Accumulateur de glace

Chauffage renouvelable et refroidissement naturel – grâce aux solutions techniques d'ONI

Un accumulateur de glace utilise l'énergie de cristallisation générée lors du passage de l'eau à l'état solide comme source de chaleur efficace pour une pompe à chaleur et peut servir en été de puits de chaleur pour le refroidissement naturel. ​

Il en résulte un système de chauffage et de refroidissement renouvelable qui séduit particulièrement là où l'efficacité énergétique, la sécurité de fonctionnement et la clarté de la planification sont exigées. ONI vous accompagne tout au long du processus, de l'analyse et la planification au financement, en passant par la mise en œuvre et le service après-vente – en tant qu'interlocuteur unique.

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Efficace et flexible

Les avantages d'un chauffage à glace

Les systèmes de stockage de glace démontrent toute leur efficacité partout où des besoins élevés en chaleur et/ou en froid se heurtent aux contraintes liées à la planification et aux autorisations. Ils associent la pompe à chaleur et le stockage de glace de manière à permettre le chauffage à partir d’énergies environnementales, géothermiques ou solaires, ainsi que de l’énergie de cristallisation, et à exploiter le refroidissement naturel en été.

1) Production à forte intensité énergétique (par ex. plastiques/métallurgie, équipementiers automobiles)​
Les accumulateurs de glace fournissent une chaleur stable tout au long de l'année pour les pompes à chaleur et soulagent le refroidissement naturel lors de la climatisation, ce qui réduit la consommation d'électricité en été. De plus, les forages profonds ne sont plus nécessaires, ce qui facilite l'obtention des autorisations et réduit les risques.

2) Chimie/pharmacie/technologie médicale et bâtiments
commerciaux exigeants​ Ces secteurs sont souvent soumis à des exigences complexes en matière de température, de disponibilité et de besoins simultanés en chaleur et en froid. Les accumulateurs de glace sont utilisés pour permettre un chauffage et un refroidissement flexibles, généralement avec des pompes à chaleur. Les avantages sont des systèmes nécessitant peu d'entretien et une régénération reproductible pour une grande fiabilité opérationnelle.

3) Administration, immeubles de bureaux et rénovation de bâtiments existants
Ces secteurs bénéficient d'un refroidissement estival durable nécessitant peu de démarches administratives. Les accumulateurs de glace permettent un refroidissement naturel des bâtiments sans forages profonds, ce qui simplifie la planification, et utilisent l'énergie environnementale et de cristallisation gratuite.

C'est pourquoi vous devriez choisir ONI

De l'analyse à la mise en service

Voici comment se déroule votre projet de stockage de glace avec nous

1. Entretien préliminaire et définition des objectifs : nous clarifions le cas d'utilisation, les objectifs (coûts, CO₂, sécurité d'approvisionnement) ainsi que les besoins en chauffage et en refroidissement.

2. Collecte des données et profil de charge : nous recueillons les informations de base nécessaires : temps de fonctionnement, courbes de charge, niveaux de température ainsi que les systèmes existants (hydraulique, consommateurs, stockage/régulation).

3. Faisabilité et logique du système : nous évaluons la faisabilité technique sur site (installation, tracés des conduites, intégration) et dimensionnons le principe : extraction/régénération, utilisation de l'énergie de cristallisation ainsi que le potentiel de refroidissement naturel pour le fonctionnement estival.

4. Planification des variantes et interfaces : 2 à 3 variantes (par ex. accent sur le chauffage vs chauffage + refroidissement naturel), avec schéma du système, liste des interfaces et délimitation claire des prestations. ​

5. Rentabilité et dossier de décision : afin de permettre une décision éclairée, nous fournissons un dossier de gestion concis comprenant un cadre CAPEX/OPEX, des hypothèses de bénéfices et les risques (logique TCO/ROI).

6. Préparation de la mise en œuvre et transfert : nous précisons le calendrier, les responsabilités et, le cas échéant, les options de subvention/financement. ​

Toutes les prestations

Aperçu de la logique du système

Termes et logique du système
 

Stockage d'énergie par glace

Les accumulateurs d'énergie à glace sont des accumulateurs thermiques à basse température, généralement des réservoirs d'eau enterrés dans le sol, qui fonctionnent en association avec des pompes à chaleur. L'eau y est refroidie jusqu'à une température proche de 0 °C et gèle partiellement, ce qui libère de la chaleur de cristallisation qui est utilisée comme source d'énergie. Le réservoir utilise le changement de phase de l'eau en glace et fonctionne généralement sans isolation thermique. Pour se régénérer, le réservoir est dégelé à l'aide d'énergie solaire, d'air extérieur, de chaleur résiduelle ou de géothermie.

Énergie potentielle lors d'un changement de phase (chaleur latente) 

désigne l'énergie qui est stockée ou libérée lors d'un changement de phase (par exemple, de l'eau en glace) sans variation de température. Lors du gel de l'eau à 0 °C, la température reste constante tandis que de la chaleur latente est libérée. L'enthalpie de fusion de l'eau est d'environ 333–334 kJ/kg, ce qui correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer 1 kg d'eau de 0 °C à environ 80 °C. Un accumulateur de glace de 10 m³ peut ainsi libérer ou stocker environ 900 à 930 kWh de chaleur.

Utilisation saisonnière ou horaire d'un système de stockage d'énergie par glace​

A) Utilisation horaire : le système de stockage compense les pics de consommation au cours de la journée et se recharge généralement en peu de temps grâce à la chaleur ambiante ou à l'énergie solaire.

B) Utilisation saisonnière : l'énergie est stockée pendant des semaines ou des mois, par exemple la chaleur estivale pour l'hiver, ce qui est particulièrement efficace avec les accumulateurs de glace grâce à la chaleur latente et au stockage dans le sol.

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Les accumulateurs de glace pour différents domaines d'application

Les accumulateurs de glace sont particulièrement adaptés lorsque le système doit réagir à des charges variables ou lorsque des sources d'énergie telles que les absorbeurs solaires à air, la géothermie ou la chaleur résiduelle doivent être intégrées de manière efficace. Les scénarios courants sont la modernisation/le parc immobilier existant, les systèmes hybrides combinant photovoltaïque et solaire thermique, ainsi que les applications dans lesquelles un fonctionnement stable de l'accumulateur soulage considérablement la pompe à chaleur au quotidien.

Les contraintes telles que la surface disponible, l'intégration dans le circuit hydraulique existant et la stratégie d'exploitation (été/hiver, arrêt, charge partielle) sont les principaux facteurs déterminants pour la conception.

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Questions et réponses

FAQ sur les accumulateurs de glace

L'efficacité dépend avant tout de l'interaction entre les températures de la source, la plage de température, la taille du ballon de stockage et la stratégie d'exploitation. Ce qui est déterminant, c'est la régularité avec laquelle la pompe à chaleur bénéficie de « bonnes » conditions de source et la manière dont les variations de charge (charge partielle/pics) sont lissées par le ballon de stockage. De plus, l'hydraulique, la régulation et l'intégration d'autres sources d'énergie (par exemple, absorbeurs solaires à air, géothermie, solaire thermique) ont un impact direct sur les coefficients de performance annuels. Dans la pratique, la différence résulte moins des composants individuels que d'un système global cohérent doté d'une logique de fonctionnement claire.

Le plus souvent, le système de stockage de glace est associé à une pompe à chaleur eau glycolée-eau, car son intégration dans un circuit de source stable est facile à gérer. Il est important que la pompe à chaleur soit adaptée au niveau de température souhaité (chauffage/processus) et au profil de charge, et qu'elle ne fonctionne pas en permanence en dehors des plages de fonctionnement raisonnables. De plus, la stratégie de régulation joue un rôle important : la modulation, le comportement cyclique et l'interaction avec le réservoir doivent être conçus de manière à ce que le fonctionnement reste efficace pour les cas de charge pertinents. Selon le projet, un concept hybride peut également s'avérer judicieux si certains pics ou niveaux de température doivent être couverts différemment.

L'énergie de cristallisation (chaleur de cristallisation) explique pourquoi les accumulateurs de glace peuvent fournir une grande quantité d'énergie utile malgré leur volume compact. En fonctionnement, cela signifie que le réservoir peut non seulement stocker de l'énergie « en fonction de la température », mais aussi fournir de la chaleur supplémentaire grâce au changement de phase. Cela s'avère particulièrement utile en cas de charges variables, car le réservoir peut absorber les pics de charge et stabiliser les températures de la source. Dans la logique du système, la cristallisation est utilisée de manière ciblée afin que la pompe à chaleur fonctionne dans des conditions favorables et que son fonctionnement ne devienne pas inefficace en raison de conditions instables au niveau de la source.

Cela dépend des températures de consigne, du profil de charge, des surfaces et de la stratégie de fonctionnement souhaitée. Le photovoltaïque agit principalement via l'électricité : il peut couvrir la part électrique de la pompe à chaleur et ainsi réduire les coûts d'exploitation, en particulier lorsque l'autoconsommation et les durées de fonctionnement sont adaptées. Le solaire thermique fournit de la chaleur à des niveaux de température définis et peut, selon le concept du système, être directement intégré au ballon de stockage ou au circuit de chauffage. Les absorbeurs solaires à air sont intéressants lorsque l'énergie environnementale peut être utilisée de manière fiable et judicieuse en termes de surface comme source de chaleur et que le circuit de source en tire profit. Dans la pratique, ce n'est pas le module individuel qui est déterminant, mais le fait que la combinaison stabilise les sources de chaleur et allège de manière mesurable la charge de la pompe à chaleur au quotidien.

Lorsque l'intégration architecturale, la surface disponible ou les infrastructures existantes jouent un rôle, la « forme » du réservoir peut constituer un facteur déterminant pour le projet. Une solution de type citerne peut, par exemple, aider à loger judicieusement les réservoirs ou à tirer parti des conditions existantes – mais le concept doit être adapté au fonctionnement thermique et à l'intégration du système. Les éléments essentiels à cet égard sont notamment le concept de raccordement, l'accessibilité, le circuit hydraulique/de source et le mode de fonctionnement en été et en hiver. La pertinence de cette approche dépend des contraintes et de l'objectif global du système, et non du seul concept de stockage.

Dans de nombreux cas, les programmes de subvention peuvent être pertinents, notamment lorsque des énergies renouvelables sont intégrées ou que des énergies fossiles sont remplacées. La possibilité d'obtenir une subvention et sa pertinence économique dépendent du type de projet, du niveau de température, du concept du système et des exigences formelles (justificatifs, date de dépôt de la demande, obligations en matière de documentation). Le timing est essentiel : souvent, le classement du projet et le dépôt de la demande doivent être clairement définis avant la passation de commande ou la mise en œuvre. Nous vous aidons à structurer le projet, à constituer la base de données nécessaire et à choisir une voie de financement réaliste, afin que les efforts consentis soient à la hauteur des bénéfices escomptés.