Valorisation des eaux profondes: Hydro-cooling (ou Sea Water Air Conditioning, ou Cooling), Autres applications VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 1 A ▏État de l’art mondial B ▏Faisabilité et contexte insulaire C ▏Autres applications VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 2 A Etat de l’art mondial ! ► ► ► ► ► ► Fonctionnement d’un SWAC Europe Asie Amérique Océanie Afrique VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 3 A Etat de l’art Fonctionnement d’un SWAC Un système d’air conditionné utilisant des eaux profondes marines • • • • • Bâtiments Pompage d’eau profonde en mer à une température comprise entre 4 et 6°C ! Station de refroidissement Échange de chaleur via un fluide circulant Océan 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 Chaud Froid Réseau de distribution d’eau glacée Canalisation de retour d’eau de mer chaude Tuyau de distribution d’eau de mer profonde ! Le rendement de l’installation peut être amélioré avec la mise en place d’un chiller à la place de l’échangeur de chaleur Eléments forts : Bâtiments Bâtiments Bâtiments Rejet Sea Water Air Conditioning [SWAC]: A Cost Effective Alternative Echangeur de chaleur Apport profond froid Pompe Distribution eau glacée Ressource inépuisable, économie d’énergie significative ma kai VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 4 « 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 A Etat de l’art Etat de l’Art EN EUROPE : ! Peu de valorisation de la ressource en eau profonde de manière générale Eléments forts : Seul Bora Bora revalorise les eaux profondes pour des activités de thalassothérapie et de cosmétique. Pays Suède Projet SWAC opérationnel : OUI / NON Utilisation • Stockholm • Oui Air conditionné bâtiment, Pays-Bas • Zuidas (Amsterdam) • Oui Air conditionné bâtiment, Finlande • Esbo • Non N/C • Oui • Oui • Oui Air conditionné bâtiment : •Hôtel Hilton/Takau Plazza •Hôtel Intercontinental •Hôtel The Brando. France (Polynésie • Papeete (Tahiti), Française) • Bora Bora, • Tetiaroa (Archipel de la Société). VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 5 A I Chapitre A Etat de l’Art EN AMERIQUE Noter également LSC (Lake Source Cooling) Eléments forts : Longévité de l’installation à Halifax (2002) Pays ! Canada ! ! USA Projet SWAC opérationnel : OUI / NON Utilisation • Toronto (Lac Ontario) • • Halifax • Oui • • Oui • AC quartier financier de Toronto • • Climatisation immeubles de bureaux • Université de Cornell • Oui • Université d’Harvard • • Saint Paul. • Oui • • Oui • Climatisation de locaux • • Climatisation de locaux • • Climatisation de locaux ! ! ! ! ! ! ! ! ! VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 6 A I Chapitre A Etat de l’Art EN OCEANIE Avec valorisations de l’eau froide profonde : Hawaï (NELHA (Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority), 40 entreprises exploitantes) Eléments forts : Les multiples sources de revalorisation en eau profonde pour Hawaï Pays Australie Projet SWAC Opérationnel : OUI / NON Utilisation Opéra de Sydney • Oui Air conditionné Guam Guam • Non • Hawaï • • • NON (en construction) • OUI • N /C Nombreuses • Eau potable • Aquaculture • Produits d’aquarium • Restauration environnementale • Pharmaceutique Honolulu (HSWAC) NELHA N /C VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 7 A I Chapitre A Etat de l’Art EN ASIE Eléments forts : Revalorisation pour Taïwan Pays Japon Projet SWAC opérationnel : OUI / NON Utilisation • Toyama, kochi, okinawa, shizuoka • Oui Chauffage et climatisation de l’immeuble « Osaka Nanko Cosmo square ». Corée du Sud • • Goseong Busan • • Oui Oui • • Taiwan • Hualian, Taitung, et Yilan. • Oui Air conditionné pour le milieu urbain, aquaculture, boisson, sel Qatar • Lusail City • Non Air conditionné en milieu urbain ! N /C Climatisation des Bâtiments de l’International Exchange and Cooperation Center VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 8 A I Chapitre A Etat de l’Art EN AFRIQUE Eléments forts : Quelques projets bien avancés Pays Egypte Projet SWAC Opérationnel : OUI / NON Utilisation • Région de SahlHasheesh. • 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 VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 9 B Faisabilité en contexte insulaire ! Identification du potentiel ► Approche technique ► Impacts environnementaux ► Approche économique ► VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 10 B Faisabilité en contexte insulaire Identification du potentiel 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, ADEM E Février Eléments forts : Le contexte insulaire est particulièrement propice à l’implantation de SWAC: accès privilégié aux eaux profondes EDF SEI VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 11 B Faisabilité en contexte insulaire Identification du potentiel La Réunion De forts potentiel dans les DOM COM Rapport de la mission d'étude sur les énergies marines renouvelables Guadeloupe Corse ED F SE I DP I Eléments forts : Efficace pour la climatisation à grande échelle, Pas adapté pour les besoins de froid inferieurs à 1,5 MW (équivalent clim de 300 pièces) Martinique • ! En vert les zones de fort potentiel, VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 12 B Faisabilité en contexte insulaire Impacts environnementaux 1/2 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, ! Ho tel Re so rt Tet iar oa (T ahi ti) Od ew a Acceptabilité de la population, Eléments forts : 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. VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 13 B Faisabilité en contexte insulaire Impacts environnementaux 2/2 Efficacité énergétique • • • Permet d’écrêter les pointes de charge sur le réseau électrique :effacement de 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). A D E M E Eléments forts : 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. 3 2 1 BON A AMELIORER BLOQUANT VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 14 B Faisabilité en contexte insulaire Approche technique 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 flux, des dimensions des canalisations… ! Possibilité d’installer un stockage d’eau froide Eléments forts : Encore peu de projets existants, les REX devraient aider à appréhender les difficultés pour les prochaines installations So ur ce : O D E W A VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 15 Approche Économique 1/3 B Faisabilité en contexte insulaire Paramètres de diagnostic rapide de rentabilité économique •Un fort besoin en climatisation sur toute l’année, par exemple, en région tropicales ou équatoriales ! coûts de production du kWh électriques élevés ! Un potentiel identifié intéressant ! •Des • •La construction d’un réseau de froid et le raccordement de grands consommateurs (économie d’échelle) et complexité du réseau de distribution, ! ! •Distance •Taille à la côte, de l’unité de climatisation (économie d’échelle) Rentabilité économique intrinsèque au contexte Eléments forts : Rentabilité économique intrinsèque au contexte VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 16 Approche Économique 2/3 B Faisabilité en contexte insulaire Chaine de valeur mak ai Rentabilité économique intrinsèque au contexte Eléments forts : 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 VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 17 B Faisabilité en contexte insulaire Approche Économique 3/3 Comparaison avec les systèmes d’AC traditionnels Comparaison relative des coûts SE A W AT ER SO UR CE C O OL IN G FO R AI R C O ND ITI O NI N G C O M M ER ICI AL BU IL DI N GS •Un coût d’investissement presque deux fois plus élevé ! opérations de maintenance à faible coût !Des couts d’exploitation restreints à la consommation •Des • 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) Coût du capital Eléments forts : Comparaison relative des coûts Coût de Coût maintenance d’exploitation Climatisation à eau naturelle froide Système de refroidissement conventionnel VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 18 C Autres applications VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 19 C Autres applications Valorisation des eaux profondes autre que thermique Projet de valorisation Exemple d’application Sites de développement Hawaï Potabilisation Canada Corée du Sud Hawaï Aquaculture Japon Taiwan Japon Agriculture à basse température Taiwan Hawaï Alimentation Japon Corée du Sud Taiwan Produits d’aquarium Eléments forts : Amélioration de la rentabilité des projets, Développement de la recherche, Emploi local Restauration environnementale Pharmaceutique Hawaï Hawaï Taiwan Hawaï Taiwan Thalassothérapie Bora-Bora Cosmétique Bora-bora Refroidissement industriel Canada Production d’électricité Eg is Corée du Sud Taiwan VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 20 Contact 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 VALORISATION DES EAUX PROFONDES 07 / 05 / 2014 21