Le secteur de l’horticulture est particulièrement bien placé pour bénéficier de solutions énergétiques optimisés, transformant les dépenses énergétiques en une opportunité de durabilité et d’efficacité. Dans cet article, nous explorons les stratégies innovantes que les serristes peuvent adopter, en nous concentrant dans un premier temps sur les systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité (PCCE) alimentés au gaz naturel, puis sur l’intégration des pompes à chaleur pour enfin aborder le potentiel des micro-réseaux pour créer un écosystème énergétique vert et résilient.
1. Systèmes de cogénération au gaz naturel : Une approche à double avantage
Les systèmes de cogénération au gaz naturel sont la pierre angulaire des solutions énergétiques modernes pour les serres, ils fournissent à la fois de l’énergie électrique et de l’énergie thermique à partir d’une seule source de combustible. Cette approche à double sortie améliore considérablement l’efficacité énergétique par rapport aux méthodes conventionnelles où la chaleur et l’électricité sont produites séparément.
Amélioration de la qualité de l’air et de la croissance des plantes :
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- Principe de nettoyage catalytique des gaz d’échappement : Pour améliorer encore la durabilité des systèmes de cogénération, il est essentiel d’incorporer des catalyseurs pour nettoyer les gaz d’échappement du moteur. Cette technologie permet non seulement de réduire les émissions nocives, mais aussi d’enrichir l’air des serres en CO2, un sous-produit de la combustion du gaz naturel. Cet enrichissement en CO2 est bénéfique pour la croissance des plantes, créant ainsi une relation symbiotique entre la production d’énergie et la productivité horticole.
Étude de cas n° 1 : La serre d’APS Salads
P3P Partners est l’un des principaux fournisseurs des centrales de production combinée de chaleur et d’électricité (PCCE) au Royaume-Uni. L’entreprise exploite des centrales de production sur mesure dans tout le pays, aidant les organisations à réduire leurs coûts énergétiques tout en créant un environnement durable.
En 2013, P3P Partners a choisi Clarke Energy pour réaliser l’ingénierie, l’installation et la maintenance d’un moteur à gaz Jenbacher 620 de 3,3 MW ainsi que pour l’équilibrage de l’installation de leur client, APS Salads situé dans la ville d’Alderley Edge à Manchester. APS Salads est l’un des plus grands producteurs de tomates du Royaume-Uni et a besoin de récupérer le CO2 pour faciliter le processus de croissance dans ses serres.
Le partenariat entre P3P, Clarke Energy et APS Salads a permis de mettre en place une solution optimale, permettant uen production de chaleur et au CO2 au plus proche des besoins du client.
« Le temps de réponse et le service clientèle de Clarke Energy nous ont permis d’être très flexibles et directs avec APS, sur la façon dont nous pouvons leur fournir le CO2 et la chaleur quand ils en ont besoin. Nous entretenons d’excellentes relations avec APS Salads et Clarke Energy, ce qui nous permet de garantir une fiabilité et une disponibilité optimales tout au long de l’année. Nous sommes fiers d’être un partenaire de Clarke Energy et nous nous réjouissons de développer notre relation au fil des ans« . Philip Elborn, ingénieur de projet, P3P
Philip Elborn d’APS nous parle de ce projet.
2. Hybridizing Gas-Fueled CHP with Heat Pumps: Maximizing Renewable Thermal Energy
The integration of heat pumps with CHP systems represents a cutting-edge approach to maximizing energy efficiency and sustainability. Heat pumps can extract renewable thermal energy from the surrounding environment, reducing the overall fossil fuel consumption of the greenhouse. CHP systems generate electricity and heat typically from a gaseous fuel source. 1 unit of electrical energy can be input to the heat pump to generate 4-5 units of heating. CHPs can provide an additional source of thermal energy during peak demand or when temperatures are too low to operate efficiently. Both heat pumps and CHPs can buffer thermal energy in hot water storage tanks.
Greenhouse gas emissions are reduced in different ways. If the power from the CHP is driven by natural gas, 1 unit of fossil-based electrical input will drive 4-5 units of renewable heat. If the CHP is converted to operate on biomethane or hydrogen the system is entirely renewable.
If the CO2 from the engine exhaust is used for growing air enrichment it will be partially locked up in the plant matter and will reduce immediate local emissions.
Case study 2: AGR 217,000m² Glasshouse and Energy Centre with 33MWth Heat Pump System and 9MW Combined Heat and Power Plant
AGR is a leading renewable energy company specialising in low carbon energy generation, with over £350m of projects delivered to date in the UK, including a portfolio of gas peaking and combined heat and power (CHP) projects. AGR developed and is the main EPC contractor for a new 217,000m² glasshouse and energy centre in Cambridgeshire and has sold the project to funds managed by Greencoat Capital. AGR has selected Clarke Energy to supply and install the innovative energy centre that will supply electricity and heat to the project. Overall, the glasshouse facility will be used to grow cucumbers and will be able to grow 10% of the cucumbers consumed in Britain using 30% less CO2 than conventionally heated glasshouses.
Le centre énergétique de la serre combine un système de pompe à chaleur de 33 MWth avec une centrale de production combinée de chaleur et d’électricité comprenant trois moteurs à gazINNIO Jenbacher à haut rendement avec récupération de CO2.
L’installation de pompes à chaleur fournira de l’eau chaude renouvelable à la serre et sera éligible à l’incitation à la chaleur renouvelable (RHI). IES Energy, l’un des principaux fabricants de pompes à chaleur, fournira et installera les pompes à chaleur pour le projet. Leur partenaire de confiance Pure Renewables concevra et installera le système de collecte en boucle ouverte qui s’étendra sur une distance totale de 750 mètres. Clarke Energy et AGR ont opté pour un système de réfrigération à l’ammoniac (R717) plutôt que pour un réfrigérant à base d’hydrocarbures d’IES Energy, car l’ammoniac a une valeur d’efficacité plus élevée et un potentiel de réchauffement planétaire nul.
3. Le potentiel des micro-réseaux pour les serres : Amélioration de la résilience et de la durabilité
Les micro-réseaux offrent aux serres la possibilité de créer un réseau énergétique localisé qui peut fonctionner indépendamment ou conjointement avec le réseau électrique principal. Cette autonomie renforce la résilience énergétique, garantissant que les systèmes critiques restent opérationnels même en cas de défaillance du réseau externe.
Conclusion :
L’adoption de solutions énergétiques optimisées, telles que les systèmes de cogénération au gaz naturel avec épuration catalytique des gaz d’échappement, l’hybridation avec des pompes à chaleur et l’exploitation du potentiel des micro-réseaux, constitue une approche avant-gardiste pour les serristes. Ces stratégies s’alignent non seulement sur les objectifs mondiaux de développement durable, mais offrent également des avantages tangibles en termes d’économies de coûts, d’efficacité opérationnelle et d’amélioration de la production végétale. À mesure que le secteur évolue, l’adoption de ces technologies sera essentielle pour prospérer sur un marché de plus en plus soucieux de l’environnement.
Les exploitants de serres sont encouragés à explorer ces solutions énergétiques, à consulter des experts en énergie et à prendre en compte les avantages à long terme d’un investissement dans des systèmes énergétiques durables et efficaces. Ce faisant, ils peuvent se positionner en tant que leaders de la gestion environnementale tout en optimisant leur efficacité opérationnelle et leur productivité.
Contactez Clarke Energy pour en savoir plus.
