Projet de chauffage urbain londonien utilisant des pompes à chaleur GEA, taillé pour devenir une référence mondiale

Le Bunhill 2 Energy Centre chauffe des logements londoniens avec la technologie de pompe à chaleur GEA

Une idée aussi ingénieuse qu’unique, qui a le potentiel de devenir un modèle de référence au niveau mondial : le projet Bunhill Heat and Power Network (BHPN) dans le centre de Londres. L’utilisation de la chaleur perdue du métro londonien permet de chauffer et d'approvisionner en eau chaude sanitaire 1350 logements, une école et deux centres de loisirs à Islington. Compte-tenu de la nature et des spécialisations nécessaires pour ce projet, le contractant principal Colloide Engineering Systems a établi des partenariats avec des ingénieurs-conseil, des fournisseurs et des sous-traitants afin de former une équipe à même d’assurer la réalisation du projet. Membre de cette équipe, GEA a, en sa qualité de spécialiste mondial des technologies, fourni une solution de pompe de chaleur spécialement réalisée pour ce projet phare. GEA, Colloide et toutes les sociétés impliquées soutiennent les efforts d’Islington visant à réduire les émissions de carbone dans l’objectif d’atteindre la neutralité CO2 d’ici 2030.

Islington Council et son objectif zéro carbone net à l’horizon 2030

Mobilisé depuis des années pour réduire les émissions de carbone, le conseil de l'arrondissement londonien d’Islington, l’Islington Council, a déclaré une urgence climatique. Dans la déclaration correspondante, il s’est engagé à travailler pour remplir l’objectif zéro émission nette d’ici 2030, c’est-à-dire atteindre la neutralité CO2. Pour centrer cet objectif avantageux pour les habitants de l'arrondissement, Islington prend actuellement des mesures pour fournir aux ménages une énergie moins chère et plus respectueuse de l’environnement.

Une des ces mesures est le très révolutionnaire Bunhill 2 Energy Centre, premier du genre dans le monde. Cette centrale ouvre la voie à l’utilisation de la chaleur perdue des installations publiques, et, dans ce cas précis, du métro londonien. Chauffer et approvisionner en eau chaude de la sorte des logements, une école et deux centres de loisirs à Islington permet d’économiser de l’énergie, de réduire les émissions de carbone et de baisser les coûts du chauffage pour les habitants du quartier qui bénéficient du programme et qui sont nombreux à être en situation de pauvreté énergétique.

Bunhill 2 Energy Centre - Extérieur (Photographie : Islington Council)

Bunhill 2 Energy Centre - Extérieur (Photographie : Islington Council)

Cette nouvelle centrale énergétique utilise une technologie de pointe sur le site d’une station du métro de Londres, qui était inutilisée depuis plus de 100 ans. Cette station désaffectée, autrefois connue sous le nom de City Road, a été convertie en un gigantesque système d’extraction d'air qui aspire l’air chaud des tunnels sous-jacents. Ces tunnels sont utilisés par la Northern Line du métro de Londres.

La solution de pompe à chaleur de GEA

Coopérant de manière étroite avec l’Islington Council, Transport for London (TfL) et le principal contractant, Colloide Engineering Systems, GEA a installé une pompe à chaleur à l'ammoniac de 1000 kW dans un conteneur au niveau de la rue.

« Pour Colloide, la réussite se mesure toujours sur les trois plans économique, social et environnemental. Pour assurer que nos valeurs soient pleinement mises en œuvre dans chacun de nos projets, nous avons un système de pré-qualification, qui évalue les politiques de développement durable de tous les sous-traitants et fournisseurs de Colloide. GEA avec sa pompe à chaleur à l’ammoniac remplit sans conteste ce critère. »– Paddy McGuinness, Directeur général de Colloide Engineering Systems

– Paddy McGuinness, Directeur général de Colloide Engineering Systems

La pompe à chaleur extrait de l’énergie de l’air chaud qui sort des tunnels du métro. L’air légèrement plus froid est rejeté dans l’environnement, tandis que l’énergie est utilisée par la pompe à chaleur pour chauffer l’eau, qui est ensuite pompée à travers un réseau de 1,5 km de canalisations de chauffage urbain jusqu’aux bâtiments du voisinage, où elle est utilisée pour chauffer les immeubles.

La pompe à chaleur mise au point et fabriquée par GEA pour le système consiste en un évaporateur/séparateur combiné, trois compresseurs et quatre échangeurs de chaleur intégrés dans le circuit de chauffage. Les échangeurs de chaleur optimisent le circuit de chauffage en fonction de critères basés sur le retour d'eau de chauffage à 55˚C et une fourniture d’eau atteignant jusqu’à 80˚C.

Pompe à chaleur GEA à Islington, Londres

Pompe à chaleur GEA installée au Bunhill 2 Energy Center pour réutiliser la chaleur résiduelle du métro londonien.

Selon Kenneth Hoffmann, Chef de produit Pompes à chaleur chez GEA Refrigeration Technologies, la conception du système a présenté de nombreux défis durant le projet. Entre autres, des tests poussés ont été effectués pour assurer que la poussière et la saleté aspirées dans l'air de ventilation n’aillent pas colmater le serpentin de l’échangeur de chaleur. Kenneth Hoffmann explique : « Le réseau de chauffage urbain de Bunhill avait besoin que l’eau chaude en provenance de la pompe à chaleur atteigne jusqu’à 80 °C. Nous avons utilisé des compresseurs alternatifs à deux étages, aussi appelés à « pistons », pour atteindre un coefficient de performance (COP), qui indique le rendement de la pompe à chaleur, de plus de 3,5. Étant donné que le projet se situait à proximité d’un immeuble résidentiel, l’installation inclut également une technologie de lavage pour filtrer l'air de ventilation provenant de l’enceinte de la centrale. L’objectif est d’empêcher, que dans le cas peu probable où une petite quantité d’ammoniac, le fluide frigorigène naturel employé, s’échapperait dans l’enceinte de la centrale, les habitants des lieux ne soient exposés à l'ammoniac contenu dans l'air, puisque l’ammoniac serait alors absorbé par le laveur avant d’être rejeté dans l'environnement ».

Paddy McGuinness explique pourquoi cette solution a été choisie : « Colloide a été impliquée dans un grand nombre de projets d’énergie renouvelable. Sur ce projet, Colloide a travaillé en partenariat avec GEA pour sa connaissance de la technologie de réfrigération à l'ammoniac et des pompes à chaleur. Sur la base de l’expérience de GEA, 95 % des installations de réfrigération industrielle réalisées au cours des 10 dernières années emploient de l'ammoniac. Compte-tenu de la pression grandissante à réduire leurs factures énergétiques qui pèse sur les consommateurs finals, les pompes à chaleur à l'ammoniac suscitent un intérêt grandissant. »

« L’utilisation de pompes à chaleur est bien plus écologique que l’utilisation de chaudières à gaz, en particulier dans les grandes villes, car elles n’émettent pas d’oxydes d’azote (NOx). Les pompes à chaleur sont, par conséquent, la clé d’un air plus propre dans les centres-villes et sont rentables sur le plan financier. Qui plus est, l'ammoniac est un fluide frigorigène naturel qui ne contribue pas au réchauffement mondial », précise Kenneth Hoffmann.

Un résultat inspirant

Le Bunhill 2 Energy Centre ajoute 550 logements supplémentaires et une école primaire au réseau de chauffage urbain Bunhill Heat and Power existant, lancé par l’Islington Council en 2012. Le réseau approvisionnait déjà en chaleur meilleur marché et plus verte tous les jours de l'année deux centres de loisirs et plus de 800 logements, et la nouvelle centrale énergétique en augmente le potentiel en permettant d'approvisionner jusqu’à 2200 logements. Les coûts du chauffage pour les habitants raccordés au réseau seront 10 % moins élevés que ceux des autres systèmes de chauffage municipaux existants, qui sont eux-mêmes déjà près de moitié moins cher que les systèmes autonomes qui chauffent les habitations individuelles. Le projet représente donc un avantage réel pour l’environnement, pour les habitants et pour le quartier d’Islington, et concourt à l’éradication de la pauvreté énergétique.

L’école primaire Moreland voisine a été le premier établissement scolaire à être raccordé au réseau, qui alimentait déjà la piscine et les installations des centres de loisirs Ironmonger Row Bath et Finsbury. Colloide, qui a également mis en place des initiatives pour investir sur les jeunes des environs, est entré en contact avec des établissements scolaires, des établissements d'enseignement supérieur et des universités. L’objectif de l’entreprise est d’offrir des opportunités d’expérience professionnelle et de faire visiter les lieux de travail afin d’améliorer les compétences professionnelles, tout en augmentant la confiance des enfants du quartier dans le borough d’Islington.

Le système de chauffage est particulièrement écologique, car il réutilise de la chaleur qui serait sinon gaspillée. Approvisionner les logements et les installations publiques connectés avec la chaleur ainsi valorisée aidera à réduire les émissions de CO2 de près de 500 tonnes par an.

Grâce à la coopération entre toutes les parties concernées, ceci est un modèle de chauffage urbain révolutionnaire. La principale technologie utilisée est la pompe à chaleur à l'ammoniac et le résultat est que ce projet fournit une énergie meilleur marché et plus verte à la communauté locale ».– Shaun Hannon, Responsable des contrats chez Colloide

– Shaun Hannon, Responsable des contrats chez Colloide

Le potentiel du chauffage urbain encore accru à l’avenir

Le principe de la récupération de chaleur avec des pompes à chaleur peut être appliqué à Londres, comme dans tous les réseaux de métro souterrains du monde. Prenez Londres, par exemple : Ici, des études sont effectuées dans les plus de 150 puits d'aération du réseau pour déterminer ceux qui pourraient permettre de récupérer de la chaleur perdue. La technologie de pompe à chaleur de GEA, couplée à l’expérience acquise à l’occasion du révolutionnaire projet Bunhill 2, fait de l’entreprise un partenaire privilégié à cet égard. Prenez l’exemple des trains souterrains du monde entier : là encore, la technologie de pompe à chaleur de GEA offre un gros potentiel de récupération de chaleur et, par conséquent, de protection de l’environnement et du climat.

Données du projet :

Début : 2017
Achèvement : 2019
Aire de plancher : 617 m²
Contrat : JCT Design and Build Contract
Architecte : Cullinan Studio (conception)
McGurk Chartered Architects (livraison)
Client et responsable du projet : Conseil du borough d’Islington
Partenaire principal : TfL
Ingénieur en bâtiment : Ramboll (conception), McMahon Associates (livraison)
Consultant M&E : Ramboll
QS : Gleeds
Consultants paysagistes : J&L Gibbons
Coordinateur CDM : AECOM
Inspecteur en bâtiment agréé : Islington Building Control
Société de conception et construction Colloide Engineering
Artiste : Toby Paterson
Système de pompe à chaleur : GEA (conception, fabrication et installation)
Essais et mise en service : Topic Plan
Consultants du projet : Inner Circle Consulting
Rights of Light (Droit à la lumière) : Right of Light Consulting
Logiciel de CAO : MicroStation, Revit

Contact

GEA logo

Fourniture standard GEA

  • La solution GEA : un système de pompe à chaleur sur mesure
  • Puissance calorifique : 1000 kW
  • Source de chaleur : Air du circuit de ventilation du métro londonien (18 à 30˚C / 64,4 à 86°F)
  • Source froide : Eau du réseau de chauffage urbain (55 à 80˚C / 131 à 176°F)
  • C.O.P. : 3,5 (moyenne annuelle) (1 kWh d’électricité = 3,5 kWh de chauffage)
  • Type de compresseurs : Compresseur à pistons GEA Grasso
  • Fluide frigorigène naturel : Ammoniac
Décarboner le chauffage urbain grâce à la technologie des pompes à chaleur

Webinaire : Chauffage urbain

Joignez-vous au webinaire du Club refroidissement de GEA intitulé « Décarboner le chauffage urbain grâce à la technologie des pompes à chaleur ». Svend Vinther Pedersen, Consultant Senior de l’Institut technologique danois, et l’expert en chauffage urbain de GEA, Kenneth Hoffmann, expliqueront comment décarboner le chauffage urbain et diminuer les factures énergétiques avec les pompes à chaleur.
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