KSB équipe la centrale thermo-frigoriphique Thassalia

Des innovations exemplaires

Avec un nom " faussement antique ", Thassalia est un projet particulièrement innovant porté depuis 2010 par le groupe Engie, sur lequel KSB, et, plus particulièrement son Agence produits et services basée à Aix-en-Provence, a travaillé dès les prémices. Ce projet est innovant à plusieurs titres. D'abord, Thassalia est une centrale thermo-frigoriphique et livre du chaud ET du froid, là où le plus souvent les réseaux, en France, sont séparés. Ensuite, l'énergie est puisée dans l'eau de mer, ce qui en fait la première centrale française de géothermie. Enfin, c'est le premier projet européen à irriguer l'ensemble d'une éco-cité de cette ampleur : aujourd'hui 160 000 m2 de bâtiments déjà alimentés, 500 000 m2 d'ici 2020. Autre particularité, Thassalia est un projet d'investissement majoritairement privé de 35 M€ (dont 7 M€ de financements publics) qui ne répond pas à une délégation de service public.

Comment ça marche ?

La centrale géothermique est alimentée en eau de mer pompée à 7 mètres de profondeur par 6 pompes KSB CPKN, en acier Noridur, résistantes à la corrosion, équipées d'un moteur de 160 kW à vitesse variable, pour un débit total de 1000 l/s. La problématique de la corrosion par l'eau de mer chaude est particulière à ce projet. En effet, l'eau pompée atteint en été jusqu'à 25°C, et sa température de rejet autorisée est de 30°C. Les parties de la pompe en contact avec le fluide ont donc été réalisées en acier duplex spécial Noridur (conception KSB, équivalent Uranus B6). Le Noridur est utilisé pour les produits fortement corrosifs et légèrement chargés, tels que les eaux de mer chaude mais aussi les acides concentrés, les gaz de fumées en process de désulfurisation.... Pour les mêmes raisons, les robinets à papillon qui assurent les fonctions d'isolement ou de régulation de cette partie eau de mer sont protégés sur le disque d'un revêtement anti-corrosion en allar. Il s'agit de robinets AMRI Isoria -de DN 50 à 700- avec actionneurs manuels ou pneumatiques.
Cette eau de mer, à environ 14°C l'hiver et 22°C l'été alimente des échangeurs thermiques reliés aux thermofrigopompes (TFP) et directement les groupes froids, apportant des calories pour chauffer quand il fait froid et des frigories pour rafraîchir lorsqu'il fait chaud. Les thermo-frigopompes (TFP) et les groupes de froid permettent ensuite de produire de la chaleur ou du froid selon les besoins. A noter que des chaudières-gaz d'appoint complètent l'installation afin de garantir une continuité de service en toute circonstance. L'énergie est ensuite acheminée vers les bâtiments d'Euroméditerranée pour les chauffer ou les climatiser, via un réseau d'eau chaude (60°C) et un réseau d'eau glacée (5°C) vers les bâtiments raccordés pour les chauffer ou les climatiser. La longueur du réseau -3 kilomètres- a imposé des solutions de pompage puissantes à forte HMT sur les deux circuits.
Ces deux circuits sont équipés chacun de 4 pompes KSB Mega-CPK (8 au total) affichant chacune une HMT nominale de 110 mCE ou 120 mCE selon les machines. Leurs puissances s'échelonnent entre 160 kW et 355 kW. Ce lot " réseau secondaire " a été déterminant dans la décision de choix des solutions de pompage. En effet, les exigences du cahier des charges étaient très élevées en termes de hauteur donc, mais aussi de rendement et de vitesse. C'est ainsi que les Mega CPK retenues affichent des rendements jusqu'à 84%, pour des vitesses de 1500 tours/min et 1750 tours/min.
Des solutions plus " légères " en termes de tailles de pompes, donc plus faciles à installer et moins chères auraient pu être préférées par le maître d'ouvrage. Dans ce cas, cependant, il n'y avait pas de pompe suffisamment puissante pour assurer seule la HMT demandée. Il aurait fallu recourir à des pompes en série, un mode de fonctionnement plus risqué en termes de fiabilité pour l'exploitant et qui a finalement été écarté. A noter que les circuits auxiliaires sont équipés de pompes pour les échangeurs (KSB Etanorm, 650m3/h pour 30 mCE, puissance de 75 kW), de pompes de recyclage et de pompes auxiliaires plus petites (KSB Etaline) ainsi que de quelque 150 robinets AMRI Boax B, à commande manuelle ou pneumatique, du DN 100 au DN 600.

70% d'énergie renouvelable

Projet référent en matière d'énergie renouvelable du fait de la récupération d'environ 70% des thermies/frigories de la mer, Thassalia affiche un coefficient d'efficacité énergétique extrêmement élevé par rapport à un parc équivalent qui serait équipé d'installations autonomes de chauffage/climatisation. Le bilan est de 70% de réduction des gaz à effets de serre pour l'éco-cité, à laquelle s'ajoute une réduction de 40% de la consommation d'électricité et 65 % de la consommation d'eau. Cependant comme il n'y a malheureusement pas de génération spontanée d'énergie, Thassalia doit recourir quand même, mais en moindre quantité à l'électricité (25%) et au gaz (5%). Au global, les performances énergétiques permettent à Euroméditerranée d'obtenir le Label HQE (Haute Qualité Environnementale).

Avantages induits

Des avantages " collatéraux " non négligeables doivent être portés aussi au crédit la géothermie marine. Au plan environnemental, la production centralisée de froid favorise un abaissement de l'effet îlot de chaleur dans la ville, que n'aurait pas manqué de créer la multiplication de productions autonomes. De plus, en un réseau de froid permet de valoriser les surfaces de terrasse du fait de la disparition des tours aéroréfrigérantes au sommet des immeubles. Cette disparition limite aussi la pollution sonore, et réduit drastiquement les risques de contamination bactérienne. Au plan financier, le prix de l'énergie produite est inférieur d'environ 10% sur le froid par rapport à une solution autonome. En outre, cette solution est moins sensible aux hausses des tarifs d'électricité et de gaz.
On le voit, Thassalia est typiquement un exemple de contribution réussie à la transition énergétique, dynamique lancée dans la foulée du Grenelle de l'environnement et acté depuis dans sa toute récente version par une loi de juillet 2015. KSB, par le rendement exceptionnel de ses pompes, est fier de participer à sa mesure à ce bilan.

L'efficacité énergétique en pompage : jouer sur tous les leviers

Les pompes font partie des produits gros consommateurs d'énergie électrique et recèlent, de ce fait, de forts potentiels d'économies. Un chiffre pour illustrer la hauteur des enjeux : la consommation annuelle des pompes industrielles dans l'UE est de 300 TeraWattheures. A titre de comparaison, la consommation électrique de la France en 2015 n'est " que " de 461 TeraWattheures. On comprend dès lors que l'UE ait assigné à nos produits des objectifs ambitieux, par le biais de la Directive ErP (Energy-related Products).
La réponse de KSB, qui peut aller largement au-delà de ces objectifs, s'appelle Fluid Future. Ce dispositif " global " joue sur tous les leviers. En jouant " seulement " sur l'entraînement (moteur) du groupe de pompage, on peut économiser environ 10%. En travaillant sur l'optimisation du rendement hydraulique des pompes, les économies peuvent atteindre 20%. Par l'analyse et l'optimisation de l'ensemble du circuit, le potentiel peut grimper jusqu'à 60% !
La recherche de l'économie d'énergie d'un circuit de transport de fluides concerne aussi bien les installations neuves que les installations existantes. Pour ces dernières, d'ailleurs, les résultats peuvent être spectaculaires. En effet, non seulement les solutions techniques en place sont susceptibles d'amélioration mais il n'est pas rare que les besoins de l'installation aient évolué dans le temps sans qu'il y ait eu un quelconque " réajustement ".

En 4 phases

Le dispositif Fluid Future comprend 4 phases :
1. Analyse du système hydraulique en place et détermination du profil de charge.
2. Sélection de la solution adaptée (hydraulique, entraînement, automation) grâce aux données collectées.
3. Contrôle de l'installation et/ou de la mise en service " dans les règles de l'art " par les spécialistes KSB Service.
4. Equipement de l'installation par des systèmes/matériels concourant à l'efficacité énergétique de l'installation, par exemple : Moteur à reluctance (IE5) SuPremE, variateur de vitesses PumpDrive 2, et capteur de pression intelligent PumpMeter.