mannheim - Energy Cities

Energie-Cités/ADEME
Production de froid à partir de chaleur
1998
MANNHEIM
(DE)
Production de froid
à partir de chaleur
ASPECTS GENERAUX
Avec ses 325 000 habitants, Mannheim est la
métropole du triangle Rhin-Neckar. C'est
également la deuxième ville du Land de BadeWurtenberg. Le plan du centre historique était
découpé en carrés – et il l'est encore
aujourd'hui – identifiés par des lettres, ce qui a
valu à Mannheim son surnom de "Ville en
carré". Malgré l'Université, l'un des plus
vastes palais baroques d'Allemagne et un
ancien château ducal, Mannheim répond
davantage à l'appellation de ville industrielle.
La ville fut l’un des berceaux de l’automobile
avec Benz. A part l’automobile c’est l’industrie
chimique
qui
domine
la
région
Mannheim/Ludwigshafen.
Mannheim
Données climatiques
Degrés jours (base 20°C) : 3 269
Température annuelle moyenne : 10.7°C
CONTEXTE GENERAL
La Mannheimer Versorgungs- und Verkehrsgesellschaft GmbH (MVV), 1.900 employées, est
une société municipale de service public et de
transport ; elle approvisionne la Ville en électricité,
gaz, chauffage urbain et eau potable. Avec un
chiffre d’affaire de plus de 500 millions d'EUR, la
MVV est une des plus puissantes entreprises
d’approvisionnement en énergie et de transport
public d’Allemagne. Une centrale de chaleur et
d'électricité génère le chauffage urbain à grande
échelle depuis 1962. Actuellement, environ 45%
des foyers sont branchés sur le réseau de
chauffage urbain et 33% sont reliés au réseau du
gaz naturel. La MVV Energie AG, qui était par le
passé un traditionnel producteur d'énergie, est
devenue progressivement un prestataire de
services en énergies. Une division Conseils avec
ses nombreuses agences, en particulier en EURpe
de l'Est, vient de naître, ainsi que la division de
tiers-financement d'installations.
En 1996, un programme de protection climatique a
vu le jour. Un million d'EURs par an sont débloqués
pour favoriser les investissements promoteurs
d'économies d'énergie, comme par exemple les
installations solaires thermiques, les cellules
photovoltaïques, les chaudières à condensation ou
des mesures d'isolation thermique sur l'enveloppe
des bâtiments. Dans le cadre de ce programme, de
nombreux projets pilotes ont été réalisés, comme la
maison à faible consommation d'énergie, la maison
modèle écologique ou encore la construction de
deux stations-service vendant du gaz naturel ou la
mise en service de 5 autobus et de 26 voitures au
gaz naturel. A cela viennent s'ajouter aussi deux
installations génératrices de froid par absorption,
toutes deux alimentées par le réseau de chauffage
urbain et qui ont aidé cette technologie à percer.
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Energie-Cités/ADEME
Production de froid à partir de chaleur
1998
EXPERIENCE DE MANNHEIM
Installation dans le grand magasin Engelhorn
und Sturm
La construction neuve d'un grand magasin exigeait
une nouvelle installation génératrice d'eau froide
pour alimenter sa climatisation. En raison des
problèmes liés aux CFC, les participants du projet
ont cherché des alternatives aux fluides réfrigérants
contenus
dans
les
groupes
frigorifiques
traditionnels équipés de compresseurs. Ces études
ont accordé la préférence à la machine génératrice
de froid par absorption. En 1993, elle représentait la
première installation absorptrice installée en
Allemagne à utiliser la chaleur provenant du réseau
de chauffage urbain.
Description de la mission
La MVV Energie AG a reçu commande de planifier,
construire et exploiter cette machine absorptrice
dans le cadre d'un contrat de génération de froid
(d'une durée de 15 ans). La distribution de chaleur
et d'électricité ne constituent pas l'objet du contrat.
La mission de la MVV Energie AG comprend les
points suivants :
Données techniques
Contrairement à la conception standard qui
nécessite une température de 110°C (et une
chaleur urbaine à 86°C dans le circuit primaire),
l'écart par rapport au circuit retour s'élève à 10
degrés env. Cette faible température dans le circuit
aller tend à diminuer le rendement frigorifique, mais
la machine absorptrice, 2,5 fois plus volumineuse,
compense ce déficit. L'absorbeur fait 22 tonnes en
service et mesure 7,5 m x 1,8 m x 3,5 m. La tour de
refroidissement nécessaire pèse 10 tonnes
supplémentaires et mesure 5 m de haut.
Puissance frigoriphique : 1.000 kW
Plage de température/circuit de chauffage :
86/76 °C
Plage de température/circuit refroidisseur :
27/33°C
Plage de température/circuit réfrigérant : 7/13 °C
•
•
•
•
•
•
Conception de l'installation, y compris son
intégration dans l'installation de climatisation,
Planification de l'exécution,
Construction de l'installation entière, y
compris sa connexion au système de
chauffage urbain,
Conduite des travaux et mise en service,
Exploitation de l'installation et production de
froid jusqu'en 2009,
Entretien et remise en état.
L'installation est alimentée par le chauffage urbain
issu d'un processus combinant la production
d'électricité et de chaleur. Cette conception permet
d'atteindre les objectifs suivants :
•
•
•
•
Utilisation
plus
rationnelle
de
l'énergie
(économies d'énergie primaire),
Aucun CFC utilisé, moindre émission sonore,
Abandon de la redondance de l'installation
génératrice de froid,
Prouver que cette installation constitue une
alternative
économique
aux
groupes
frigorifiques équipés de compresseurs.
La MVV Energie AG a ainsi et parallèlement atteint
les objectifs suivants :
•
•
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Utilisation des possibilités offertes par la
chaleur en été,
Diminution de la puissance électrique de
référence (MDE),
Energie-Cités/ADEME
•
Production de froid à partir de chaleur
1998
Comparabilité
du
besoin
en
puissance
électrique, à la fois pour le client et pour la MVV
Energie AG,
Image de marque du prestataire de service :
une société qui respecte l'environnement.
aller). Les données techniques de l'installation
absorptrice sont les suivantes :
Puissance frigopherique : 500 kW
Puissance thermique : 825 kW
Plage de température/circuit de chauffage : 86/76°C
Plage de température/circuit refroidisseur :27/33 °C
Installation du palais des congrès Rosengarten
Le palais des congrès à Rosengarten est un édifice
"art déco" situé dans le centre de Mannheim et qui
compte plus de 10 000 m² de salle et d'espace
réservé aux expositions. Il est géré par la société
MTK dont la ville est propriétaire. Pour des raisons
de vétusté, il fallait remplacer l'un des deux groupes
frigorifiques existants. En outre, le groupe
réfrigérant de retour utilisé devait céder la place à
un hôtel nouvellement construit. Comme les
premiers bilans de fonctionnement de la machine
absorptrice du grand magasin Engelhorn und Sturm
ont été concluants, les acteurs ont opté pour la
même technologie. On a démonté le groupe
frigorifique à compresseurs obsolète et remplacé
les deux tours de refroidissement. On a monté une
machine absorptrice qui a été intégrée dans
l'installation frigorifique puis raccordée à la conduite
de chauffage urbain. L'installation n'a pas été
conçue en fonction de la charge frigorifique mais
elle a été limitée par l'espace existant disponible
dans la centrale. La place que prend une
installation absorptrice est plus importante que celle
occupée par un groupe frigorifique à compresseurs.
Tandis que la nouvelle machine productrice de froid
sert à couvrir la charge de base, le groupe
frigorifique à compresseurs, toujours présent,
s'enclenche uniquement lors des pointes de
consommation.
Plage de température/circuit réfrigérant : 7/10°C.
Le groupe frigorifique à compresseurs offre une
puissance frigorifique de 1 200 kW.
•
Le fonctionnement de l'installation apporte entière
satisfaction aux exploitants du palais des congrès.
Elle a un taux de dérangements nettement moindre
que l'ancien groupe frigorifique. Grâce à la machine
absorptrice, les coûts en électricité ont baissé
environ d'un tiers ; en revanche, les coûts liés à la
consommation
de
chauffage
urbain
ont
naturellement augmenté. Cependant, il faut
relativiser le bilan en raison de la libéralisation du
marché de l'électricité au printemps 1998. D'un
côté, La MVV Energie AG a nettement baissé le
prix spécifique de l'électricité et de l'autre, elle ne
facture plus le tarif de consommation de pointe en
soirée, c'est à dire pendant la période où le besoin
en électricité exigé par les manifestations est le
plus important. Mais l'exploitant bénéficie malgré
tout
d'avantages
supplémentaires,
pas
nécessairement
calculables
en
termes
économiques.
En
ce
qui
concerne
les
manifestations, toujours plus coûteuses, il reste
une puissance de réserve disponible et au fil de
l'agrandissement
imminent
de
ce
bâtiment
complexe, il ne sera pas nécessaire de hausser la
puissance du branchement électrique principal. Le
palais des congrès souhaiterait confier une tranche
encore plus importante de puissance frigorifique à
la technologie de l'absorption.
De même qu'avec l'installation pour le grand
magasin, la MVV Energie AG a souscrit avec
Données techniques et économiques
L'installation est aussi alimentée par la chaleur du
réseau urbain à une température de 86°C (circuit
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Energie-Cités/ADEME
Production de froid à partir de chaleur
l'exploitant du palais des congrès un contrat relatif à
la construction et à l'exploitation de l'installation
absorptrice. Cette installation est également
1998
connectée au réseau de chaleur urbaine. Elle a été
mise en service en juin 1994.
EVALUATION ET PERSPECTIVES
La MVV Energie AG a derrière elle de longues
années d'expérience dans la distribution de
chauffage urbain, de sorte que les deux machines
absorptrices ainsi que leurs installations auxiliaires
ne
présentent
fondamentalement
aucune
nouveauté technique. Mais le fournisseur (York
International GmbH à Mannheim) a été chargé
d'assurer la maintenance des machines étant
donné que son savoir-faire spécifique facilite ses
interventions et accélère sa réactivité. L'exploitation
proprement dite ne pose aucune difficulté : une
seule inspection hebdomadaire suffit pour contrôler
l'installation. Les disfonctionnements ainsi que les
variations de la température de l'eau froide
proviennent
généralement
des
dispositifs
auxiliaires. C'est pourquoi les acteurs du projet ont
accordé une importance toute particulière à la
conception des tours de refroidissement.
eau. Etant donné que le client ne parvenait pas,
faute de personnel spécialisé, à retraiter l'eau en
conformité avec les exigences techniques, MW
Energie AG a également pris en charge cette
activité. L'écart de températures de 10° Kelvin
décidé pendant la phase de conception n'atteint de
façon stable cette valeur que pendant les périodes
de pointe de la réfrigération. Un écart de 15 à 18°
Kelvin
apparaît
principalement
pendant
le
fonctionnement de l'installation, ce qui a un effet
positif sur la quantité d'eau chaude à livrer.
Jusqu'à présent, l'installation a fonctionné sans
problème et les interruptions de service proprement
dites
surviennent
uniquement
pendant
les
opérations de maintenance. Les pompes à eau
froide et à eau de refroidissement constituent des
composants connus, aussi rencontrés sous une
autre forme dans le réseau distributeur de
chauffage urbain. L'installation de réfrigération
(circuit retour) a été conçue en radiateur à voie
humide et ses performances dépendent du soin
avec lequel l'eau d'alimentation a été retraitée. Pour
cette raison, il faut soumettre la qualité de l'eau à
des contrôles permanents. Quant aux ajouts exigés
par
les
phénomènes
d'évaporation
et
d'alimentation, la quantité d'eau non traitée
nécessaire s'élève au maximum à 6 m³ par heure.
Pour cette raison, il faut contrôler les dépenses en
•
•
Selon les vues de la MVV Energie AG, les
arguments suivants parlaient en faveur des
d'installations absorptrices :
•
Transfert de l'énergie motrice de l'électricité
vers la chaleur urbaine, vu que des tranches de
chaleur urbaines étaient disponibles,
Considérations écologiques,
Le niveau de rentabilité est resté constant.
Les expériences positives ont conduit la MVV
Energie AG à réaliser, à l'automne 1998, une autre
installation absorptrice (puissance frigorifique :
1000 kW) dans le centre de Mannheim. En outre,
depuis l'été 1998, deux autres installations (grand
cinéma, clinique) sont alimentées par le réseau de
chauffage urbain, sous exploitation privée.
Des informations supplémentaires au sujet des
activités de la MVV Energie AG figurent dans le
rapport annuel sur l'environnement qui dresse
également un bilan détaillé des émissions de
substances polluantes.
POUR ALLER PLUS LOIN
MVV Energie AG
Mme Iris BEYER
Luisenring 49
D 68142 MANNHEIM
Tél : +49 621 290 - 32 34
Fax :+49 621 290 - 26 06
Email : [email protected]
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