Quadgénération
Fourniture intégrée d'électricité, de chauffage, de refroidissement et de récupération de dioxyde de carbone de qualité alimentaire pour une efficacité maximale des ressources et une réduction des émissions tout au long du cycle de vie.
Qu'est-ce que la quadrigénération ?
La quadrigénération, parfois appelée « production combinée de froid, de chaleur, d'électricité et de récupération de CO₂ » (CCHP+CO₂), s'appuie sur la trigénération en capturant et en valorisant le dioxyde de carbone provenant des gaz d'échappement des moteurs pour le transformer en un gaz de haute pureté adapté aux applications alimentaires et boissons. Dans un système intégré unique, le combustible produit de l'électricité, de la chaleur utile et de l'eau réfrigérée, tandis que le flux de CO₂ est récupéré, purifié et stocké pour être utilisé sur site.
Ce concept est idéalement déployé là où il existe une demande locale en CO₂, par exemple dans la production de boissons, la transformation alimentaire ou l'agriculture en environnement contrôlé. En intégrant l'électricité, la production thermique et la récupération du CO₂, les opérateurs peuvent réduire leurs coûts énergétiques, éviter d'acheter du CO₂ et améliorer leur performance environnementale globale.
Avantages de la quadrigénération
Utilisation globale élevée – La production simultanée d'électricité, de chaleur, de froid et la récupération du CO₂ permettent d'atteindre un taux d'utilisation totale de l'énergie généralement supérieur à 80 %, améliorant ainsi l'efficacité énergétique primaire.
Réduction de l'empreinte carbone – Une production efficace sur site et la récupération du CO₂ permettent de réduire les émissions et la dépendance vis-à-vis du CO₂ industriel produit à l'extérieur.
Économies de coûts – Compense l'électricité du réseau, la chaleur des chaudières, le refroidissement mécanique et les achats de CO₂, ce qui permet de réaliser des économies opérationnelles substantielles.
Résilience des processus – L'approvisionnement en CO₂ sur site atténue les pénuries du marché ; les moteurs modulaires fournissent une puissance disponible pour les processus critiques.
Prêt pour les énergies renouvelables – Les systèmes peuvent fonctionner au gaz naturel, au biogaz/biométhane et aux mélanges d'hydrogène afin de soutenir les voies de décarbonisation.
En savoir plus
Architecture du système
Refroidissement par absorption
Récupération et épuration du CO₂
Flexibilité et intégrations en matière de carburant
Architecture du système
Un moteur à gaz à haut rendement produit de l'électricité, tandis que l'eau de refroidissement et la chaleur des gaz d'échappement sont récupérées pour produire de l'eau chaude ou de la vapeur. Une partie de cette chaleur récupérée peut être acheminée vers un refroidisseur à absorption, qui produit de l'eau glacée pour le chauffage, la ventilation et la climatisation ou le refroidissement des processus. En aval du moteur, une unité de capture et de purification du CO₂ à base d'amine nettoie, déshydrate, comprime et affine le gaz afin d'obtenir une qualité alimentaire pour une utilisation ou un stockage sur site.
Refroidissement par absorption
Les refroidisseurs à absorption peuvent être configurés pour fonctionner à l'eau chaude, à la vapeur ou à combustion directe, ce qui permet au système de s'adapter au profil thermique spécifique du site. La flexibilité saisonnière permet de privilégier le refroidissement en été et le chauffage en hiver, tandis que le faible nombre de pièces mobiles garantit des performances fiables et un entretien réduit. Les coefficients de performance typiques des absorbeurs à eau chaude varient entre 0,6 et 0,8 environ, les absorbeurs à vapeur à double effet atteignant des valeurs plus élevées lorsque cela est nécessaire.
Récupération et épuration du CO₂
Le processus de récupération du CO₂ utilise une technologie éprouvée de capture par lavage à l'amine, suivie d'un séchage, d'une compression et d'une purification afin d'obtenir une qualité adaptée à la consommation. Le CO₂ récupéré est stocké sur site dans des réservoirs tampons et distribué vers des points d'utilisation tels que la carbonatation, les emballages sous atmosphère modifiée ou les systèmes de contrôle du pH. Le cas échéant, le CO₂ purifié peut également être détourné vers d'autres utilisations bénéfiques telles que l'enrichissement horticole, à condition que les normes de qualité soient respectées.
Flexibilité et intégrations en matière de carburant
Les systèmes Quadgeneration peuvent fonctionner au gaz naturel, au biogaz, au biométhane ou à des mélanges d'hydrogène, offrant ainsi une voie vers une énergie progressivement moins carbonée. Le système peut également être intégré dans un micro-réseau plus large incorporant des sources renouvelables telles que l'énergie solaire photovoltaïque et l'énergie éolienne, soutenu par un stockage d'énergie par batterie pour une résilience et un équilibre énergétique améliorés. L'intégration avec les réseaux CVC et les pompes à chaleur existants améliore encore l'efficacité et la gestion de l'énergie à l'échelle du site.
Applications typiques de la quadrigénération
- Installations de production de boissons et d'aliments avec carbonatation sur site ou demande en CO₂.
- Installations industrielles avec charges combinées d'électricité, de chaleur et de refroidissement et utilisation régulière de CO₂.
- Serres et agriculture en environnement contrôlé pour l'utilisation du CO₂.
Pourquoi choisir Clarke Energy pour les projets de quadrigénération ?
Une livraison éprouvée sur le terrain – Une vaste expérience mondiale dans les systèmes de cogénération et de trigénération avec des déploiements quadrigénérationnels éprouvés.
Ingénierie de bout en bout – Conception d'applications, modélisation thermodynamique, intégration des processus CO₂ et livraison de l'équilibre de l'usine.
Flexibilité énergétique, prêt pour l'avenir – Gaz naturel aujourd'hui, avec des perspectives pour le biogaz, le biométhane et les mélanges d'hydrogène.
Performances tout au long du cycle de vie – Surveillance à distance, maintenance prédictive et contrats de service personnalisés pour garantir la disponibilité et l'efficacité.
Foire aux questions sur la quadrigenération
Technique et ingénierie
Qu'est-ce que la quadrigénération et en quoi diffère-t-elle de la trigénération ?
La quadrigénération ajoute une étape de capture et de purification du CO₂ à la trigénération, fournissant quatre produits : électricité, chaleur, eau réfrigérée et CO₂ de qualité alimentaire.
Comment le CO₂ de qualité alimentaire est-il produit à partir des gaz d'échappement d'un moteur ?
Les gaz d'échappement passent par un processus de capture à base d'amine, puis par des étapes de séchage, de compression et de purification afin d'obtenir du CO₂ de haute pureté adapté à une utilisation dans les aliments et les boissons.
Le système peut-il fonctionner avec des charges thermiques et de refroidissement variables ?
Oui. Le contrôle du moteur et la mise en scène du refroidisseur à absorption permettent une réduction de la puissance ; la chaleur peut être priorisée selon les saisons, la production d'eau réfrigérée étant modulée en fonction de la demande.
La quadrigénération est-elle compatible avec les mélanges de biogaz ou d'hydrogène ?
Oui. Les moteurs peuvent être configurés pour fonctionner avec du biogaz, du biométhane et des mélanges d'hydrogène, sous réserve de la qualité du gaz et des spécifications du fabricant d'équipement d'origine.
Financier et commercial
D'où proviennent les économies réalisées dans le cadre d'un projet quadrigénérationnel ?
Les économies résultent de la réduction de la consommation d'électricité du réseau, du remplacement des chaudières et des refroidisseurs, et de la diminution de la dépendance à l'égard du CO₂ acheté.
Qu'est-ce qui stimule le retour sur investissement et la rentabilité ?
Le facteur de charge, l'écart de prix, l'utilisation de la chaleur et du refroidissement, l'utilisation du CO₂ sur site et toute incitation à l'efficacité ou à la production sur site ont tous une influence sur le retour sur investissement.
Peut-on envisager la vente de CO₂ ?
Lorsque les normes et la logistique le permettent, le surplus de CO₂ peut être vendu ; cependant, la plupart des sites préfèrent la consommation sur site afin de réduire les risques liés à l'approvisionnement.
Environnement et développement durable
Comment la quadrigénération réduit-elle les émissions ?
La production sur site à haut rendement réduit les émissions indirectes, tandis que la récupération du CO₂ élimine le besoin de CO₂ produit à l'extérieur, favorisant ainsi un fonctionnement circulaire.
Le CO₂ récupéré est-il négatif en carbone ?
Pas par défaut. L'avantage environnemental dépend des émissions évitées sur le réseau électrique et de la production évitée de CO₂ industriel ailleurs.
La quadrigénération peut-elle contribuer à la réalisation des objectifs de certification en matière de développement durable ?
Oui. Les gains d'efficacité et la réduction de la consommation de réfrigérant grâce au refroidissement par absorption peuvent contribuer à la réalisation des objectifs BREEAM ou LEED.
Opérationnel et mise en œuvre
Quel équipement supplémentaire est nécessaire pour la récupération du CO₂ ?
Colonnes d'absorption et de séparation du CO₂, systèmes de régénération, séchoirs, compresseurs, unités de polissage, réservoirs de stockage et tuyauterie de distribution.
Comment la qualité des produits est-elle garantie ?
Les systèmes d'analyse et de contrôle en ligne maintiennent la qualité du CO₂ de qualité alimentaire, grâce à des programmes de validation et de maintenance périodiques.
Qu'en est-il de la maintenance et de la disponibilité ?
La maintenance planifiée du moteur et du système CO₂ est coordonnée afin de maintenir la disponibilité, avec une surveillance à distance pour un entretien prédictif.
Vous souhaitez capturer le CO₂ et améliorer l'efficacité énergétique grâce à la quadrigénération ?
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