Par polygénération, on entend la production couplée de plus de deux énergies utiles à partir d'un ensemble d'installations intégrées. Alors que la cogénération classique combine électricité et chaleur, la polygénération va plus loin et associe plusieurs flux et sources d'énergie dans un système global optimisé. Une classification utile :
Pourquoi la polygénération est-elle maintenant au centre de l'attention ?
Les systèmes énergétiques deviennent plus complexes : les besoins en électricité augmentent (par exemple en raison de l'électrification et des centres de données), tandis que les exigences en matière de décarbonisation, de flexibilité et de résilience augmentent. La polygénération est une réponse à cela, car elle couple les secteurs et rend la chaleur perdue et les sous-produits utilisables de manière conséquente.
Les pilotes typiques sont
- Meilleure efficacité globale grâce à l'utilisation de la chaleur à plusieurs niveaux de température (utilisation en cascade).
- Flexibilité de fonctionnement : les installations peuvent réagir aux prix, à l'état du réseau ou aux pics de consommation.
- Sécurité d'approvisionnement : production locale, options de sauvegarde et de fonctionnement en îlotage, meilleure utilisation des combustibles existants.
- Intégration des énergies renouvelables : combinaison du CCF avec des pompes à chaleur, des accumulateurs ou des technologies power-to-x.
On peut distinguer trois principaux leviers d'efficacité dans la polygénération : 1. faire correspondre les niveaux de température : Chaleur de haute qualité pour les processus, chaleur moyenne pour les réseaux/bâtiments, chaleur basse pour le préchauffage - au lieu de tout „chauffer“ à un seul niveau, 2. Froid issu des rejets thermiques : le froid par absorption ou les systèmes basés sur la sorption transforment les rejets thermiques estivaux en froid utile - particulièrement pertinent pour les centres de calcul, les hôpitaux et l'industrie et 3. Optimisation du système au lieu de penser en termes de composants : avec des accumulateurs, une gestion intelligente de la charge et une régulation, la quantité d'énergie annuelle utilisable augmente - et donc l'efficacité réelle obtenue.
WKK comme ancre de la polygénération
Les installations de cogénération sont souvent l'ancre d'une polygénération : elles fournissent de l'électricité et de la chaleur de manière fiable et peuvent - selon le combustible et la conception - jeter un pont vers un approvisionnement renouvelable (p. ex. biométhane, gaz synthétiques, en perspective également des combustibles liquides renouvelables). Dans une polygénération, les CCF/CFC sont typiquement complétés par : des accumulateurs de chaleur (à court et à long terme) pour découpler la production et la demande, la production de froid (froid par absorption, éventuellement électrique en complément), des pompes à chaleur pour augmenter l'efficacité et pour utiliser la chaleur ambiante ou résiduelle à des niveaux de température bas,
Modules Power-to-X (par ex. électrolyse) pour l'utilisation de l'électricité excédentaire et pour la mise à disposition de gaz/flexibilité et stratégies de réseau et d'exploitation pour le backup et la résilience (électricité de secours, fonctionnement en îlot, charge de pointe).
Champs d'application typiques :
La polygénération est intéressante lorsque plusieurs besoins en énergie se présentent simultanément ou se complètent de manière saisonnière - et lorsque les rejets thermiques (également en été) trouvent un débouché judicieux :
- Réseaux et quartiers énergétiques : Réseaux de chaleur/froid, charge de pointe, production locale d'électricité et stockage dans un système.
- Centres de données : besoins élevés en électricité, chaleur résiduelle continue, besoins en froid - plus besoin de résilience (backup).
- Zones industrielles : vapeur industrielle, chaleur industrielle à différents niveaux, froid et électricité à profils variables.
- Hôpitaux et infrastructures : chaleur et froid toute l'année, exigences élevées en matière de sécurité d'approvisionnement.
Cette contribution s'inspire des impulsions données par le professeur Massimiliano Capezzali (HEIG-VD). Le site
HEIG-VD est un nouveau membre de POWERLOOP et nous nous réjouissons de travailler avec lui.
