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VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 1
Valorisation des eaux profondes: Hydro-cooling (ou Sea Water Air Conditioning, ou Cooling), Autres applications
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A B C
▏État de l’art mondial ▏Faisabilité et contexte insulaire ▏Autres applications
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A Etat de l’art mondial !► Fonctionnement d’un SWAC ► Europe ► Asie ► Amérique ► Océanie ► Afrique
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Eléments forts :
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Sea Water Air Conditioning [SWAC]: A Cost Effective Alternative
Un système d’air conditionné utilisant des eaux profondes marines• Pompage d’eau profonde en mer à une
température comprise entre 4 et 6°C !• Échange de chaleur via un fluide circulant
dans un circuit secondaire !• Rejet de l’eau marine « chaude » en mer !• Circulation dans le circuit secondaire d’un
fluide refroidi : fonctionnement similaire à un réseau d’AC classique !
• Le rendement de l’installation peut être amélioré avec la mise en place d’un chiller à la place de l’échangeur de chaleur
Ressource inépuisable, économie d’énergie significative
Fonctionnement d’un SWAC
Station de refroidissement
Bâtiments
Réseau de distribution d’eau glacée Canalisation de retour
d’eau de mer chaude
Tuyau de distribution d’eau de mer profonde
Océan
Chaud
Froid
Echangeur de chaleur
Pompe
Rejet
Apport profond froid Distribution
eau glacée
Bâtiments Bâtiments Bâtiments
Station de refroidissement
makai
A Etat de l’art
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Eléments forts :
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Pays Projet SWAC opérationnel : OUI / NON
Utilisation
Suède • Stockholm • Oui Air conditionné bâtiment,
Pays-Bas • Zuidas (Amsterdam) • Oui Air conditionné bâtiment,
Finlande • Esbo • Non N/C
France (Polynésie Française)
• Papeete (Tahiti), • Bora Bora, • Tetiaroa (Archipel de
la Société).
• Oui • Oui • Oui
Air conditionné bâtiment : •Hôtel Hilton/Takau Plazza •Hôtel Intercontinental •Hôtel The Brando.
EN EUROPE : !Peu de valorisation de la ressource en eau profonde de manière générale
Seul Bora Bora revalorise les eaux profondes pour des activités de thalassothérapie et de cosmétique.
Etat de l’Art
A Etat de l’art« En zones tropicales, l’énergie thermique des mers, plus particulièrement son application SWAC pour la climatisation, entre dans une phase d’expérimentation et de lancement de premières réalisations opérationnelles, justifiant un soutien public » Rapport de la mission d'étude sur les énergies marines renouvelables
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Eléments forts :
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Pays Projet SWAC opérationnel : OUI / NON
Utilisation
!Canada
• Toronto (Lac Ontario) • !• Halifax
• Oui • !• Oui
• AC quartier financier de Toronto • !• Climatisation immeubles de bureaux
!!USA
• Université de Cornell !• Université d’Harvard • !• Saint Paul.
• Oui !• Oui • !• Oui
• Climatisation de locaux • !• Climatisation de locaux • !• Climatisation de locaux
EN AMERIQUE
Noter également LSC (Lake Source Cooling)
Longévité de l’installation à Halifax (2002)
Etat de l’ArtA I Chapitre A
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Eléments forts :
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EN OCEANIE
Avec valorisations de l’eau froide profonde : Hawaï (NELHA (Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority), 40 entreprises exploitantes)
Les multiples sources de revalorisation en eau profonde pour Hawaï
Etat de l’ArtA I Chapitre A
Pays Projet SWAC Opérationnel : OUI / NON
Utilisation
Australie Opéra de Sydney • Oui Air conditionné
Guam Guam • Non • N /C
Hawaï • Honolulu (HSWAC) • NELHA
• NON (en construction) • OUI
• N /C Nombreuses • Eau potable • Aquaculture • Produits d’aquarium • Restauration environnementale • Pharmaceutique
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Eléments forts :
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EN ASIE
Revalorisation pour Taïwan
Etat de l’ArtA I Chapitre A
Pays Projet SWAC opérationnel :
OUI / NON
Utilisation
Japon • Toyama, kochi, okinawa, shizuoka
• Oui Chauffage et climatisation de l’immeuble « Osaka Nanko Cosmo square ».
!Corée du Sud
• Goseong • Busan
• Oui • Oui
• N /C • Climatisation des Bâtiments de
l’International Exchange and Cooperation Center
Taiwan • Hualian, Taitung, et Yilan. • Oui Air conditionné pour le milieu urbain, aquaculture, boisson, sel
Qatar • Lusail City • Non Air conditionné en milieu urbain
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Eléments forts :
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Pays Projet SWAC Opérationnel : OUI / NON
Utilisation
Egypte • Région de Sahl-Hasheesh.
• Oui Climatisation d’hôtels
Ile Maurice • LBOI • Non N / C
La réunion • St Denis • Saint PIerre
• Non • Non
Réseau de froid quartier technopole et autres applications Climatisation d’un hôpital
yy
EN AFRIQUE
Quelques projets bien avancés
Etat de l’ArtA I Chapitre A
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B Faisabilité en contexte insulaire !► Identification du potentiel ► Approche technique ► Impacts environnementaux ► Approche économique
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Eléments forts :
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EDF SEI
De fortes contraintes de réalisation• Présence et disponibilité d’eau froide aux alentours de 4-5°C !
• Proximité au rivage de la ressource identifiée, c’est-à-dire sur une distance inférieure à 10km !
• Besoin avéré et proche de la ressource de refroidissement,
Le contexte insulaire est particulièrement propice à l’implantation de SWAC: accès privilégié aux eaux profondes
Identification du potentielB Faisabilité en contexte insulaire
Février
ADEME
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Eléments forts :
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La Réunion
Guadeloupe
Corse
Martinique
EDF SEI DPI
De forts potentiel dans les DOM COM
!• En vert les zones de fort potentiel,
Efficace pour la climatisation à grande échelle, Pas adapté pour les besoins de froid inferieurs à 1,5 MW (équivalent clim de 300 pièces)
Identification du potentielB Faisabilité en contexte insulaire
Rapport de la mission d'étude sur les énergies marines renouvelables
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Eléments forts :
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Hotel Resort Tetiaroa (Tahiti) - Odewa
Des milieux fragiles et des impacts encore peu connus• Barrière de corail !• Possible effet « Cold shock » !• Refroidissement local des fonds marins à
proximité des canalisations d’acheminement, impact sur la faune/flore, !
• Forte teneur en nutriment des eaux de rejet, !• Acceptabilité de la population,
Bien que ces technologies soient mises en œuvre dans des milieux fragiles, il faut noter qu’elle est à l’origine de très peu d’émissions carbone.
Impacts environnementaux 1/2B Faisabilité en contexte insulaire
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Eléments forts :
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Efficacité énergétique
• Permet d’écrêter les pointes de charge sur le r é s e a u é l e c t r i q u e : e f f a c e m e n t d e consommation d’électricité par substitution., !
• Permet la réduction jusqu’à 80-90% de la consommation électrique comparée à une production de froid avec un système classique !
• l’« hydro-cooling » (rafraîchissement direct par échange avec l’eau) a de très bonnes performances énergétiques car il ne fait intervenir qu’un équipement de circulation (ventilateur, pompe).
Limites: •lieu d’implantation •coûts de mise en œuvre sont très élevés. •applications en réseau et mini-réseau de froid et les grands bâtiments tertiaires.
Impacts environnementaux 2/2B Faisabilité en contexte insulaire
ADEME
3 BON 2 A AMELIORER 1 BLOQUANT
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Eléments forts :
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Source : ODEWA
Des défis techniques• Difficultés d’installation des canalisations liées aux
grandes profondeurs !• Des contraintes de différentiels de température à
considérer pour éviter les pertes et l’usure prématurée du système !
• Un environnement agressif (pression, corrosion, sel…) !
• Un dimensionnement à établir en fonction de la demande, du f lux , des d imens ions des canalisations… !
• Possibilité d’installer un stockage d’eau froide
Encore peu de projets existants, les REX devraient aider à appréhender les difficultés pour les prochaines installations
Approche techniqueB Faisabilité en contexte insulaire
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Eléments forts :
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Paramètres de diagnostic rapide de rentabilité économique
•Un fort besoin en climatisation sur toute l’année, par exemple, en région tropicales ou équatoriales !•Des coûts de production du kWh électriques élevés !•Un potentiel identifié intéressant !•La construction d’un réseau de froid et le raccordement de grands consommateurs (économie d’échelle) et complexité du réseau de distribution, !•Distance à la côte, !•Taille de l’unité de climatisation (économie d’échelle)
Rentabilité économique intrinsèque au contexte
Approche Économique 1/3B Faisabilité en contexte insulaire
Rentabilité économique intrinsèque au contexte
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Eléments forts :
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makai
Chaine de valeur
• Principal coût du SWAC est l’investissement • Les coûts d’exploitation et de maintenance sont
faibles. • Pour une période d’analyse de 20 ans
d’exploitation la comparaison des coûts est favorable au système SWAC
Approche Économique 2/3B Faisabilité en contexte insulaire
Rentabilité économique intrinsèque au contexte
• 1MW équivalent 285 tonnes par an pour un système de climatisation
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Eléments forts :
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SEAWATER SOURCE COOLING FOR AIR CONDITIONING COMMERICIAL BUILDINGS
Comparaison avec les systèmes d’AC traditionnels•Un coût d’investissement presque deux fois plus élevé !•Des opérations de maintenance à faible coût !•Des couts d’exploitation restreints à la consommation électrique du système de pompage, et cas échéant, du chiller !•Un cout de production relativement stable (pas de variation de prix de la matière première)
Comparaison relative des coûts
Approche Économique 3/3B Faisabilité en contexte insulaire
Comparaison relative des coûts
Coût du capital
Coût d’exploitation
Coût de maintenance
Système de refroidissement conventionnel
Climatisation à eau naturelle froide
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C Autres applications
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Eléments forts :
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Egis
Exemple d’application
Amélioration de la rentabilité des projets, Développement de la recherche, Emploi local
Valorisation des eaux profondes autre que thermiqueC Autres applications
Projet de valorisation Sites de développement
Potabilisation
Hawaï
Canada
Corée du Sud
Aquaculture
Hawaï
Japon
Taiwan
Agriculture à basse températureJapon
Taiwan
Alimentation
Hawaï
Japon
Corée du Sud
Taiwan
Produits d’aquariumHawaï
Restauration environnementaleHawaï
Taiwan
PharmaceutiqueHawaï
TaiwanThalassothérapie Bora-BoraCosmétique Bora-bora
Refroidissement industriel Canada
Production d’électricitéCorée du Sud
Taiwan
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Egis Eau société du groupe Egis – filiale à 75 % de la Caisse des Dépôts est un groupe de conseil et d'ingénierie dans les domaines de la construction pour les transports, la ville, le bâtiment, l'industrie, l'eau, l'environnement et l'énergie !Basé en Martinique, Guadeloupe, Guyane, Réunion Siège à Montpellier ! [email protected] ! MERCI DE VOTRE ATTENTION
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