Hydromaréthermie innovation des énergies marines

Présentation de l'hydromaréthermie

Définition

L'hydromaréthermie est une branche des énergies marines définissant une technologie reposant sur l'exploitation simultanée du potentiel d'accumulateur thermique solaire de la couche de surface de la mer, sa convection, ses caractéristiques d'inertie thermique, et sa salinité. La définition de l'hydromaréthermie a vu le jour en 2014 à l'aboutissement du projet Nérée qui, de par sa technologie, créa le besoin d'un nouveau terme et d'une nouvelle définition dans le cadre des énergies thermiques marines renouvelables.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydromar%C3%A9thermie

Le bureau d’études est à l’origine du développement spécifique de cette branche des énergies marines. Il en est le précurseur et, à ce jour, le seul et unique développeur de systèmes et produits. A cet effet, le bureau d’études fabrique directement sous sa marque déposée, l’ensemble des composants et machines et a développé ses propres systèmes de gestion détaillés dans la rubrique Evotherma ®.

Une avancée reconnue

L’hydromaréthermie, au travers du démonstrateur Nérée, a été labellisé par le pôle de compétitivité national d’innovation Capénergies le 12 Juin 2014.

L’hydromaréthermie a été citée en projet exemplaire 2015 par l’Ademe et a fait l’objet d’une fiche nationale « exemples à suivre ».

L’hydromaréthermie a été inscrite au fonds chaleur de l’ADEME.

Une solution complète

La technologie hydromaréthermique permet d’assurer simultanément et de façon stable, prévisible et continue 24h/24, par le biais de son système spécifique de production, l’ensemble des besoins en chauffage, climatisation et eau chaude sanitaire.

Les systèmes hydromaréthermiques, de par leurs très faibles besoins, ont été élaborés en vue d’un éventuel couplage en cogénération à une autre EnR d’approvisionnement afin de permettre une mise en autonomie énergétique de tous les sites.

Une solution sur mesure

Les 25920 combinaisons possibles du système productif permettent une réponse entièrement personnalisée aux différents besoins.

Ces multiples combinaisons couplées à un pilotage spécifique et unique au cas par cas tant en algorithmes qu’en programmes de gestion permettent d’individualiser chaque installation en vue du mariage parfait production / besoins.

L’hydromaréthermie concerne aussi bien l’habitat individuel et collectif que les équipements privés et publics, les installations industrielles, agricoles ou piscicoles.
L'hydromaréthermie s'applique tout autant à des réseaux de chauffage et/ou climatisation à l’échelle d’une ville sur la base d’un réseau urbain.

Une énergie propre

L’hydromaréthermie est une ETM reposant sur une technologie neutre environnementalement tant par sa conception, sa technologie, les produits utilisés, les matériaux que par ses modalités de pose et de maintenance.

C’est une énergie propre et sans danger pour l’homme et l’environnement.

Sa préservation intégrale du milieu et des espèces ainsi que sa totale innocuité environnementale favorise l’acceptabilité sociale par son :

- Absence de pollution visuelle
- Absence de pollution sonore
- Absence de risque de pollution environnementale
- Absence de risques écologiques
- Absence de restrictions d’usages et de passages
- Absence de conflits d’usages
- Des modèles dédiés aux ouvrages d'art

Le principe de l'hydromaréthermie : capter l'énergie thermique de la mer

La couche de surface de la mer sert de capteur solaire thermique géant.
Cette énergie est collectée par le biais d'un échangeur sonde multivoies ultra compact immergé ou sous sable humide fonctionnant en circuit fermé sans captage ni rejet d’eau de mer et couplé à un système thermodynamique spécifiquement dédié.
L’énergie ainsi collectée ou échangée est transférée à un second système d’échangeurs parallèles multivoies (celui-ci non immergé).
Cette énergie est redistribuée et répartie au système de freeheating/freecooling, lui-même assisté dans un mix énergétique par une production thermodynamique.
Un fluide caloporteur en circuit fermé, constitué uniquement d’eau douce sans additif, sert de vecteur entre l’échangeur sonde multivoies immergé et le système d’échangeurs multivoies secondaires.
La gestion de ce mix énergétique freecooling/freeheating/thermodynamique est intégralement informatisée.

Comme dans tout système thermodynamique eau/eau, un second circuit dit "secondaire" de fluide caloporteur est généré, celui-ci produisant soit du froid, soit de la chaleur à l’exact inverse du circuit primaire, le circuit secondaire étant alors capable d’assurer la climatisation, le chauffage ou la production d’eau chaude sanitaire.
Quelle que soit la phase productive du circuit secondaire, puisque les deux circuits caloporteurs sont thermiquement opposés, celle du circuit primaire comme celle du circuit secondaire au lieu d’être simplement rééchangées avec le milieu sont réutilisées.
Nous les appellerons les phases incidentes. Ainsi, par exemple, pendant que l’on produit de l’eau glacée pour la climatisation sur la boucle secondaire, nous produisons en phase incidente de l’eau chaude sanitaire sur le circuit primaire.
Nous distinguerons donc trois états : la phase spécifique qui correspond à un état de demande purement thermodynamique, la phase incidente qui est réutilisée à son état inverse lors des phases spécifiques et enfin la phase gratuite au cours de laquelle le système thermodynamique n’est pas sollicité mais où l’énergie thermique marine est naturellement et gratuitement collectée.

L'hydromaréthermie : une technologie innovante, performante et aboutie

L'échangeur sonde multivoies immergé (ESMI)

L’ESMI est ultra compact, à très haut rendement et à très faible perte de charges.
En comparaison, un échangeur sonde multivoies hydromaréthermique d'une longueur de 1,60m et de Ø20 cm enfoui sous sable humide ou immergé en pleine eau à moins de 10 mètres de profondeur a une efficacité énergétique équivalente à 3700m de sondes conventionnelles.
Les matériaux utilisés sont neutres environnementalement et électrolytiquement.
Les avantages induits sont les suivants : La faible emprise au sol de l’ensemble des systèmes associée à la compacité de l’ESMI réduisent considérablement les coûts de mise en œuvre des travaux d’enfouissement ou d’immersion. Le fonctionnement en circuit court des boucles caloporteuses minimise les pertes de charges et les consommations qui y sont liées.

Le système thermodynamique associé

Un système thermodynamique a été développé afin de répondre aux besoins de l’hydromaréthermie.
Le système thermodynamique est spécifique de par sa conception intrinsèque, son très faible volume de fluide frigorigène brassé, ses circulateurs pilotés, ses détenteurs électroniques pilotés, sa loi d’eau aux pentes et dérives spécifiques, son fluide caloporteur ne nécessitant pas de ballon inertiel,sans additif, ni glycol.
Ce système thermodynamique ne peut s’intégrer qu’à l’ensemble des systèmes hydromaréthermiques.
En effet, l’hydromaréthermie reposant essentiellement sur le freecooling / freeheating par le biais de jeux d’échangeurs sondes de type multivoies, le système thermodynamique dédié serait incapable de fonctionner sur des technologies d’échanges conventionnelles utilisées habituellement dans les S.W.A.C.
Ce système thermodynamique n’est ni une partie productive autonome, ni un relais indépendant mais est une composante intégrale de la technologie hydromaréthermique.

Extrêmement compact, le système thermodynamique peut être installé dans un local technique réduit et déporté.
Les très faibles encombrements et poids des systèmes productifs permettent une réduction des locaux techniques ainsi qu’un allègement conséquent sur les charges vives d’un bâtiment.

En conséquence, cela entraîne une diminution notoire des contraintes et des matériaux constructifs du bâtiment.

L’ensemble des matériaux utilisés dans la fabrication des systèmes sont recyclables à plus de 95%.
La fabrication du système thermodynamique est 95% française et respectueuse d’une charte qualité technique et environnementale stricte.
Le système thermodynamique est équipé d’un mode « Urgence » permettant en cas de défaillance du système de gestion informatisé de répondre aux besoins minimaux via une redondance télémécanique.

Les échangeurs multivoies internes

16 modèles d’échangeurs internes multivoies ont été spécifiquement développés afin d’exploiter au maximum des possibilités la part naturelle et gratuite de l’énergie fournie par la mer aux fins d’optimisation du freecooling/freeheating.

Le système de gestion

- Une gestion intelligente gère les actions à mener dans une temporalité et prend en compte les conditions climatiques extérieures,les conditions maritimes, les usages dans les bâtiments, l'intégration à des réseaux smart grids et un éventuel couplage à une co-génération via une autre énergie naturellement renouvelable (EnR)

- Une régulation intelligente auto adaptative et anticipative intervient instantanément sur les pilotages des éléments productifs et assure un auto apprentissage des usages, une gestion anticipative des phases incidentes, un pilotage des terminaux émetteurs en brouillard par la gestion du système hydromaréthermique, des réinterprétations novatrices du freecooling / freeheating permettant l'optimisation des phases incidentes et gratuites en dehors des phases spécifiques.

- Un système communicant, puissant outil de communication permettant une intégration aux différents systèmes domotiques par le biais d’un protocole de communication KNX. Cet outil de communication permet, en outre, une télémaintenance, un télé-pilotage, une télésurveillance et une télé-action sur les systèmes. Aussi, une redondance de certains systèmes autorise un télédépannage.

L'hydromaréthermie : un système qui respecte l'environnement

Prise en compte de la biodiversité marine et côtière

Outre les évaluations d’incidences accompagnant les demandes d’autorisations d’installations, de travaux et d’ouvrages pouvant affecter le site que l’on pourrait classer d’ordre réglementaire, tout projet d’installation est précédé d’une étude de faisabilité hydromaréthermique.
Dans ces études est précisée notamment la période d’implantation la plus opportune afin de diminuer l’éventuel dérangement occasionné des espèces, habitats et usages.

Une technologie adaptée à la sensibilité du milieu marin

Les échangeurs sondes sont conçus pour résister aux exigences du milieu marin. La technologie est restreinte au strict nécessaire : les échangeurs sondes sont statiques, ne comportent aucune pièce en mouvement, ni de transmission mécanique ou d’électronique de puissance, ni de fluide lubrifiant ou réfrigérant.
Les échangeurs sondes sont hermétiques, conçus dans des matériaux d’une totale neutralité tant électrochimiques qu’électrolytiques, ne contiennent aucune substance soluble, ne souffrent d’aucun risque d’oxydoréduction et ne sont donc pas susceptibles d’affecter le milieu environnant.
Ils contiennent moins de 1m3 de fluide caloporteur composé uniquement d’eau douce sans aucun additif. En cas de fuite accidentelle, l’impact sur la qualité de l’eau et le milieu environnant peut être considéré comme totalement nulle.
Les conduites de fluide caloporteur sont composées de matériaux inertes. Elles ne sont donc pas susceptibles de modifier la qualité de l’eau.
Du fait du fonctionnement en circuit fermé de la boucle d’eau douce, unique constituant du fluide caloporteur, ce système n’engendre ni captage d’eau ni rejet susceptible d’affecter l’alevinage ou la sérénité du milieu environnant.
Le système de circulation de fluide caloporteur en circuit fermé s’effectue en fluide laminaire. De ce fait, aucune transmission vibratoire que ce soit dans les conduites de la boucle ou dans l’échangeur sonde lui-même n’est susceptible de provoquer des émissions basses ou hautes fréquences.
La conception des échangeurs sondes les rendent peu sensibles à la prolifération naturelle des organismes végétaux qui sont naturellement susceptibles de venir s’y fixer. Il n’est donc pas nécessaire d’avoir recours à un antifouling chimique ou électrique, les tests ayant démontré qu’un simple brossage annuel de la sonde est suffisant pour préserver l’intégralité des performances.
De plus, la miniaturisation des échangeurs sondes n’occasionnent aucune perte, ni modification des habitats côtiers, n’engendrent aucun effet « barrière » pour les migrations.

Des techniques de pose des installations adaptées à la sensibilité du milieu marin

L'ESMI sous sable humide et la liaison de fluide caloporteur:
Les travaux d’enfouissement sous sable sont réalisés par moyens terrestres avec une mini pelle mécanique à godet étroit. Le sable est déposé de part et d’autre de la tranchée, pendant quelques heures, le temps d’enfouir la liaison de fluide caloporteur. L'échangeur sonde multivoies est transporté et posé directement sous le sable à une profondeur moyenne de 3m sous le niveau de la mer. Le sable extrait lors de l’enfouissement est remis en place. Aucune trace visible de l’implantation ne subsiste dès la fin de l’enfouissement.

L'ESMI immergé en pleine eau et la liaison de fluide caloporteur :
Aucune modification des fonds marins n’est nécessaire. La faible profondeur d’immersion comprise entre 3 et 12 m la rend accessible à un plongeur autonome. Au vu de la très faible emprise au sol ainsi que du dispositif de fixation associé, seuls des moyens très légers de mise en place sont nécessaires.
L'ESMI est soit lesté au fond, soit fixé en anfractuosité rocheuse par des systèmes de coinceurs à cames. Le relief rocheux est utilisé au maximum afin d’assurer à la liaison de fluide caloporteur une stabilité optimale.

Une maintenance adaptée à la sensibilité du milieu marin

La maintenance est légère : pour les échangeurs sondes immergées, seul un brossage manuel annuel de la sonde est recommandé. Il n’est pas prévu de maintenance sur la liaison de fluide caloporteur qui se concrétionne et se colonise à l’identique de son milieu immédiat. Concernant l'ESMI sous sable humide, aucune maintenance n’est nécessaire.

Un principe de réversibilité des installations à l'issue de l'exploitation

La technologie retenue permet d’envisager un démantèlement aisé. Le démantèlement s’exécute dans les mêmes conditions que celles liées à leur implantation initiale. L’ensemble des matériaux composant le système est recyclable à plus de 95 %.
De la même manière que lors de la phase d’implantation, la phase de démantèlement est précédée d’une méthodologie préconisant le meilleur choix de la période de démantèlement.

Un système compatible avec les autres usages de la mer

L'ESMI sous sable humide:
Ce type d’implantation n’occasionne aucune restriction d’usage ni de passage et est totalement invisible, ne génère aucun bruit et aucune modification du sable à la surface.

L'ESMI en pleine eau : la forme de la sonde a été étudiée pour n’engendrer aucune entrave, risque de coincement ou piégeage, et aucune blessure à un baigneur ou plongeur. D’autre part, sa forme la rend invulnérable aux engins de pêche et systèmes de mouillage, ce qui permet de n’occasionner aucune restriction de mouillage, d’usages ou de travail.

Nos études et nos missions

Nos études dans le cadre de l’hydromaréthermie

▪ Réalisation d’une étude de faisabilité hydromaréthermique
▪ Réalisation d’une étude bathythermique
▪ Réalisation d’une étude d’implantation hydromaréthermique
▪ Réalisation d’une étude de dimensionnement hydromaréthermique
▪ Étude de conception
▪ Étude et production des plans d’exécutions en phase EXE
▪ Élaboration des algorithmes spécifiques
▪ Programmation gestion hydromaréthermique
▪ Mise en fabrication des systèmes spécifiques hydromaréthermiques

Nos missions dans le cadre de l’ hydromaréthermie

▪ Conception et dimensionnement systèmes
▪ Maîtrise d’œuvre à l’implantation
▪ Mise en service et suivi des systèmes
▪ Mise en place d’un système de télégestion et télémaintenance
▪ Intégration domotique de l’hydromaréthermie
▪ Optimisation des phases incidentes, spécifiques et gratuites de production d’énergie
▪ Intégration à un système de cogénération
▪ Aide à la rédaction des dossiers de demandes de subvention et d’aides sur l’hydromaréthermie
▪ Aide à la rédaction des démarches administratives à la DDTM

Intérêts de la solution hydromaréthermique Nérée

▪ Solution complète couvrant la totalité des besoins de chauffage, climatisation et ECS simultanément et sans interruption de cycle,
▪ Solution package multi productif offrant un COP au minimum 3 fois supérieur à la concurrence, et, ce, en toute circonstance et quelles que soient les conditions climatiques
▪ Solution plus stable
▪ Solution aux matériaux et fluides caloporteurs environnementalement neutre et engendrant moins d’impacts environnementaux
▪ Solution économiquement viable, moins chère que la concurrence
▪ Solution intelligente par son auto apprentissage des usages et de sa gestion anticipative des phases incidentes
▪ Solution offrant une compacité système tant au niveau PAC que sonde
Atouts environnementaux
▪ GES extrêmement réduits
▪ Une consommation électrique extrêmement faible
▪ Fluide caloporteur eau douce en boucle fermée sans additif, ni glycol
▪ Matériaux d’échangeurs neutres environnementalement
▪ Aucune oxydoréduction et absence d’électrolyse
▪ Réduction des travaux d’enfouissement
▪ Aucune restriction de passage sur la zone d’enfouissement
▪ Ensemble des composants recyclables à plus de 95%
Atouts techniques
▪ Une fabrication française
▪ Un MTBF de 30 ans
▪ Faible emprise au sol de la sonde
▪ Locaux techniques réduits et déportables
▪ Production d’ECS à plus de 60°
▪ Système réversible et production d’ECS dans tous les modes
▪ Diminution des charges vives sur le bâtiment
▪ Maintenance réduite et télémaintenance possible
▪ Auto-apprentissage du milieu d’implantation, des locaux et des usages
▪ Les très faibles puissances électriques y compris instantanées et son système de gestion anticipatif intégré le destine pour l’avenir, tout particulièrement, à des systèmes de co-génération.

Plan d’immersion d’une sonde hyper-compacte en bord de mer

Planche de principe de fonctionnement général