valorisation des eaux profondes: hydro-cooling (ou sea water air

VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 1

Valorisation des eaux profondes: Hydro-cooling (ou Sea Water Air Conditioning, ou Cooling), Autres applications


A B C

▏État de l’art mondial ▏Faisabilité et contexte insulaire ▏Autres applications


A Etat de l’art mondial !► Fonctionnement d’un SWAC ► Europe ► Asie ► Amérique ► Océanie ► Afrique

VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014

Eléments forts :

4

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


Eléments forts :

5

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


Eléments forts :

6

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


Eléments forts :

7

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


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


Eléments forts :

8

EN ASIE

Revalorisation pour Taïwan


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


Eléments forts :

9

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



B Faisabilité en contexte insulaire !► Identification du potentiel ► Approche technique ► Impacts environnementaux ► Approche économique


Eléments forts :

11

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


Eléments forts :

12

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


Eléments forts :

13

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


Eléments forts :

14

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


Eléments forts :

15

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


Eléments forts :

16

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



Eléments forts :

17

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



• 1MW équivalent 285 tonnes par an pour un système de climatisation


Eléments forts :

18

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


Comparaison relative des coûts

Coût du capital

Coût d’exploitation

Coût de maintenance

Système de refroidissement conventionnel

Climatisation à eau naturelle froide


C Autres applications


Eléments forts :

20

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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