VQ60

Les thermofrigopompes permettent de produire simultanément du froid et de la chaleur à partir d’une même installation. Elles récupèrent la chaleur habituellement rejetée par un système frigorifique pour la valoriser sous forme d’eau chaude ou de chaleur de process.

Cette double valorisation énergétique améliore fortement l’efficacité globale de l’installation : une même consommation électrique couvre à la fois les besoins de refroidissement et une partie importante des besoins de chauffage.

Sur le plan économique, les thermofrigopompes permettent de réduire simultanément les consommations électriques liées au froid et les consommations de gaz ou de vapeur liées au chauffage. Elles sont particulièrement pertinentes sur les sites industriels où les besoins de froid et de chaleur sont concomitants.

Bien intégrée au procédé, une thermofrigopompe peut ainsi offrir un temps de retour sur investissement très attractif, tout en réduisant durablement les émissions de CO₂ et la dépendance aux énergies fossiles.

Exemple simplifié

Prenons l'exemple d'un chiller refroidissant une boucle -4/-8°C et avec une réjection sur une boucle 37/42°C.  Le compresseur fonctionne à -10/+44°C. 961 kW froid, 307 kW électrique, 1268 kW dans l'environnement.  
Ce même chiller fonctionnera en condensation basse à -10/+25°C.  1079,7kW froid, 210,0 kW électrique, 1289,7 kW dans l'environnement.

Ce même chiller en version VQ60 : fonctionnement chiller refroidissant une boucle -4/-8°C et avec une réjection sur une boucle 45/ 62°C.  Le compresseur fonctionne à -10/+60°C. 779kW froid, 526,6 kW électrique, 1305,6kW chaleur utile qui remplace une chaudière gaz.

Estimation du surcoût CAPEX : 50k€, surcoût OPEX à évaluer à une puissance frigorifique égale et avec l'hypothèse d'un coût du kWh électrique à 0,10 €/ kWh.

Mode froid classique : COP = 3,13
Mode TFP : COP = 3,96

Sur le plan du CAPEX, la thermofrigopompe VQ60 permet de franchir un cap énergétique majeur pour un investissement supplémentaire relativement limité. Avec le compresseur VSS901, un fonctionnement chiller classique à -10/+44 °C fournit 961 kW de froid pour 307 kW électriques, tout en rejetant 1 268 kW de chaleur vers une boucle 37/42 °C puis vers l’environnement. Le passage en thermofrigopompe, avec une condensation à +60 °C sur une boucle 45/62 °C, nécessite un surcoût d’investissement d’environ 50 k€. Ce surcoût donne pourtant accès à une nouvelle fonction : la chaleur qui était auparavant perdue devient une chaleur utile à haute température, capable de se substituer directement à une production par chaudière gaz. Autrement dit, pour une augmentation marginale du CAPEX, l’installation frigorifique devient simultanément un véritable outil de production de chaleur décarbonée.

Considérons un fonctionnement annuel de 6000 h, réparti en 2000 h à -10/+42°C et 4000 h à -10/+25°C pour le chiller et invariablement à -10/+60°C pour le VQ60.

Sur une année de fonctionnement, un groupe frigorifique bénéficie naturellement des variations de température extérieure et peut fonctionner une grande partie du temps avec une pression de condensation réduite. Dans notre exemple, le chiller équipé d'un compresseur VSS901 fonctionne 2 000 heures à -10/+42 °C et 4 000 heures à -10/+25 °C. Il produit ainsi environ 6,24 GWh de froid par an pour une consommation électrique de seulement 1,45 GWh. Pour fournir exactement la même quantité de froid en mode thermofrigopompe à -10/+60 °C, la consommation électrique serait d'environ 4,22 GWh/an, soit un surcoût de 2,76 GWh électriques, représentant environ 276 k€/an avec une électricité à 100 €/MWh.

Ce supplément d'électricité permet cependant de produire simultanément près de 10,46 GWh/an de chaleur utile à une température utile, chaleur qui était auparavant rejetée dans l'environnement. Avec une chaudière gaz de 90 % de rendement et un gaz à 50 €/MWh, cette même quantité de chaleur aurait nécessité environ 581 k€/an de combustible. La thermofrigopompe permet donc, dans cet exemple, une économie nette de l'ordre de 305 k€/an, tout en assurant exactement la même production frigorifique. Son intérêt économique repose ainsi sur un principe simple : accepter un surcoût électrique maîtrisé pour transformer une quantité considérable de chaleur fatale en énergie utile et substituer une production thermique fossile.

Les économies côté chaud payent pour l'investissement nécessaire en réfrigération.