Approvisionnement énergétique modulaire pour les entreprises à forte consommation d'énergie Le génie des procédés plutôt que d'attendre le raccordement au réseau

Il est de plus en plus difficile de répondre aux besoins énergétiques des entreprises grandes consommatrices d'énergie. Un nouveau concept d'approvisionnement repense la production et l'utilisation de l'électricité et du froid. Cet article explique comment, en prenant l'exemple d'un centre de données.

L'industrie chimique électrifie de plus en plus de processus. Parallèlement, les grands projets industriels, tels que la construction de centres de données, cherchent à garantir leur approvisionnement. La plateforme d'approvisionnement Sektor 01 EnergyDeck entend y apporter une réponse et oriente l'approvisionnement énergétique vers le développement du site. Les modules d'installation nécessaires sont mis en place par tronçons. Cela permet aux premières zones d'être déjà opérationnelles pendant que d'autres sont en cours de construction. La chaleur de procédé récupérable alimente le système de refroidissement, tandis que des sources régionales de biométhane complètent l'approvisionnement en combustible. Même après la mise en service du raccordement au réseau, l'installation reste utilisable dans le cadre de l'approvisionnement du site.

Le partenariat énergétique commence à la ferme

Le biogaz est produit même la nuit et peut être transformé en biométhane. Grâce à ses activités dans les domaines du recyclage et de la logistique, l'équipe de projet dispose d'un réseau de contacts avec environ 3 000 installations de biogaz et plusieurs stations d'épuration.

Un contrat d'achat à long terme garantit des débouchés après la fin de la rémunération au titre de la loi EEG et assure aux centres de données un approvisionnement en énergie renouvelable régulable. Dès la phase de construction, les quantités, les qualités de gaz, les prix, les durées et la date de début des livraisons sont fixés par contrat.

Le modèle « paysan » : aller avec l'eau, retour avec le gaz

Les clusters regroupent le biogaz brut via des conduites collectrices. Il est ensuite transformé en biométhane pour alimenter le réseau public de gaz. En cas d'approvisionnement direct en gaz brut, le traitement dépend des groupes électrogènes. Les exploitations peuvent également fournir du biométhane comprimé dans des modules de transport de gaz, remplis à la ferme ou au sein du cluster.

Les condensats de production sont traités en deux étapes en vue de leur réutilisation. Une fois les besoins internes couverts, y compris le refroidissement de retour, les excédents appropriés sont utilisés dans les secteurs agricole et forestier, ainsi que comme réserve d'eau d'extinction.

L'eau est acheminée vers les exploitations, le biométhane est renvoyé : dans des conteneurs séparés et des modules de transport de gaz montés sur des systèmes de support adaptés aux conteneurs à roulettes et aux conteneurs conformes à la norme ISO. Le client du site rémunère la part issue de sources renouvelables. Les producteurs en tirent également profit. Ces débouchés à long terme renforcent les exploitations agricoles et l'emploi régional.

Les volumes interrégionaux transitent par le réseau de gaz. Les contrats et le bilan massique garantissent l'attribution, tandis que le registre du biogaz de la dena recense les volumes et les caractéristiques. Nabisy et la base de données de l'Union complètent, selon l'utilisation, les certificats de durabilité. Les certificats d'origine attestent de l'électricité issue de sources renouvelables.

Partager l'électricité, le froid et le CO₂

Le système combine la production locale d'électricité avec la récupération de chaleur, l'approvisionnement en froid et le traitement du CO₂. La chaleur utile issue des processus alimente des machines frigorifiques à absorption, réduisant ainsi les besoins en électricité du refroidissement électrique. La récupération du CO₂ est adaptée à la composition du gaz de procédé concerné. Le CO₂ récupéré est purifié conformément aux exigences des clients concernés et préparé pour le stockage et le transport.

La conception concrète de l'installation dépend des besoins en puissance, de la disponibilité du combustible et des conditions du site. Le fabricant et l'intégrateur de l'installation coordonnent à cet effet les températures, les pressions, les flux de matières et les systèmes de commande.

Six circuits énergétiques. Une salle de contrôle.

EnergyDeck combine l'électricité du réseau (haute ou moyenne tension), l'éolien, le photovoltaïque, le biométhane, le gaz naturel (à titre transitoire) et l'hydrogène. Des contrats d'achat d'électricité renouvelable viennent compléter la bioénergie régulable sur le site.

Des modules d'électrolyse autonomes produisent de l'hydrogène, comme les systèmes réversibles de Reverion. Un raccordement aux tronçons réaménagés des réseaux OPAL et JAGAL entre Lubmin et Bobbau reste une option pour l'équilibrage et les excédents.

La salle de contrôle coordonne les achats, la production, le stockage et la consommation en fonction des prix, de la disponibilité et des limites de sécurité. Les réserves d'oxygène et les réserves d'électricité complètent l'approvisionnement.

Le vent et le soleil fournissent de l'énergie en fonction de l'offre. Le biométhane fournit de l'énergie en fonction des besoins. L'électricité verte, même la nuit, est certifiée par des justificatifs attestant des quantités et de l'origine.

Évoluer au rythme de la croissance et limiter les intérêts intercalaires

La puissance électrique d'une cellule passe de 50 à 300 MW maximum. Puis vient la suivante. La référence de 100 MW prévoit une contribution au site pouvant aller jusqu'à 75 MW. Pour l'informatique, la puissance disponible correspond à la puissance restante après déduction des besoins en infrastructure.

L'approvisionnement en énergie et le centre de données se développent de concert. Les investissements et les tirages de crédit par phase de construction limitent les réserves préfinancées et les intérêts intercalaires. Les zones opérationnelles et louées génèrent déjà des recettes. Les excédents peuvent contribuer au financement de l'extension et réduire les besoins supplémentaires en crédit.

30 MW de refroidissement pour une puissance de calcul accrue

La chaleur industrielle supérieure à 90 °C alimente des installations de réfrigération par absorption : jusqu'à 30 MW de puissance frigorifique dans un circuit séparé, avec une température de départ comprise entre 6 et 9 °C environ.

Avec un COP de 5,5 pour l'installation de référence, 30 MW de puissance frigorifique correspondent théoriquement à environ 5,5 MW de consommation électrique : 43,6 millions de kilowattheures pour 8 000 heures de fonctionnement. Une fois déduite la consommation auxiliaire, y compris le refroidissement de retour, l'allègement ainsi obtenu, à condition que le dimensionnement soit adapté, offre une marge de manœuvre pour l'ajout de serveurs supplémentaires.

L'énergie et les gaz industriels comme source de revenus

L'électricité, le froid et le CO₂ traité génèrent des recettes. Le client du site prend en charge l'approvisionnement ainsi que l'achat d'énergie.

L'azote issu de la séparation de l'air alimente la synthèse de l'ammoniac. Les excédents commercialisables sont destinés à des clients industriels. La production complémentaire d'argon vient compléter l'offre. L'oxygène issu de la séparation de l'air et de l'électrolyse sert principalement à la production d'énergie par oxycombustion.

L'électrolyse fournit l'hydrogène nécessaire à la synthèse. Des modules optionnels sont conçus pour produire environ 25 tonnes d'é-méthanol par jour à partir de CO₂ et d'hydrogène, ou bien 28 tonnes d'ammoniac à partir d'azote et d'hydrogène. Ces quantités ne s'additionnent pas. Une étape de production supplémentaire combine l'ammoniac et le CO₂ pour former de l'urée.

Conception modulaire. Fonctionnement sécurisé.

Les conteneurs de 40 pieds de long et les patins préassemblés reposent sur une plate-forme démontable composée de géotextile, de gravier et de dalles pour charges lourdes. Des fondations supplémentaires sont prévues en fonction du sol, des charges et des exigences de protection.

Des blocs de béton au format XXL séparent la centrale électrique, les installations frigorifiques, les installations hydrauliques et les installations chimiques, le tout complété par des dispositifs de protection contre les incendies et de confinement. Les camions-citernes et les conteneurs de gaz empruntent des voies d'accès et des points de transfert distincts situés à la périphérie du site, en dehors de la zone informatique sécurisée.

Des caméras, des capteurs thermiques et des drones surveillent la cellule. Les fonctions de sécurité sont distinctes de la gestion opérationnelle.

Intégrer la technologie du fabricant à l'ensemble de l'installation

EnergyDeck est actuellement en phase de développement. Les modules sont achetés auprès de fabricants reconnus et sont accompagnés de rapports d'essai, de certificats de performance, ainsi que des marquages CE et des documents de conformité requis. Le cahier des charges regroupe l'ensemble de la conception du système.

Dès la commande des modules, Sektor 01 fait intervenir le TÜV tout au long du projet. Un intégrateur d'installations se charge de la tuyauterie, du câblage électrique et de l'intégration des systèmes de commande. Le fabricant, l'intégrateur et l'organisme de contrôle coordonnent les interfaces dès le début du projet. Enfin, le fonctionnement sûr des modules en tant qu'installation globale est contrôlé.

Le secteur 01 vise la mise en place d'un « laboratoire réel » au sens de l'article 33 du Net Zero Industry Act, afin de collaborer dès le début avec les autorités. Les prochaines étapes consisteraient à tirer parti de la loi sur l'accélération de l'hydrogène pour l'électrolyse et à mettre en place une production modulaire avec des fabricants dans le cadre du NZIA.

Le secteur 01 apporte son concept de développement et d'approvisionnement et recherche un partenaire disposant d'un solide réseau dans le domaine des centres de données et dans l'industrie. Ensemble, ils rechercheront des sites et des clients.