La réduction de la consommation d’énergie devient un enjeu toujours plus important pour les entreprises industrielles. L’intégration des procédés à l’aide de l’Analyse Pinch (ou Analyse Pincement) est la clé pour accroître l’efficacité énergétique et la rentabilité. Des économies d’énergie pouvant atteindre 40% sont réalisables avec ce type d’analyse. Le logiciel PinCH, développé à l’Université des Sciences Appliquées et des Arts de Lucerne (HSLU), permet aux grandes entreprises ainsi qu’aux PMEs de réaliser efficacement des analyses Pinch. Suite à la sortie de PinCH version 3.0, l’intégration de systèmes de stockage de chaleur est enfin possible, pour la première fois, avec un outil logiciel.

Les besoins de chauffage et de refroidissement contribuent pour une part importante à la consommation d’énergie et aux coûts dans les procédés industriels. Par conséquent, l’efficacité énergétique devient une question de compétitivité. Pourtant, la complexité des procédés et la peur que des changements sur les installations n’impactent la qualité des produits freinent souvent les entreprises dans la mise en place de mesures d’économies d’énergie. « L’expérience a cependant montré que l’intégration optimale des flux d’énergie de l’ensemble du système apporte généralement plus que l’amélioration coûteuse de l’efficacité énergétique des opérations unitaires considérées séparément », explique Beat Wellig, responsable du Centre de Compétence des Systèmes d’Energie Thermique et de Génie des Procédés (CC TEVT) de la HSLU. C’est là qu’intervient l’Analyse Pinch : avec cette analyse, il est possible de déterminer de façon systématique et holistique comment les flux d’énergie doivent être connectés pour atteindre une efficacité énergétique élevée et des coûts minimaux. La récupération de chaleur et l’amélioration de l’approvisionnement en énergie constituent des résultats de l’analyse. En plus d’optimiser les systèmes existants, l’Analyse Pinch est également un instrument précieux lorsqu’il s’agit de concevoir de nouvelles infrastructures ou installations de production.

PinCH : un outil d’ingénierie pour la pratique

Au cours de ces dernières années, la HSLU a mis au point, avec ses partenaires et avec le soutien de l’Office Fédéral de l’Energie (OFEN), un logiciel convivial pour l’application pratique de la méthode de l’Analyse Pinch : PinCH. Le logiciel permet de rapidement se familiariser avec la méthode et offre des solutions pratiques, orientées objectifs et rentabilité. PinCH permet l’optimisation des procédés continus, discontinus, ainsi que les procédés à cas de fonctionnement multiples. «Le regroupement de plusieurs procédés, l’ajustement des données de procédé et l’étude de plusieurs scénarii permet de considérer différentes variantes et de réaliser des analyses de sensibilité», explique Beat Wellig. PinCH permet également de concevoir graphiquement des réseaux d’échangeurs de chaleur, d’intégrer des groupes de cogénération, des pompes à chaleur, et dispose d’outils pour optimiser les utilités. Le logiciel offre une approche systématique pour l’optimisation énergétique, permet de visualiser l’état actuel et les économies potentielles, et aide à trouver rapidement des solutions optimales.

PinCH 3.0 : nouvelles fonctionnalités pour l’intégration des stockages de chaleur

Dans l’industrie, un grand nombre de produits sont fabriqués par des procédés semi-continus ou par charge (batch). Le planning de production est souvent irrégulier et/ou les exigences de flexibilité sont si élevées que la récupération de chaleur avec stockage constitue la seule stratégie d’optimisation énergétique possible. Le recours aux systèmes de stockage de chaleur donne accès à un potentiel d’économie supplémentaire: le surplus de chaleur du procédé est stocké et utilisé ultérieurement. « La nouvelle version PinCH 3.0 est idéale pour l’identification rapide, le dimensionnement et l’évaluation de la rentabilité des systèmes de stockage de chaleur dans les entreprises industrielles », explique Beat Wellig. Ces nouvelles fonctionnalités permettent de déterminer si le stockage est économiquement viable, quelles sources et quels puits de chaleur doivent être pris en compte, et comment choisir le volume et les températures de stockage.

Application pratique

De nombreuses études de cas illustrent la plus-value qu’apportent les analyses Pinch. A Berne, CSL Behring AG est une société biopharmaceutique internationale qui développe et produit des médicaments à partir de plasma sanguin humain. La société attache une grande importance aux procédés sobres en énergie et respectueux de l’environnement. « L’analyse Pinch a révélé un potentiel de réduction des besoins de refroidissement pour les procédés et les groupes frigorifiques d’environ 30% », confirme Michael Hirschi, responsable Utilités – Énergie chez CSL Behring AG. L’expérience montre que l’énergie requise par les procédés industriels peut généralement être réduite de 10 à 40%, avec des retours sur investissements de deux à trois ans sur l’acquisition des équipements et la mise en place des mesures.

Centres de compétence en support aux industries et bureaux d’ingénierie

Le CC TEVT de la HSLU assure le support germanophone et anglophone; pour la francophonie, l’Institut de Génie Thermique (IGT) de la Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) propose aux entreprises industrielles et aux bureaux d’ingénieurs une palette étendue de prestations de service concernant la méthodologie de l’Analyse Pinch et le logiciel PinCH. Ces prestations incluent notamment la distribution du logiciel PinCH et le support technique aux utilisateurs, la formation pratique à l’Analyse Pinch et à l’utilisation du logiciel PinCH, l’accompagnement des ingénieurs lors de pré-analyses et d’analyses Pinch complètes.

Informations complémentaires :

• Légende Figure 1: Interface utilisateur du logiciel d’ingénierie PinCH 3.0, avec lequel les systèmes de stockage de chaleur peuvent être systématiquement intégrés aux procédés.
• Légende Figure 2: Analyse Pinch chez CSL Behring AG, Berne: de gauche à droite Michael Hirschi (CSL Behring AG), Dr. Andrea Grüniger (Grüniger PLUS GmbH), Don Olsen (Chef de Projet Développement du logiciel PinCH 3.0) et Prof. Dr. Beat Wellig (Responsable du CC TEVT – HSLU).