Une expérience innovante de récupération de la chaleur résiduelle en Suède

L’institut de recherche suédois RISE a mis en place un petit centre de données alimenté par des piles à combustible à Luleå, une ville côtière du nord de la Suède, pour récupérer la chaleur résiduelle. Les piles à combustible produisent de l’électricité utilisée pour alimenter le centre de données à la périphérie et fournissent l’excédent de chaleur au réseau local de chauffage et de refroidissement urbain.

RISE est un partenaire du projet WEDISTRICT, financé par l’UE, qui vise à démontrer que les systèmes de chauffage et de refroidissement urbains peuvent être construits en combinant des sources d’énergie renouvelables et des solutions de récupération de la chaleur résiduelle. À l’échelle de l’UE, 50 % de l’énergie consommée sert à chauffer et à refroidir les bâtiments, et environ 70 % de cette énergie est actuellement produite à partir de combustibles fossiles.Sur le site de Luleå, le centre de données et les piles à combustible ont été installés dans deux conteneurs empilés l’un sur l’autre. Le conteneur supérieur contient les piles à combustible qui fonctionnent au biogaz produit localement. Le conteneur inférieur abrite une unité de refroidissement liquide et le centre de données, qui est soutenu par une alimentation électrique ininterrompue.

Le système utilise des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) qui produisent de l’électricité à partir de biogaz. Les SOFC fonctionnent à haute température, soit environ 600 ℃, ce qui les rend particulièrement efficaces pour les systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité puisque la chaleur résiduelle peut être utilisée pour le chauffage et le refroidissement.

Cependant, cette température de fonctionnement élevée présente également un inconvénient: il faut beaucoup de temps au système SOFC pour démarrer et atteindre sa température de fonctionnement. «Nous utilisons les seules piles SOFC disponibles sur le marché en Europe... elles offrent un rendement électrique d’environ 60 %, mais comme elles fonctionnent à 650 °C, elles ne peuvent pas être redémarrées facilement, et elles mettent du temps à atteindre leur pleine capacité de production d’énergie. Toutefois, elles fournissent une bonne qualité de chaleur», explique le professeur Jon Summers de RISE dans un article publié sur le site web «Data Centre Dynamics». «Nous avons donc installé le centre de données dans un conteneur situé sous un autre conteneur abritant la pile à combustible.»

Comme indiqué dans l’article, le cycle de réutilisation de la chaleur à l’intérieur des deux conteneurs est réduit. La chaleur générée par le réservoir de refroidissement par immersion liquide Submer, situé à l’intérieur du conteneur du centre de données, est utilisée pour préchauffer l’admission d’air des piles à combustible. «Le circuit d’eau de retour du CDU dans la configuration Submer sera d’environ 50 °C», déclare le professeur Summers. Le CDU désigne l’unité de distribution de refroidissement. «Les piles à combustible consomment de l’air pour fonctionner, mais cet air est optimal à 35 °C. L’air extérieur (entre -25 °C et 25 °C) sera donc réchauffé par la chaleur du système Submer.»

Les piles à combustible fourniront une eau chaude de meilleure qualité et à haute température, chauffée à 95 ℃, au réseau de chauffage urbain local. «Nous pensons, sur la base des données météorologiques de 2020 et 2021, que nous pouvons adapter l’offre du chauffage urbain pour qu’il fonctionne pendant environ 8 000 heures par an», remarque le professeur Summers.

Le projet WEDISTRICT (Smart and local reneWable Energy DISTRICT heating and cooling solutions for sustainable living) compte trois autres sites de démonstration en plus de Luleå. Situés à Alcalá de Henares (Espagne), Bierutów (Pologne) et Bucarest (Roumanie), ces sites présentent différentes solutions pour des systèmes de chauffage et de refroidissement urbains totalement exempts de combustibles fossiles.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:

site web du projet WEDISTRICT