C
4°C
GRA 2
GRC 2
5,1 MWf
5,8 MWf
12°C
Echangeurs eau
saumâtre/eau douce
Filtre
Tage
Circuit froid
Circuit eau glacée
Circuit interne de refroidissement des condenseurs
Circuit Eau du Tage
Prise d ’eau
ELYO, CFU-Cogen, le 09/03/98
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Station de pompage
Eau du Tage
3 pompes (1 en
secours)
1750 m 3/h 38 m
d ’eau
Pompes du circuit
de refroidissement
1830m3/h
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Production de froid à partir de chaleur
•
Le circuit froid est composé de trois circuits bien
distincts :
•
•
Le circuit d'eau glacée (4/12°C) composé du
système de stockage de l'eau fonctionnant selon
le principe de la stratification, principe inédit en
Europe actuellement, des deux groupes à
absorption, des deux groupes à compression à
ammoniac
et
de
pompes
réseau
et
évaporateurs,
Le circuit interne de refroidissement des
condenseurs
(8/12°C)
comprenant
un
échangeur et passant à travers les deux
groupes à absorption et à compression et de
pompes,
1998
Le circuit d'eau du Tage, composé d'une prise
d'eau dans le fleuve, d'un échangeur eau
saumâtre/eau douce et d'une station de
pompage (3 pompes dont 1 de secours). L'eau
du fleuve Tage agira en tant que radiateur de
l'usine thermique, évitant ainsi l'utilisation de
condensateurs
d'air
ou
de
tours
de
refroidissement.
Le circuit chaud comprend :
•
•
Le circuit de vapeur à 10 bars saturée sortant de
la chaudière auxiliaire de 15 MW th et de la
chaudière de récupération de 12 MW th,
Le circuit eau (105/65°C), servant à faire le lien
entre le circuit vapeur et l'utilisateur final
comprenant un échangeur de 20 MW th
vapeur/eau chaude.
DONNEES TECHNIQUES
La turbine à gaz
Il s’agit d’une turbine Solar d’une
puissance de 5,226 MW e. Elle tourne
à 15.000 tr/min et délivre 21,35 g/s
de gaz de combustion à 485°C. Le
gaz utilisé est acheminé par le pipeline venant d'Algérie et cette turbine
est la première à fonctionner au gaz
au Portugal.
L'originalité
de
l'instal-lation
concerne l'alimen-tation en air de la
turbine, qui sert de comburant. En
effet, en raison d'un régime tarifaire
électrique au Portugal très favorable
(où les prix du kWh sont plus élevés
en été), et comme la trigénération
fournit du froid pour la climatisation
la turbine est destinée à tourner
toute l'année. Seulement, comme le
rendement
est
inversement
proportionnel à la température de
l'air, une batterie d'eau glacée a été installée au
niveau de l'aspiration pour que l'air comburant soit
toujours à une température inférieure à 15°C. Ce
système permet d'augmenter le gain sur la
production d'électricité en été.
Production et distribution d’eau chaude
La température d’eau chaude est de 106/65°C. Le
réchauffage est assuré par un échangeur tubulaire
d’une puissance de 11,5 MW, alimenté par la
vapeur saturée à 10 bars. La circulation est assurée
par 2 pompes à débit variable.
Les chaudières
La première chaudière est une chaudière à
récupération de marque Fire Power à tubes d’eau
équipée d'un brûleur de post combustion au gaz qui
produit 18,5 t/h de vapeur sous une pression de 10
bars. La seconde est une chaudière auxiliaire Stein
Fasel à tubes de fumées d’une puissance de 15,3
MW avec économiseur.
Production et distribution d’eau glacée
Deux systèmes sont ici utilisés, à savoir un système
à absorption ainsi qu’un système à compression.
Le premier étage de refroidissement est assuré par
deux groupes à absorption Carrier à double effet
(DE) de 5,1 MW, utilisant le couple eau-bromure de
lithium. L’eau ainsi produite atteint une température
de 8°C.
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Production de froid à partir de chaleur
Quant au second étage, on trouve deux groupes
frigorifiques à compression utilisant l’ammoniac,
d’une puissance de 5,85 MW, et qui assurent la
production d’eau glacée (Le fluide frigorigène utilisé
a été l'ammoniac en raison de la volonté du
concédant).
Les 4 groupes sont en configuration série/parallèle,
à savoir que, les 2 groupes à absorption en
parallèle sont raccordés à 2 groupes à vis en
parallèle ce qui permet de configurer l'ensemble de
6 façons différentes afin d'adapter au mieux la
production.
1998
Il est effectué dans une cuve cylindrique en béton
3
d’une capacité de 15.000 m (diamètre de 35 m sur
hauteur de 17 m dont 6 mètres enterrés).
Ce stockage utilise le principe de la stratification, à
savoir qu’il y a deux couches d’eau à des
températures différentes, une à 4°C et l’autre à
12°C. L'introduction de l'eau glacée en partie basse
et le soutirage de l'eau de retour en partie haute
doivent être faits par l'intermédiaire de 2 diffuseurs.
Supervision
Un système informatique de supervision SETCIM
comprenant un calculateur HP 9000 et 2
ordinateurs PC permettent de gérer les différentes
fonctions de l'installation et assurent un "télérelevé" des consommations.
Stockage d’eau glacée
Le stockage de l’eau glacée est actuellement le
plus important dans son genre en EURpe et
fonctionne selon le principe du château d'eau.
EVALUATION ET PERSPECTIVES
L'installation actuelle a une puissance frigorifique
de 40 MW, une puissance thermique de 23 MW et
une puissance électrique de 5 MW. Il est prévu une
extension à 60 MW de froid et 44 MW de chaleur.
Afin de permettre toute extension de réseau, le
dimensionnement initial a donc été calculé en
conséquences.
Grâce à cette technique de trigénération, et en ce
qui concerne les résultats, une économie d'énergie
de 6.000 tep (tonnes équivalent pétrole) par an est
attendue, ce qui représente une économie de 45%
par rapport aux solutions individuelles (production
séparée de froid, de chaleur et d'électricité).
En matière de pollution, les émissions de CO2
évitées seraient de 20.000 tonnes/an, les émissions
de NOx évitées de 250 tonnes/an et celles de SO2,
de 300 tonnes/an. En comparaison avec un bureau
typique avec de la climatisation, on s'attend à ce
que la consommation énergétique annuelle pour le
chauffage, la climatisation et l’éclairage soit réduite
de 248 kWh/m² à 51 kWh/m². Une réduction
d'émissions de CO2 de plus de 70% est prévue en
conséquence.
Il est important de noter la suppression totale des
CFC et HCFC.
POUR ALLER PLUS LOIN
CLIMAESPAÇO S.A.
João de Jesus FERREIRA
Avenida Duque de Avila
141-4° 1050 LISBOA
Tel : +351 1 317 1170
Fax : +351 1 315 2721
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