La nécessité de trouver des solutions qui permettent non seulement de réduire les coûts, mais aussi de minimiser l’impact sur l’environnement, a poussé l’industrie à envisager des alternatives plus efficaces. Dans ce contexte, les tours de refroidissement traditionnelles et le cycle hygroscopique innovant (HCT) apparaissent comme deux approches distinctes qui méritent une analyse approfondie.
La question qui se pose est la suivante : lequel de ces systèmes offre les plus grands avantages en termes de coûts d’exploitation et de maintenance ?
Cet article compare les deux technologies et montre comment le cycle hygroscopique peut offrir des avantages économiques en réduisant considérablement l’exploitation et la maintenance des installations. Le cycle hygroscopique se positionne donc comme une option attrayante pour ceux qui cherchent à optimiser leurs ressources sans compromettre leur engagement en faveur de l’environnement.
Coûts d’exploitation et d’entretien des tours de refroidissement
Les tours de refroidissement sont des équipements conçus pour abaisser la température du milieu en dissipant la chaleur dans l’environnement par refroidissement adiabatique. L’une des principales utilisations dans les processus industriels est le refroidissement de l’eau de refroidissement. Dans les centrales électriques, l’eau de refroidissement est utilisée pour condenser la vapeur d’échappement des turbines à travers un échangeur de chaleur sans contact direct entre les deux. Bien qu’efficace, ce procédé est associé à plusieurs coûts :
Frais d’installation
L’installation d’une tour de refroidissement implique un investissement initial élevé. Celui-ci comprend le coût de la structure, des systèmes de pompage, de la tuyauterie et de l’équipement auxiliaire. En fonction de la taille et de la capacité, cette dépense peut varier.
2. Frais de fonctionnement
Les coûts d’exploitation des tours de refroidissement comprennent
- Consommation d’énergie : la principale consommation électrique des tours de refroidissement est due au pompage continu de l’eau et au fonctionnement des ventilateurs. À ces consommations électriques s’ajoutent les consommations de l’installation de traitement nécessaire pour adapter l’eau aux normes de qualité requises dans les tours de refroidissement. Ces consommations d’électricité sont importantes et dépendent fondamentalement de la qualité de l’eau de départ et du système de traitement choisi.
- Consommation d’eau : les tours de refroidissement utilisent le phénomène de refroidissement adiabatique pour réduire la température de l’eau de refroidissement, et l’eau est perdue au cours de ce processus sous forme de vapeur. Outre les pertes par évaporation, une série de cycles de vidange est également nécessaire pour éviter la concentration des minéraux. En raison de l’évaporation et du drainage, les tours de refroidissement nécessitent de grandes quantités d’eau, ce qui entraîne des coûts considérables dans les régions où les ressources en eau sont limitées.
3. Frais d’entretien
L’entretien des tours de refroidissement est d’une grande importance, car il permet d’assurer leur fonctionnement optimal et de prévenir les problèmes opérationnels. Ces coûts comprennent
- Nettoyage et désinfection : Les tours peuvent accumuler des sédiments, des biofilms et d’autres contaminants, ce qui nécessite un nettoyage régulier. À cette fin, l’utilisation d’additifs tels que les biocides est d’une importance vitale pour maintenir une qualité d’eau adéquate et empêcher la croissance de certains micro-organismes, y compris les légionelles.
- Analyse de la qualité de l’eau : conformément à la réglementation environnementale, il est nécessaire d’effectuer des tests et des analyses périodiques de l’eau de refroidissement pour s’assurer de l’absence de micro-organismes pathogènes. Cela implique un coût qui comprend, entre autres, la collecte d’échantillons avec l’équipement approprié, le transport des échantillons jusqu’au laboratoire et l’étude ultérieure dans des laboratoires certifiés suivant les protocoles correspondants.
- Reparaciones: Los componentes de las torres, como bombas y ventiladores, pueden fallar y necesitar reemplazo, lo que incrementa los gastos. Además, los ventiladores utilizados en las torres de refrigeración suelen ser de gran tamaño, lo que dificulta los reemplazos considerablemente, siendo necesario un mayor número de operarios durante el recambio y la ayuda de medios de elevación.
4. Impact sur l’environnement
L’utilisation intensive de l’eau et la possibilité de rejeter des produits chimiques de traitement de l’eau représentent un coût environnemental que de nombreuses entreprises doivent prendre en compte. En outre, les tours de refroidissement peuvent être responsables de la pollution de l’eau si leurs rejets ne sont pas correctement traités, ce qui peut entraîner des pénalités et des amendes.
Comparaison avec le cycle hygroscopique (HCT)
Le cycle hygroscopique, développé par Francisco Javier Rubio Serrano et l’entreprise IMASA, représente une alternative innovante aux tours de refroidissement. Dans ce qui suit, nous analyserons les coûts d’exploitation et de maintenance de cette technologie.
Frais d’installation
Le coût d’installation de l’HCT peut être compétitif par rapport à celui des tours de refroidissement, surtout si l’on considère que ce système peut être intégré dans des installations existantes sans modifications structurelles importantes.
2. Frais de fonctionnement
Le cycle hygroscopique présente plusieurs avantages en termes de coûts d’exploitation :
- Efficacité énergétique : le HCT a un rendement électrique net égal ou supérieur à celui des tours de refroidissement, ce qui se traduit par une consommation d’énergie plus faible. Sa conception lui permet de fonctionner à des températures ambiantes supérieures à 25°C sans que la pression de condensation n’augmente de manière significative comme dans d’autres technologies sèches telles que les condenseurs à air (ACC), optimisant ainsi l’efficacité énergétique et la quantité d’énergie produite annuellement.
- Élimination de la consommation d’eau: l’un des principaux avantages de l’HCT est qu’elle élimine complètement le besoin d’eau de refroidissement. Cela représente non seulement une économie importante en termes de coûts d’exploitation et de maintenance, comme nous l’avons vu précédemment, mais réduit également la charge environnementale associée à la gestion de l’eau.
3. Frais d’entretien
L’HCT simplifie la conception des installations, ce qui permet de réduire les coûts de maintenance. Voici quelques-uns de ses avantages :
- Réduction de la complexité opérationnelle : les composés hygroscopiques utilisés dans HCT contribuent à protéger la métallurgie contre la corrosion et l’encrassement. Le cycle hygroscopique ne nécessite pas de traitement chimique ou d’analyse périodique, ce qui minimise les interventions des opérateurs ou d’autres entreprises spécialisées.
- Réduction des interventions: avec un système qui fonctionne efficacement et nécessite moins d’interventions techniques, les entreprises peuvent réduire leurs coûts de maintenance à long terme. Il convient de noter que les ventilateurs utilisés dans le cycle hygroscopique sont plus petits que ceux utilisés dans les tours de refroidissement, ce qui facilite leur remplacement en cas de besoin, et qu’ils peuvent être utilisés par un seul opérateur sans nécessiter d’équipement de levage.
4. Impact sur l’environnement
Le cycle hygroscopique permet non seulement de réduire les coûts, mais aussi de minimiser l’impact sur l’environnement. En éliminant l’utilisation d’eau de refroidissement et en réduisant les émissions de gaz à effet de serre, cette technologie s’aligne sur les objectifs de durabilité et d’atténuation du changement climatique, tels que ceux fixés lors des COP21 et COP23.
Conclusion
Si l’on compare les coûts d’exploitation et de maintenance des tours de refroidissement et du cycle hygroscopique, il est évident que la technologie HCT offre une alternative plus efficace et plus durable. Avec un investissement initial compétitif, des coûts d’exploitation plus faibles et un impact environnemental réduit, cette technologie se positionne comme une solution innovante dans les processus de condensation des centrales électriques. Par conséquent, les entreprises qui adoptent cette technologie ne vont pas seulement améliorer leur rentabilité, mais aussi contribuer à un monde plus durable.