Ski couvert de Neuss - Plusieurs milliers d'euros économisés

Vignette-Économies de plusieurs milliers d'euros-BaunachBaunach Solutions possibles pour un cas typique de rénovation

Patchwork pourrait être un terme approprié pour un grand nombre d'installations de gestion technique des bâtiments en Allemagne.
Transformations et agrandissements, notamment dans le secteur tertiaire et commercial, obligent à ajouter quelques tuyaux et organes de réglage au schéma d'installation. Le labyrinthe hydraulique déjà existant devient encore plus déroutant avec les ajouts et les résistances dans le réseau augmentent. La solution rapide habituelle, lorsque quelque chose ne chauffe plus, consiste à augmenter la puissance de la chaudière. Exemple typique : le hall de ski de Neuss.

En réalité, l'installation cache souvent des réserves d'énergie suffisantes pour alimenter une extension prévue. Et ce n'est pas tout. Le désordre dans l'hydraulique résultant des différentes mesures ou de l'absence d'équilibrage entraîne en permanence des pertes de transport superflues et coûteuses. Les éliminer pour faire du bien non seulement au budget, mais aussi à l'environnement, est une exigence connue depuis des années dans le débat sur le climat. Pour les bâtiments résidentiels et non résidentiels, la KfW exige l'équilibrage hydraulique comme condition de subvention, mais personne ou presque ne se penche sur la construction d'installations plus complexes pour les bâtiments tertiaires et commerciaux. La plupart des entreprises ne savent même pas ce qu'elles perdent.

Réfléchir au contrôle de l'énergie

Foyer de la halle de ski de Neuss

Photo 1 : Le déclencheur - le foyer froid.

Cela signifie que des centaines de mégawattheures, voire plus, se perdent chaque jour inutilement dans ce domaine dans toute l'Allemagne. L'administration publique devrait peut-être réfléchir à une sorte de contrôle de l'énergie, qui élaborerait au moins des calendriers de rénovation. Des bureaux d'études agréés pourraient se charger de cette tâche. Cela contribuerait certainement à se rapprocher un peu plus des objectifs du gouvernement fédéral en matière de CO2. A Neuss, on est en train d'aller dans ce sens, à savoir d'équilibrer l'offre, les besoins et la consommation de chaleur, de froid, d'électricité et de gaz sur le site de la halle de ski. Les participants ont élaboré un concept en deux étapes. La première étape se concentre sur des mesures à faible investissement, sur l'adaptation hydraulique correcte. Quelques interventions suffisent déjà à alléger la facture énergétique de quelques milliers d'euros par an.

L'étape 2 nécessitera quelques investissements, mais ceux-ci seront également rentabilisés dans un délai relativement court. Il est vrai qu'au premier abord, un hall de ski "exotique" ne ressemble pas vraiment à un modèle pour la rénovation des innombrables installations de chauffage et de climatisation inefficaces de notre pays. Mais en réalité, il s'agit d'un cas typique, car la planification initiale ne concernait pour ainsi dire que la première phase de construction d'un site aujourd'hui spacieux, avec des salles de conférence, un hôtel, un terrain de football fun, un parc d'escalade et autres. Pour faire une analogie avec le secteur commercial, de nouveaux halls sont venus s'ajouter, comme ailleurs. Et cela vaut également de manière générale : au cours des dix-huit années d'existence du parc de loisirs, qui accueille chaque année près d'un million de visiteurs et fait notamment passer l'hiver à l'été, les planificateurs et les entreprises d'installation ont changé. Ainsi, malgré la documentation, le savoir-faire a été perdu.

La réclamation

Il y a environ deux ans, les techniciens de la piste de ski artificielle ont dû faire appel à la société Haaß Sanitär Heizung Haustechnik de Mönchengladbach. La chaudière n'était pas en mesure d'assurer une température suffisante pour le rideau d'air à l'entrée. Le rideau d'air chaud nécessite une puissance d'environ 20 à 25 kW pour isoler le foyer de l'air extérieur. La société Haaß, qui n'a pas participé à l'ancien nouveau bâtiment, s'est demandé pourquoi une installation de production de chaleur de 800 kW, composée de deux chaudières à condensation de 400 kW (Viessmann) avec chacune un brûleur à deux allures, n'y parvenait pas. La cascade de deux chaudières est en outre accompagnée d'une chaudière de 250 kW qui, à l'origine, ne servait qu'à l'approvisionnement de l'hôtel (chauffage et eau chaude). Entre-temps, la production d'eau chaude a été transférée sur les grandes chaudières afin de pouvoir arrêter complètement l'unité de 250 kW en été, lorsqu'elle n'est pas nécessaire pour chauffer l'hôtel nouvellement construit. La restructuration du réseau intervenue entre-temps a impliqué d'autres changements dans l'installation et le parc d'appareils. "Mais malheureusement, aucun des entrepreneurs ne s'est occupé de réajuster le transport de l'eau de chauffage en conséquence. Résultat : l'échangeur du rideau d'air situé à l'extrémité de l'une des branches ne recevait plus assez d'eau chaude.


La situation

Centrale de traitement d'air

Figure 1 : Alimentation d'une des trois centrales de traitement d'air. La pompe principale a entraîné la plus grande partie de l'eau d'alimentation directement dans le retour par le biais du bypass ouvert et l'a élevée.

Le schéma d'installation trouvé, avec une pompe principale, un mélangeur et une pompe de circuit de chauffage, s'intitule dans un article récent de l'EPF Zurich "Beimischschaltung mit Hauptpumpe und drucklosem Verteiler : Plusieurs groupes de chauffage". Dans le hall de ski de Neuss, le distributeur "sans pression" est remplacé par un distributeur limité à 1 m de colonne d'eau - une pression d'admission (régulation de la pression différentielle de la pompe de circulation à régulation électronique sur la valeur de consigne la plus faible) qui ne perturbe pas trop la caractéristique de régulation des vannes mélangeuses à trois voies.

Centrale de traitement d'air-avec-bypass-ouvert-Baunach

Figure 2 : Lorsque le bypass est ouvert, l'eau de chauffage circule en permanence, même en dehors du fonctionnement de la CTA.


Centrale de traitement d'air-avec-bypass-fermé-Baunach

Figure 3 : Bypass fermé.


Circuit de mélange

Figure 4 : La déclaration décisive dans la publication de l'EPF de Zurich est que dans le cas d'une commutation de mélange, il ne doit pratiquement pas y avoir de pression d'admission au niveau du mélangeur. Source : Source : www.vdf-online.ch/post/32-hydraulische-schal-tungen


"Le foyer se refroidissait", explique Georg Haaß, constructeur d'installations, en décrivant l'état des lieux. Il a transmis le problème à la société HG Baunach, située dans la ville voisine de Hückelhoven. Le chef de l'entreprise, Hans-Georg Baunach, qui a fait des études d'électrotechnique à l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle, avait déjà aidé l'entreprise artisanale dans le passé pour quelques travaux de rénovation délicats. Son entreprise est spécialisée dans les mesures hydrauliques, tant sous forme de conseils que de produits propres pour l'équilibrage du réseau : il y a près de vingt ans, elle avait développé et lancé sur le marché le robinet rendeMIX de Baunach. Il s'agit d'un mélangeur multivoies qui, grâce à sa section de dérivation interne, est en mesure d'équilibrer les différents débits massiques et de diriger ainsi le retour d'un circuit haute température vers un circuit basse température en tant que départ. Dans de nombreuses maisons individuelles, des radiateurs sont installés à l'étage dans les chambres d'enfants et les chambres à coucher, tandis que des serpentins d'un chauffage par le sol se trouvent sous la chape dans le salon au rez-de-chaussée. Les deux systèmes fonctionnent avec des volumes d'eau différents, de sorte qu'ils sont généralement conçus comme des circuits indépendants, chacun avec sa propre pompe, généralement en combinaison avec un inverseur hydraulique pour les appareils muraux. Mais cet investissement n'est qu'un des inconvénients du montage en parallèle.

L'astuce de la température de retour

La seconde réside dans l'affaiblissement de l'efficacité énergétique en raison de la température de retour élevée, supérieure à 40 °C, du circuit haute température. Celle-ci boycotte le principe de la condensation. Les modèles de ce type ne tiennent pas leur promesse de condenser la chaleur latente dans les gaz de combustion. Ils se privent ainsi de 10 à 15 % de rendement qu'une température de retour de 25 ou 30 °C permet de gagner. Une condensation insuffisante entraîne en outre des dépôts et de la corrosion sur l'échangeur de chaleur à condensation, ce qui entraîne des coûts d'entretien élevés et une panne prématurée. L'armature Rendemix, en revanche, met en réseau les radiateurs et les serpentins de plancher en un seul circuit, la pompe de la chaudière se chargeant d'alimenter les radiateurs. Comme elle dirige exclusivement le retour froid à basse température vers l'échangeur de chaleur à condensation, elle garantit l'effet d'économie promis. La dernière innovation de la maison Baunach porte le nom peu évocateur de limiteur de température de retour ou de vanne RTB. Cela ressemble à un élément de construction relativement statique.

En réalité, il s'agit d'une vanne thermostatique à réaction dynamique pour l'installation de retour, qui régule en permanence le débit à une température d'eau prédéfinie : Si le retour est trop chaud, il rétrécit la section, car les radiateurs n'ont manifestement pas besoin du débit momentané en raison de températures trop élevées dans les pièces. Si la température de retour baisse au-delà de l'écart réglé, davantage d'eau de chauffage doit circuler - le RTB commandé par capteur augmente l'ouverture de la vanne. Une circulation minimale définie garantit qu'il n'y a pas de blocage dû à la température ambiante. La vanne se charge donc automatiquement de l'équilibrage hydraulique et a pour cela la bénédiction de la KfW. Celle-ci prescrit l'adaptation de la technique d'écoulement aux besoins dans le cadre de l'équilibrage hydraulique comme condition pour l'obtention de subventions lors de mesures de modernisation. Dans le hall de ski de Neuss, pour le spécialiste en hydraulique Hans-Georg Baunach, un mauvais réglage de la pompe ou de la vanne était évident. Pour lui, il était inconcevable que les quelque 1.000 kW disponibles ne contiennent plus de chaleur pour le rideau d'air chaud, même si l'eau devait jusque-là se faufiler dans quelques trains de tuyaux tortueux.

HG-Baunach-Georg-Haaß-Armin-Schrills

Photo 2 : Discussion sous le rideau d'air : Siegfried Gehler, Haaß Haustechnik (de gauche à droite) ; Armin Schrills, Haustechnik Skihalle Neuss ; Georg Haaß, Haaß Haustechnik ; Hans-Georg Baunach, Sté HG Baunach GmbH & Co. KG (de droite à gauche).

L'augmentation de la puissance des chaudières a été la première solution envisagée. Mais le goulot d'étranglement était la conduite de gaz naturel DN 80, qui est déjà saturée par les chaudières installées. Le service technique du hall de ski était de toute façon sceptique quant à un générateur de chaleur supplémentaire ou nouveau et plus grand. Les quelques kilowatts destinés au foyer ne pouvaient effectivement pas pousser la cascade au-delà de ses limites.

Circulation d'eau sans transport de chaleur

Les experts ont parcouru les chaînes là où c'était possible. Les installations centrales sont réparties dans plusieurs locaux techniques. L'un d'entre eux abrite le collecteur principal et la pompe principale DN 65. Celle-ci alimente trois installations de traitement d'air : dans le hall de ski, dans l'espace gastronomique et dans la cuisine, toutes trois avec leur propre mélangeur, leur pompe et leur vanne de dérivation en amont avec les niveaux de réglage 1 à 10. Les ingénieurs ont remarqué un écart relativement faible. "Cela indiquait un gaspillage hydraulique, que la pompe principale faisait circuler des masses d'eau qui n'effectuaient aucun transport de chaleur - 60/55 °C par jour froid, cela ne devait pas être possible", se souvient Hans-Georg Baunach. Bien sûr, lui aussi n'avait pas d'explication spontanée. Jusqu'à ce que le spécialiste en hydraulique, plus par essai que par constatation, ferme quelques pièces plus loin les vannes de dérivation en amont des trois mélangeurs pour les trois installations de traitement de l'air et règle simultanément la pompe principale sur la pression différentielle constante la plus faible possible (1 m CE). Pour constater avec surprise que les dérivations entre l'aller et le retour étaient complètement ouvertes. "Malheureusement, ces gaspillages hydrauliques se cachent presque régulièrement dans les grandes installations encombrées. Comment peut-on les découvrir ? Tant que tout est chaud, personne ne réclame. Ici, à Neuss, on nous a appelés uniquement parce que le foyer se refroidissait et non à cause d'une consommation qui éveillait les soupçons". La "réparation" a coûté l'investissement d'une seule matinée de travail.

Bien entendu, la complication était due au problème de base de nombreux chauffages, à savoir l'hydraulique. Les éléments suivants n'étaient pas ou plus corrects : le bypass date de l'époque où l'on installait des pompes de circulation à puissance constante. Il devait réduire la pression d'admission au niveau des mélangeurs afin d'harmoniser la différence de pression et la courbe caractéristique. Il faisait partie de l'état de l'art il y a 20 ans. Mais les pompes centrifuges actuelles, dont la puissance dépend de la pression différentielle, le rendent superflu. Dans le cas du hall de ski de Neuss, il a eu pour conséquence que la pompe principale fournissait 4 ou 5 m3/h d'eau de chauffage, que les pompes de circulation des trois installations de traitement de l'air en tiraient leurs besoins en chaleur et que le grand reste de 3 ou 4 m3/h retournait directement dans le circuit de retour sans transporter de chaleur, augmentait sa température à un niveau élevé et revenait ainsi à la chaudière.

20.000 euros pour une matinée

Pompe de la salle de ski de Neuss

Photo 3 : La nouvelle pompe crée le volume.

Le rideau d'air situé à l'extrémité du réseau, qui ne disposait pas de sa propre pompe d'aspiration, devait se contenter de ce qui lui parvenait encore. Cela ne représentait qu'une fraction des 20 kW demandés. Ni le volume ni la température ne suffisaient. En effet, en raison des masses d'eau en circulation, la chaudière ne pouvait pas atteindre une température de départ supérieure à 60 °C environ. Sa puissance disparaissait principalement dans l'accélération de la masse d'eau Q qui circulait inutilement dans les bypass, alors que les échangeurs de chaleur du rideau d'air chaud voulaient être commandés à 70 °C. Haaß et Baunach ont donc fermé les sections de compensation et réduit la pression différentielle sur la pompe principale de 5 m CE à une pression quasi nulle (1 m CE). Ils ont donc transféré la régulation du débit des installations de traitement de l'air sur leurs propres pompes de mélange.

Comme prévu, l'écart est passé de 60/55 °C à 70/45 °C en peu de temps. Avec ce premier effet, la TGA remplissait donc l'une des conditions nécessaires au bon fonctionnement du rideau d'air chaud. Mais il manquait encore du volume en raison de la réduction de la pression d'admission. Les techniciens du bâtiment ont donc vissé une pompe d'aspiration supplémentaire dans la conduite de chauffage menant à l'entrée du hall de ski. L'installation du rideau d'air fonctionne depuis sans réclamation. Mais l'essentiel de l'étape 1 n'est pas encore dit. Mot-clé : gaspillage hydraulique - cinq mois après l'intervention, le service technique annonçait : "Le rideau isole la zone d'entrée de l'air extérieur sans aucune gêne. Maintenant, avec le recul, c'est presque un effet secondaire. Selon nos données, nous économisons du gaz naturel avec le nouveau système hydraulique 20 %". Pour un approvisionnement de 2,7 millions de kWh par an et 4 ct/kWh, cette réduction devrait se chiffrer entre 20 000 et 25 000 euros : Avec l'équilibrage, Baunach et Haaß n'avaient pas seulement couvert les besoins en chaleur du rideau d'air chaud, ils avaient également optimisé durablement l'exploitation du réseau dans son ensemble.

En quelques gestes seulement. Certes, les chiffres ne sont pas corrigés des conditions météorologiques, mais ils sont valables pour des périodes identiques dans les années de comparaison. Ils coïncident en outre avec les résultats d'un vaste projet mené il y a quelques années, auquel participaient l'école supérieure spécialisée de Wolfenbüttel et le groupe de recherche Praxisnahe Berufsausbildung de l'université de Brême, qui se contentait de mettre de l'ordre dans l'hydraulique d'une centaine de maisons d'habitation et de comparer la consommation avant/après : là aussi, les coûts de chauffage ont baissé en moyenne de 20 %.

Manteau neigeux Skihalle Neuss

Figure 4 : le manteau neigeux se prête à l'accumulation du froid

Niveau de rénovation 2

Production d'eau chaude sanitaire

Figure 5 : Production d'eau chaude.

Mais dans l'installation de Neuss se cache un autre énorme potentiel d'économie, au-delà des pertes (arrêtées) de l'hydraulique. C'est là qu'intervient la société Etanomics Service GmbH. Cette deuxième partie de la description des conditions dans le hall de ski de Neuss contient, en tant qu'étape d'assainissement 2, la véritable incitation pour les planificateurs, les constructeurs d'installations et surtout pour les exploitants de grands bâtiments à ne pas se fermer à une prestation de service appelée "test composite", aussi bien pour les nouvelles constructions que pour les modernisations et les assainissements. En principe, il s'agit simplement d'accompagner la mise en service avec les yeux du client, c'est-à-dire avec les yeux du maître d'ouvrage ou d'un bureau d'études prévoyant.


Comment procède Etanomics...

Pourquoi le monitoring

Pourquoi le monitoring ?

Thomas Maintz explique : "Prenons un objet modèle. Il s'agit d'un projet de construction neuve pour la fabrication d'appareils optiques dans des conditions de salle blanche. Que fait l'ingénieur spécialisé ? Il travaille sur les phases de prestations selon HOAI, avec une estimation des coûts, un cahier des charges, un appel d'offres MSR et doit en principe réfléchir à toutes les fonctions. Mais en règle générale, il ne sait pas exactement quelle énergie sera utilisée par la suite : Fabriquer des appareils de mesure dans des conditions de salle blanche - quels sont les besoins en chaleur et en froid ? Le projet ne repose pas sur autre chose qu'une estimation théorique. Nous proposons donc un complément au HOAI. Nous examinons des sites de production similaires, nous y enregistrons les flux de fluides, nous les superposons à la planification et nous la corrigeons éventuellement en raison d'éventuelles divergences.

Avantage du test composite

Avantage du test composite

Dans la phase précédant la mise en service et pendant celle-ci, il est encore possible de modifier certains éléments. Plus tard, tout devient très coûteux. Nous établissons de tels bilans grâce à nos analyses et nous vérifions la bonne mise en œuvre de la planification grâce à notre test d'interconnexion". Thomas Maintz secoue la tête lorsqu'il parle de son expérience avec les centrales de cogénération. "Qui se soucie de la définition du point de bivalence, du moment où le deuxième générateur de chaleur, la chaudière, doit se mettre en marche. Qui dimensionne correctement les accumulateurs de manière à ce que la stratification ne soit pas perturbée à tous les points de fonctionnement ?

En février, nous avons eu affaire à des centrales de cogénération qui soit ne fonctionnaient pas, soit avaient des cycles permanents. Notre travail consiste à examiner de tels problèmes hydrauliques ou à les éliminer d'emblée. Un petit détail, mais non des moindres, est que la vitesse d'entrée dans les accumulateurs à stratification ne doit pas dépasser 0,1 m/sec. Une vitesse plus élevée brise la stratification. Si l'eau se mélange, la capacité de l'accumulateur est divisée par deux ou se réduit encore plus. Cela signifie que le débit doit être réduit en conséquence. Sinon, la centrale de cogénération n'aura rien à faire. Nous nous penchons sur toute plausibilité dans le fonctionnement des générateurs de chaleur et de froid dès que son élucidation permet d'espérer des avantages en termes d'efficacité et de réduction des coûts énergétiques".


Mais ces yeux se concentrent sur des conditions et des processus que la planification n'avait pas envisagés ou qui n'étaient pas encore connus comme facteurs d'influence lors de la conception.

Échangeur de chaleur à condensation

Figure 6 : il y aurait de la place pour un échangeur de chaleur à condensation.

Pour ne pas laisser cette phrase aussi nébuleuse : On ne sait pas forcément dès la phase de planification qui sera plus tard le fournisseur d'énergie. On ne sait pas non plus comment se présenteront l'offre et la demande d'énergie en temps réel au cours de la journée. On se basera sur une courbe de charge habituelle, mais pas sur les conditions éventuellement différentes d'un objet spécifique. Par exemple, un fournisseur d'énergie régional qui dessert principalement des bureaux et des clients administratifs pourrait exiger un tarif élevé pendant la journée et, de manière atypique, un tarif bas le soir. Par conséquent, les systèmes de contrôle et d'installation devraient remplir les accumulateurs le soir, c'est-à-dire y transférer la partie des courbes de charge qui peut être déplacée après les heures de bureau. Cela ne permet certes pas d'économiser de l'énergie - point sur lequel la planification avait mis l'accent - mais de l'argent, ce qui intéresse encore plus les commerciaux du donneur d'ordre.

Le temps comme produit

Compresseurs de réfrigération

Figure 7 : 450 kW de froid provenant des compresseurs frigorifiques.

L'entreprise Baunach avait déjà fait appel aux experts d'Etanomics pour des objets précédents. Leur savoir-faire repose sur l'expérience acquise dans le cadre d'un grand nombre de grands projets. "Lorsque nous sommes appelés, nous trouvons en général toujours quelque chose à optimiser. Tout d'abord, nous nous concentrons sur les interventions qui coûtent peu, qui ne demandent donc pas d'investissement technique. Nous appelons la première étape 'Boussole énergétique'. Nous demandons entre autres au client de nous fournir des données (courbes de charge) qui sont simplement mises à disposition par le fournisseur d'énergie et nous les convertissons en une analyse de la courbe de charge. Nous en déduisons les mesures recommandées, mais aussi les questions qui attendent des réponses. Nous invitons ensuite les personnes concernées à un atelier chez l'exploitant de l'installation, discutons des différents complexes et résumons le résultat en une liste de choses à faire classées par ordre de priorité du ténor. "La première chose à faire est de prendre les mesures qui ne nécessitent pas d'investissement significatif, puis celles qui nécessitent des transformations", explique Thomas Maintz, l'un des ingénieurs-conseils d'Etanomics Service GmbH, pour décrire le modèle "Boussole énergétique" (voir l'encadré "Comment procède Etanomics ...").

Le complexe de Neuss, comme beaucoup d'autres bâtiments, consomme beaucoup d'électricité. Pour les experts en énergie, la priorité est donc d'économiser de l'électricité (et des coûts). Pour obtenir la transparence nécessaire, ils installent des équipements de mesure pendant une période adaptée, enregistrent les courbes de charge des machines et des consommateurs et déterminent sur place, à l'aide des courbes de charge, dans quelle mesure des déplacements de charge sont possibles. Dans la halle de ski, il est impératif d'examiner individuellement les différents compresseurs frigorifiques afin de déterminer les pics de consommation et de bénéficier d'une réduction en cas d'"utilisation atypique du réseau", et d'enregistrer les durées de fonctionnement et les points de mise en marche dans le but d'élaborer un calendrier qui réduise au minimum le fonctionnement en parallèle. Une gestion de l'énergie et de la charge. La couche de neige de près de 0,5 m d'épaisseur fait en effet office d'énorme réservoir de froid. L'équilibrage des cycles de régulation et l'égalisation des différentes périodes de fonctionnement recèlent certainement un immense potentiel de réduction des pics. Etanomics ne veut pas donner d'estimation approximative du montant. On ne pourra en dire plus qu'à l'issue d'un atelier avec des collaborateurs des services techniques et administratifs, car il faut connaître les processus d'exploitation exacts et leurs priorités - et cet atelier fait partie du deuxième volet du "Compas énergétique". Mais il devrait s'agir de plus de 10.000 euros.


Cas parallèle DTTZ Düsseldorf

Lorsque, après plusieurs mesures complémentaires dans le centre allemand de tennis de table DTTZ à Düsseldorf, un nouveau système de ventilation et de climatisation est finalement venu s'ajouter à l'installation TGA, les 120 kW supplémentaires chargés ont apparemment dépassé la réserve de puissance de la chaudière existante. En guise de première solution d'urgence, un accumulateur plus grand que le réservoir de 1 500 l installé aurait permis d'atténuer la pointe de puissance et de couvrir ainsi au moins une partie de l'augmentation, mais la place manquait pour cela dans le local technique déjà surchargé.

rMIX-Mélangeur-au-DTTZ

rMIX-Mixer au DTTZ

Dans un premier temps, le générateur de chaleur n'a pas eu d'autre choix que d'étaler un manque. Hans-Georg Baunach et le bureau d'études IAS Halbrügge se sont donc penchés sur le système hydraulique et ont découvert un potentiel qui réduisait la consommation et la puissance demandée de 30 %, rendant ainsi superflue une augmentation de la chaudière. Premièrement, à l'aide des mélangeurs Rendemix, ils ont pris le retour des panneaux rayonnants du hall dont la température est supérieure à 45 °C directement pour le départ de différents circuits basse température. Deuxièmement, ils ont équipé le réservoir d'une charge et d'une décharge à deux zones à l'aide de ce type de mélangeur - et ont ainsi doublé sa capacité. "Avec le chargement et le déchargement à deux zones, nous prélevons d'abord l'eau chaude du milieu pour un grand nombre de consommateurs, avant d'accéder à la précieuse eau chaude de la zone tampon supérieure et de la refroidir. En d'autres termes, les branches du circuit haute température mettent ici aussi leur retour à la disposition des raccords du milieu en tant que départ. La capacité utile du tampon a ainsi exactement doublé", explique Hans-Georg Baunach pour expliquer le succès de la mesure.


La gestion de la charge est recommandée

Élimination de la chaleur perdue par les tours de refroidissement

Figure 8 : Élimination des rejets thermiques par des tours de refroidissement.

Une gestion de la charge porte ses fruits à deux égards. Premièrement, elle permet de réduire la pointe et donc les frais de mise à disposition de la charge commandée en électricité et en gaz (voir l'encadré "Des pointes et des périodes coûteuses"). Deuxièmement - et la couche de neige accumulant le froid pourrait être déterminante - l'analyse ou la gestion énergétique adaptée ouvre, comme nous venons de le voir, la possibilité de prétendre à une réduction de la rémunération pour l'utilisation du réseau. C'est le cas si l'on parvient non seulement à abaisser le pic, mais aussi à retirer une partie de la consommation des heures de pointe et à la transférer aux heures creuses. La rémunération du réseau pour la mise à disposition et le transport de l'électricité représente environ 25 % des coûts de l'électricité.

Conformément au § 19 de l'ordonnance sur la rémunération du réseau électrique (StromNEV), certains consommateurs finaux ont toutefois le droit d'obtenir de l'exploitant local du réseau des rémunérations individuelles d'utilisation du réseau moins élevées. Par exemple en cas d'"utilisation atypique du réseau". Celle-ci existe lorsque la charge maximale prélevée en période de charge élevée est inférieure d'au moins 30 % dans le domaine de la basse tension et de 20 % dans le domaine de la moyenne tension à la charge maximale prélevée en période de charge secondaire. Donc : 1.000 kW en général, mais seulement 700 ou 800 kW en période de charge élevée. Les plages horaires correspondantes doivent être publiées par le gestionnaire de réseau pour sa zone de desserte. Pour cela, il suffit de googler le terme "utilisation atypique du réseau" ainsi que la raison sociale de son gestionnaire de réseau. Ce privilège se justifie par le fait que ces clients, en raison de leur comportement de consommation particulier, amortissent la mise à disposition d'électricité et apportent ainsi une contribution individuelle à la réduction ou à la prévention des coûts de réseau. Westnetz GmbH est l'exploitant du réseau de la piste de ski couverte de Neuss. La rémunération pour l'utilisation du réseau s'élève à environ 80 euros/kW et par an. Si l'on parvient à se contenter de 20 % d'électricité en moins à certaines heures par rapport à l'achat maximal aux heures creuses, il est possible d'économiser plusieurs milliers d'euros.


Périodes et pics coûteux

Où se cache la rémunération du réseau/les coûts de mise à disposition dans le tarif d'électricité ? Comme chacun sait, le prix de l'électricité du fournisseur d'énergie se compose d'une part pour la quantité d'électricité effectivement achetée (prix de travail) et d'un forfait (prix de base). Le prix de base se compose à nouveau de plusieurs postes. Outre les taxes et les frais administratifs fixés par l'État, le "prix de la puissance" en fait partie en tant que composante variable. Ce prix de la puissance comprend les rémunérations pour l'utilisation du réseau. Celles-ci dépendent à leur tour de la puissance maximale annuelle sollicitée, c'est-à-dire de la pointe absolue de consommation, ainsi que de la tension (basse tension, moyenne tension). Qui saisit la pointe ? L'exploitant du point de mesure, si l'entreprise consomme plus de 100.000 kilowattheures (kWh) d'électricité par an. A partir de cette valeur, il mesure la consommation d'électricité toutes les 15 minutes à l'aide d'un compteur électrique relevable à distance (mesure de puissance enregistreuse, en abrégé : RLM). Les différentes valeurs mesurées permettent d'établir la courbe de charge, c'est-à-dire le comportement de consommation du client au fil du temps.

Le quart d'heure de l'année où la consommation d'électricité est la plus élevée détermine donc la rémunération du réseau. Celui qui se contente d'un maximum de 800 kW pendant 8 759 heures par an, mais qui a malheureusement eu une seule fois besoin de 870 kW pendant 20 minutes au cours de la 8 760e heure, paie, en supposant une mise à disposition de 100 euros/kW, 80 000 euros pour les 800 kW pendant 8 759 heures et 40 minutes - plus 7 000 euros pour 20 minutes de 70 kW. Plus les frais de consommation supplémentaires de peut-être 5 euros pour les 20 minutes. A Neuss, le fournisseur Westnetz GmbH demande environ 80 euros/kW de frais de réseau. Un écart involontaire de plus 100 kW en un seul quart d'heure sur une moyenne de 1.200 kW mis à disposition par an coûte donc déjà 8.000 euros au centre de ski. Il vaut donc la peine d'y regarder de plus près et de réfléchir à une gestion de la charge ou au moins à un délestage.


Skihalle-Neuss-vue de l'extérieur

Figure 9 : la construction métallique surélevée débouche au niveau du sol sur une dalle en béton avec protection contre le gel. C'est l'eau de chauffage de la chaudière qui s'en charge. La meilleure alternative est ici l'utilisation de la chaleur résiduelle.

Chaleur perdue dans le hall de ski de Neuss

Mais le trésor en jachère, bien plus important, se cache dans un espace séparé en tôle d'acier sous la structure de la pente de ski. L'expert en énergie Maintz pose sur la table le graphique de la halle de ski de Neuss. Côté électricité, les trois machines frigorifiques de 150 kW chacune, ainsi que les autres petits et gros consommateurs du site, tirent en moyenne 750 kW en permanence. Côté gaz, la consommation a oscillé entre un maximum de près de 1 000 kW en février 2016 et un minimum de 100 kW en juillet 2016. "La courbe de charge relativement constante pour l'électricité, avec parfois de fortes variations au cours de la journée, s'explique par le besoin permanent des compresseurs frigorifiques pour la couche de neige. Celui-ci n'est guère soumis à l'influence des conditions météorologiques, à l'exception d'une consommation légèrement plus élevée lorsque les températures extérieures sont élevées. Les fluctuations de la consommation de gaz de chauffage s'expliquent naturellement par l'influence des conditions météorologiques. Mais ce qui est frappant, c'est de savoir pourquoi la consommation de gaz est relativement élevée, alors que les compresseurs frigorifiques, avec leur puissance électrique de 450 kW, fournissent environ 1.000 kW de chaleur perdue. Que se passe-t-il avec cette chaleur perdue ? Rien !

Les compresseurs jettent d'énormes quantités de chaleur (perdue) en chauffant l'air extérieur via deux centrales de refroidissement par évaporation. Pourtant, une conduite de chaleur de proximité pourrait transporter l'énergie de chauffage vers un grand nombre de consommateurs à basse température et permettrait probablement d'économiser 80 pour cent de la consommation de gaz". Et d'ajouter : "Mais même si nous n'utilisions qu'une partie de la chaleur perdue pour produire de l'eau chaude via des stations d'eau fraîche pour la cuisine et les sanitaires, au lieu de passer par une chaudière et un ballon de stockage : la facture annuelle affiche tout de même 2 700 MWh de gaz naturel, pour le chauffage et l'eau chaude. Si l'on considère 15 % pour les douches et les robinets, soit 400.000 kWh ou 16.000 à 20.000 euros, une conversion partielle devrait être amortie au bout de quelques années. Ou éventuellement un échangeur de chaleur à condensation derrière les chaudières - comme nous l'avons dit, nous parlons de 2,7 millions de kWh de gaz naturel et de 800 à 1.000 kW de chaleur résiduelle. Il y aura certainement un retour sur investissement". Les réseaux de chaleur de proximité ne coûtent cher qu'au premier abord. Il est possible de trouver des subventions importantes via le Bafa ou la KfW, à condition d'élaborer un concept concluant.

La meilleure solution

Mais les spécialistes croient encore plus à la rentabilité de la grande solution : transformer l'ensemble de la distribution en une utilisation de retour, intégrer une injection de chaleur provenant de l'installation frigorifique et plaquer à l'ensemble une gestion de la charge. Cela doit être rentable. On pourrait ainsi constituer une réserve plus que suffisante pour les extensions prévues dans l'espace de loisirs. Thomas Maintz et Hans-Georg Baunach rappellent que le hall de ski de Neuss n'est pas un cas isolé. "Elle est plutôt typique d'une multitude d'installations inefficaces, dont les exploitants ne savent même pas combien d'argent ils gaspillent inutilement chaque jour, chaque mois et chaque année".

www.baunach.net

www.etanomics.com

www.allrounder.de

Téléchargez l'article spécialisé au format PDF

Skihalle-Neuss-Économies de plusieurs milliers d'euros


Baunach