MAN limite les émissions de CO2 grâce à son réseau de chaleur
Dans le cadre de la stratégie de développement durable de MAN Truck & Bus, la décarbonisation est un point central très important. En collaboration avec le fournisseur d'énergie N-ERGIE, un réseau de chaleur a été intégré à l'alimentation en chaleur de l'usine de Nuremberg. L'utilisation des vannes de régulation de Schubert & Salzer a permis de relever les défis posés par les fluctuations importantes de l'approvisionnement et la réduction du bruit.
Industrie et réseaux de chaleur, une combinaison souvent difficile
Sur le site MAN Truck & Bus de Nuremberg, riche en traditions, la production moderne et 100 ans d'histoire industrielle vont de pair. Le développement, d'une part, de moteurs ultramodernes et exempts de CO2 et, d'autre part, la production en série de batteries à haute tension pendant une longue période ont donné lieu à de forts contrastes dans la production de chaleur par la combustion de lignite et de gaz naturel. Afin de s'affranchir de ces sources d'énergie fossile, MAN a contacté N-ERGIE, le fournisseur d'énergie local de Nuremberg.
En se connectant au réseau de chaleur, MAN Truck & Bus peut éviter environ 20 000 tonnes d'émissions de CO2 par an. L'objectif autoproclamé de réduire les émissions de CO2 sur les sites de production du monde entier de 70 % (par rapport à 2019) d'ici à 2030 est en passe d'être atteint.
Andreas Wunram, asset manager grid development (pipes) chez N-ERGIE Netz GmbH, se souvient bien de ces premières discussions : "Le raccordement de MAN à notre réseau de chaleur était un sujet délicat et vivement débattu, principalement parce que le plan ne correspondait pas aux conditions techniques de raccordement." Le problème est fondamental : les grands clients industriels ne peuvent souvent pas garantir les basses températures de retour exigées par les conditions de raccordement du fournisseur de réseau de chaleur. Or, ces températures de retour sont nécessaires au bon fonctionnement du réseau de chaleur.
"Nous tenions néanmoins à raccorder MAN à notre réseau de chaleur, car le potentiel en matière de protection du climat et de développement urbain est énorme. Ce projet a permis de créer une redondance dans le réseau et d'alimenter de manière fiable un nouveau quartier urbain avec un réseau de chaleur. Pour ce faire, il fallait une solution sur mesure qui tienne compte des intérêts du fournisseur et du client".
Le réseau de chaleur, une solution sur mesure
Pour réaliser ce projet, GEF Ingenieur AG a été chargée de la planification et Bilfinger Life Science GmbH de la construction. La liste des exigences était longue : avant la mise en service, l'installation devait pouvoir fournir une puissance convenue de 15 MW. Une augmentation potentielle de la puissance calorifique fournie jusqu'à 30 MW devait être planifiée dès à présent.
Les quantités d'exergie (énergie utilisable) présentes dans les températures de retour élevées de MAN devaient être ajoutées à l'approvisionnement du réseau de chaleur pour alimenter les clients (en aval). Les défis à relever étaient la réalisation d'une large plage de régulation et la gestion technique des différences de pression très fluctuantes dans le réseau primaire, qui dépend des saisons. MAN a également attaché une grande importance à l'efficacité énergétique de l'ensemble de l'installation.
Pour répondre à toutes ces exigences, Wunram a opté pour les vannes de Schubert & Salzer sur la base d'une bonne expérience passée à deux points centraux clés, le contrôle de la quantité dans l'alimentation et le maintien de la pression dans le retour : "Les vannes à disque coulissant, je les ai vues pour la première fois dans un projet de conditionnement de bio-méthane. En dépit d'une taille nominale importante et d'une large plage de régulation, les vannes étaient très compactes et extrêmement légères. Cela m'a beaucoup impressionné à l'époque. Ces vannes à disque coulissant y font du très bon travail depuis de nombreuses années. L'installation de MAN nécessitait exactement cette fiabilité et cette compacité", explique Wunram.
Pour réguler le débit de l'alimentation primaire, six vannes à disque coulissant DN100 pesant seulement 24,9 kg chacune sont utilisées. Celles-ci, en cascade de deux groupes de trois vannes chacun, contrôlent le débit par patin d'échangeur de chaleur en fonction de la valeur demandée par le système central de contrôle des processus. Grâce à leur faible poids et à leur taille réduite, les vannes peuvent être installées dans des espaces très réduits et sans support supplémentaire. Elles peuvent également être isolées très facilement, ce qui réduit les pertes de chaleur. Les travaux de maintenance nécessaires peuvent être effectués facilement, rapidement et à peu de frais.
Un élément essentiel de la solution personnalisée est la connexion spéciale de dérivation, qui permet de renvoyer tout ou partie du retour à l'alimentation du réseau primaire au moyen d'une station de pompage de retour. De cette manière, les problèmes causés par des températures de retour élevées dans le réseau primaire peuvent être réduits et mieux conciliés avec les conditions techniques de raccordement de N-ERGIE. Trois vannes à disque à segment sont utilisées en cascade pour maintenir la pression d'aspiration afin que les pompes de retour de la connexion à trois tuyaux puissent fonctionner de manière optimale, même en cas de différences de pression très fluctuantes entre les tuyaux d'alimentation et de retour.
En raison de la proximité immédiate de la salle de contrôle de MAN, les réglementations en matière de bruit sont très strictes. Les objections initiales concernant les nuisances sonores possibles lors de la commande de très petits débits ont été rapidement réfutées par Schubert & Salzer. Les disques de commande des vannes à disque à segment divisent le flux en plusieurs flux séparés plus petits, réduisant ainsi la génération de turbulences fortes et bruyantes.
Cet effet, généralement obtenu par l'utilisation de plaques perforées, fait partie intégrante du système. La paroi relativement épaisse du boîtier des vannes à disque à segment atténue encore le bruit produit. Résultat : même pendant la maintenance, c'est-à-dire lorsque seules deux des trois vannes fonctionnent pendant une courte période, les limites de bruit sont à peine dépassées.
