Remodelage de réseaux d'échangeurs de chaleur : collecte de données avancée, diagnostic énergétique et flexibilité.

Dans un contexte de transition energetique et numerique, L’Usine du Futur se definit commeeconome en energie, mais aussi agile grâce a des moyens de production flexibles etreconfigurables. Conferer ces proprietes aux procedes existants est un challenge complexe quiinduit souvent une reorganisation des unites. Dans ce cadre, la methodologie RREFlex a pourobjectif de proposer des solutions alternatives d’integration energetique a la fois viables, robusteset adaptables via le remodelage des reseaux d’echangeurs de chaleur deja installes.Contrairement a la conception initiale consistant a realiser de maniere conjointe la conception duprocede et du reseau d’echangeur de chaleur associe, l’exercice de remodelage d’unitesexistantes peut s’averer sensiblement plus complexe. En effet, il s’inscrit souvent dans unedemarche d’amelioration continue sur des installations ayant deja connu au cours de leur vie destransformations pour faire face aux evolutions de la demande ou a de nouvelles contraintesenvironnementales. Aujourd’hui, nombre d’analyses de recuperation energetique sont realiseessur les sites industriels mais celles-ci ne donnent pas necessairement lieu a des realisationsconcretes. Les raisons le plus souvent invoquees sont d’ordre financieres mais aussi, pratiques.En effet, les solutions proposees ne sont pas toujours realistes d’un point de vue operationnellecar elles tiennent rarement compte de la variabilite du procede, soit due a des perturbations nonmaitrisees sur les temperatures et les debits, soit due a la presence de multiples points defonctionnement (changement de campagne, evolution de la charge, etc.). De plus, ces solutionstiennent peu compte des contraintes specifiques du site etudie (topologie des unites, compatibilitedes courants, securite, etc.), la formulation a priori de ces dernieres ne pouvant etre exhaustive.L’outil RREFlex - outil Robuste pour la synthese de Reseaux d’Echangeurs Flexibles - a etedeveloppee pour pallier autant que possible ces limites. S’appuyant sur une analyse statistiquedes historiques de mesures remontes en salle de controle, un premier module - EDiFy : EnhancedData collection for Flexibility analysis - permet de localiser et de caracteriser les differents cas demarche des unites. Notamment, la valeur moyenne et la variance des donnees caracteristiques duprocede (temperatures, flux calorifiques) sont estimees pour chaque cas de marche. Ce jeu dedonnees etant souvent incomplet, il est necessaire d’avoir recours a un modele de simulation duprocede pour le completer et valider la coherence des donnees mesurees pour chaque cas demarche potentiellement identifie. Sur cette base, une seconde etape dediee au diagnosticenergetique permet d’evaluer la pertinence des echangeurs de recuperation deja installes. Cetteanalyse permet d’identifier et de prioriser un ensemble de scenarii de remodelage considerescomme prometteurs. Chacun d’eux est defini par la liste des echangeurs a reconsiderer et uncertain nombre de parametres de configuration. Chaque scenario retenu est alors exploite pour lasynthese du reseau d’echangeurs associe. Cette etape s’appuie sur un modele de programmationlineaire mixte multi-periode (PLM) pour determiner la nouvelle topologie du reseau d’echangeurs.Dans ce cadre, le modele a evidemment la possibilite d’introduire de nouveaux echangeurs maisaussi de deplacer les echangeurs existants et conserves dans un scenario donne, tant qu’ilscouplent la meme paire de courant qu’initialement. Les reseaux obtenus sont donc adaptables auxdifferents cas de marche identifies a la premiere etape et reconfigurable grâce a l’implantation deby-pass. Le panel de reseaux proposes est enfin evalue et classe au moyen d’indicateurs deperformance, dont notamment la robustesse vis-a-vis de la variabilite du procede. L’approche aete validee sur deux sites de dimension industrielle: un procede de fabrication de MVC et un trainde prechauffe de petrole brut.