Application de la récupération de chaleur au chauffage des zones urbaines
L'application de la récupération de chaleur dans le chauffage régional vise essentiellement à réaliser l'utilisation en cascade et la régénération circulaire de l'énergie, et sa valeur fondamentale réside dans la rupture de l'inadéquation structurelle entre le « gaspillage d'énergie » et la « demande de chauffage ». Dans le processus de production industrielle et d'exploitation urbaine, une grande quantité de chaleur résiduelle à moyenne et basse température est directement rejetée dans l'environnement, ce qui entraîne non seulement une perte d'énergie, mais peut également conduire à une pollution thermique. Selon les données du Comité de l'industrie de l'énergie thermique de l'Association chinoise pour la conservation de l'énergie, la chaleur résiduelle récupérable annuelle dans le secteur industriel national est d'environ 1,08 milliard de tonnes d'équivalent charbon standard, dont le potentiel de récupération économiquement réalisable est d'environ 320 millions de tonnes de charbon standard, soit l'équivalent de 47 % de la consommation totale d'énergie du chauffage centralisé urbain en 2023. Cela fournit des sources de chaleur potentielles suffisantes pour le chauffage régional. Par rapport aux modes de chauffage traditionnels, le chauffage à récupération de chaleur ne dépend pas de la consommation de nouveaux combustibles fossiles. Il ne peut que capter, purifier et transporter la chaleur résiduelle par des moyens technologiques pour répondre aux besoins de chauffage des résidents, des bâtiments commerciaux et publics de la région, atteignant le double objectif de « conservation de l'énergie et réduction des émissions de carbone » et de « sécurité des moyens de subsistance ».
Actuellement, l'application de la technologie de récupération de chaleur dans le chauffage régional a formé des scénarios diversifiés, couvrant de multiples domaines tels que la chaleur résiduelle industrielle et la chaleur résiduelle urbaine, et s'adaptant aux besoins de chauffage et aux dotations en ressources des différentes régions. La récupération de chaleur industrielle est le scénario le plus abouti et le plus largement utilisé. Les gaz résiduaires de procédé, l'eau de refroidissement, les gaz de combustion et autres chaleurs résiduelles générés par les principales industries à forte consommation d'énergie telles que l'acier, le ciment, la chimie et l'électricité peuvent être directement connectés au réseau de chauffage régional après un traitement technique ciblé. Par exemple, le projet « Chatting Heat into Jinan » dans la province du Shandong utilise la chaleur résiduelle industrielle de la centrale électrique du groupe Liaocheng Xinfa comme source de chaleur et transmet l'énergie thermique à Jinan via un réseau de canalisations de chauffage de plus de 100 kilomètres de long. Après avoir atteint sa pleine capacité, il pourra répondre à la demande de chauffage d'environ 100 millions de mètres carrés dans la ville de Jinan. Chaque saison de chauffage peut remplacer environ 1,299 million de tonnes de charbon standard, réduire les émissions de dioxyde de carbone d'environ 3,56 millions de tonnes, ce qui équivaut à l'ajout de quatre nouvelles fermes forestières de Saihanba pour la séquestration du carbone en un an, devenant ainsi un projet de référence pour le chauffage interrégional de la chaleur résiduelle industrielle.
La récupération de chaleur résiduelle urbaine offre une voie innovante pour le chauffage dans les zones urbaines densément peuplées, couvrant de nouvelles sources de chaleur telles que la chaleur résiduelle de l'incinération des déchets, la chaleur résiduelle des centres de données et la chaleur résiduelle des effluents des usines de traitement des eaux usées. Le district de Tianjin Dongli adopte de manière innovante la technologie d'utilisation en cascade de l'énergie thermique pour convertir la chaleur résiduelle à moyenne et basse température générée par l'incinération des déchets en sources de chauffage. Grâce à un processus d'extraction de chaleur en trois étapes, la chaleur perdue est convertie en eau chaude à 80 degrés, qui est transportée jusqu'à la station de chauffage de Dabizhuang via un pipeline de chauffage de 12 km, couvrant une surface de chauffage de 3 millions de mètres carrés. Cela permet non seulement d'utiliser pleinement la chaleur résiduelle générée par le traitement quotidien de 1 900 tonnes d'ordures ménagères par l'usine d'incinération des déchets, mais également de réduire directement de moitié les coûts de chauffage. Une saison de chauffage permet au gouvernement d'économiser environ 34 millions de yuans en subventions, créant ainsi une situation gagnant-gagnant en termes d'avantages écologiques et économiques. En outre, un centre de données à Yizhuang, Pékin, utilise un système de pompe à chaleur pour récupérer la chaleur perdue et fournir du chauffage hivernal à 120 000 mètres carrés de zones résidentielles environnantes. La récupération annuelle de chaleur atteint 150 000 GJ, réduisant les émissions de carbone d'environ 4 200 tonnes, démontrant l'énorme potentiel de l'utilisation de la chaleur perdue dans les nouvelles infrastructures urbaines.
L’innovation technologique est le principal soutien pour renforcer le chauffage régional grâce à la récupération de chaleur. Après des années de développement, un système technologique mature a été formé pour s'adapter à différents types de chaleur résiduelle, notamment la technologie des pompes à chaleur, l'échange de chaleur par absorption, le cycle de Rankine organique (ORC) et le système de conversion de vapeur d'eau à haute température. Parmi elles, la technologie des pompes à chaleur convient à la récupération et à l'utilisation de la chaleur perdue à basse température (inférieure à 100 degrés). En consommant une petite quantité d'électricité, la chaleur résiduelle de faible-peut être portée à une température qui peut répondre aux besoins de chauffage, avec un ratio d'efficacité énergétique de 3-4 ou plus. Il est largement utilisé dans les scénarios de chaleur perdue à basse température, tels que les centres de données et les usines de traitement des eaux usées ; Le système d'échange thermique par absorption et de conversion de vapeur d'eau à haute température convient à la chaleur perdue à moyenne à haute température (au-dessus de 100 degrés), qui peut convertir directement la chaleur perdue à haute température provenant de la production industrielle en énergie de chauffage sans traitement thermique supplémentaire, réduisant ainsi les pertes d'énergie. Dans le même temps, l’intégration d’une technologie intelligente améliore encore la stabilité et l’efficacité des systèmes de chauffage à récupération de chaleur. Basé sur des algorithmes d'IA, le système de prévision de la charge thermique et de contrôle dynamique peut ajuster la quantité de chauffage en temps réel en fonction de la température extérieure et de la demande de l'utilisateur, évitant ainsi le gaspillage d'énergie. L'application de nouveaux matériaux de stockage thermique à changement de phase résout efficacement le problème de l'approvisionnement en chaleur résiduelle instable et assure la continuité du chauffage.
