Les rejets de chaleur des procédés industriels : une véritable mine d’or

Le formidable potentiel d’économie des rejets de chaleur

| Auteur / Rédacteur: Auteur : Thomas Lang / Gilles Bordet

Markus Reber, le directeur de Metal Paint SA devant le four de cuisson de Metal Paint. Les rejets de chaleur de la postcombustion chauffent aujourd’hui l’air d’alimentation du four de cuisson à 240 °C.
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Markus Reber, le directeur de Metal Paint SA devant le four de cuisson de Metal Paint. Les rejets de chaleur de la postcombustion chauffent aujourd’hui l’air d’alimentation du four de cuisson à 240 °C. (Source : suisseénergie)

Une analyse Pinch permet bien souvent aux sites de production particulièrement gourmands en énergie d’exploiter très rapidement des potentiels d’économies insoupçonnés, comme peut en témoigner Metal Paint SA, le spécialiste du prélaquage en continu.

En effet, grâce à un investissement d’environ un million de francs, elle parvient désormais à économiser 520'000 CHF/an sur sa facture énergétique.

Les procédés de production des entreprises du secteur du traitement des métaux consomment généralement de grandes quantités d’énergie. Le potentiel d’économie à réaliser est donc tout aussi considérable. Cependant, exploiter ce potentiel sans aide extérieure n’est pas chose aisée pour les entreprises. L’analyse et l’optimisation des flux énergétiques nécessitent non seulement un grand niveau d’expérience, mais aussi l’utilisation de logiciels spécialement conçus à cet effet.

La société Metal Paint SA, de Menziken, qui, avec son installation de prélaquage en continu ultramoderne et un four de cuisson de 40 mètres de long, procède chaque année au prélaquage de 3’500 tonnes de bandes d’aluminium et d’acier laminées. Ces feuilles métalliques colorées sont utilisées dans la fabrication de stores, les habillages de plafond et de façade, les boîtiers d’appareils ménagers, les cadrons des horloges ou l’industrie automobile.

Pour compléter ce thème
 
Subvention de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN)
Avec son programme SuisseÉnergie, l’OFEN subventionne les analyses globales dédiées à l’identification des potentiels d’économies et à l’adéquation à la méthode Pinch jusqu’à hauteur de 60%.

Gagner en perspective grâce à l’analyse Pinch

Le prélaquage en continu de bandes métalliques est un procédé complexe très énergivore, d’une part en raison du four de cuisson dans lequel la peinture est durcie par l’air chaud, d’autre part en raison de la postcombustion de l’air chargé en solvants. Par le passé, cet air vicié était expulsé de la cheminée à 430 °C sans être nullement exploité. « Il était évident que nous disposions là d’un potentiel de récupération de chaleur », déclare Markus Reber, directeur de Metal Paint. « Mais nous étions incapables de calculer nous-mêmes à quel niveau cette chaleur pouvait être exploitée dans le procédé. »

Rien de surprenant à cela. En effet, même les plus expérimentés des spécialistes sont capables de se représenter un maximum de cinq flux d’énergie par procédé. En présence de systèmes plus importants, les capacités de conception humaine atteignent rapidement leurs limites. Dans ces cas-là justement, l’analyse Pinch est une bonne méthode pour schématiser des procédés à l’aide d’un logiciel spécialisé, ce qui permet de représenter clairement les flux énergétiques chauds et froids circulant dans le site de production. L’entreprise peut alors déterminer les potentiels d’économies sur une base fiable et poser les fondations d’une production efficace et rentable. C’est cette perspective qui a également convaincu Metal Paint.

Une nouvelle approche des propres procédés de l’entreprise

Les analyses Pinch sont proposées et réalisées par des entreprises de conseil spécialisées qui travaillent avec le logiciel Pinch (PinCH). Ce logiciel a été développé par la Haute École Spécialisée de Lucerne, avec le soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN). L’expert Pinch mandaté par Metal Paint a dans un premier temps identifié les principaux flux d’énergie. Les travaux ont été réalisés en étroite collaboration avec les collaborateurs de Metal Paint. « Il était important pour nous que nos propres spécialistes soient impliqués dans l’analyse Pinch », explique Markus Reber. « Grâce à cette collaboration, nous avons pu approfondir notre compréhension des procédés et optimiser certaines opérations. »

Le logiciel PinCH permet de révéler les potentiels d’économies

Après avoir mesuré les températures et débits volumétriques les plus importants, l’expert a procédé à l’évaluation des flux d’énergie à l’aide du logiciel PinCH. Cette analyse a révélé le potentiel théorique associé à la récupération de chaleur. Puis, en s’appuyant sur son logiciel, l’expert a mis au point des échangeurs de chaleur en série susceptibles d’exploiter au mieux ce potentiel théorique. Cette méthode permet d’identifier les flux d’énergie qu’il est possible de relier entre eux. Elle offre également la possibilité d’évaluer la rentabilité des différentes mesures dans la pratique.

Un outil d’aide à la prise de décision pour le management

Dans son rapport final, l’expert Pinch a proposé trois axes de mise en œuvre possibles. Selon la variante, les investissements nécessaires s’élevaient à un montant compris entre 670’000 et 1’260'000 CHF. En contrepartie, Metal Paint pouvait espérer une réduction des coûts énergétiques de l’ordre de 360’000 à 550'000 CHF/an. Pour chacune des trois variantes, la durée d’amortissement était inférieure à deux ans et demi. Cette transparence a été déterminante dans la prise de décision de Markus Reber, directeur de Metal Paint.

La rénovation de l’installation de post-combustion permettait de réaliser les économies d’énergie et d’émission de CO2 les plus élevées. Metal Paint a donc opté pour cette solution, bien qu’elle fût la plus onéreuse. Mais cet investissement net d’un million de francs a été amorti par Metal Paint en seulement deux ans. « Pour une entreprise de 25 collaborateurs, un investissement de plus d’un million de francs représente une décision importante », affirme Markus Reber. « Une décision que nous n’avons pas regrettée une seule seconde. » Un investissement auquel a significativement contribué la Fondation suisse pour le climat, en versant une subvention de 200'000 CHF.

Un investissement qui porte ses fruits

L’argument principal en faveur de la variante retenue consistait en la réduction massive et immédiate des coûts énergétiques. Il ressort aujourd’hui clairement que cette décision était la bonne décision à prendre. « Notre entreprise dépend également des exportations, et à ce titre, nous subissions depuis quelques années une pression accrue sur nos marges », explique Markus Reber. « La possibilité de réduire nos coûts énergétiques de 520'000 CHF/an est arrivée à point nommé ». Metal Paint SA perçoit en outre environ 30'000 CHF/an au titre du remboursement de la taxe CO2.

En définitive, l’analyse Pinch a représenté une véritable aubaine pour Metal Paint. Elle a aidé l’entreprise à exploiter ses propres rejets de chaleur induits par son procédé industriel, et à réaliser ainsi des économies de coûts énergétiques tout en optimisant son procédé de production. L’exemple de cette entreprise argovienne illustre parfaitement le bien-fondé de la recommandation des experts en énergie: pour les entreprises de production dont la facture énergétique dépasse les 300'000 CHF, la recherche de potentiels d’économies s’avère généralement très rentable. C’est d’autant plus vrai lorsque les procédés requièrent à la fois de la chaleur et du froid. L’analyse globale Pinch constitue un excellent outil pour y parvenir, dans la mesure où elle permet d’identifier rapidement et à moindres efforts les potentiels d’optimisation. La méthode Pinch permet également de fournir de précieuses données de base pour la planification stratégique et l’acquisition de nouvelles installations de production et de générateurs d’énergie. MSM

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