Souvenons-nous, nous avons écrit ensemble la feuille de route de la filière brique-tuile vers la neutralité CO2 d'ici 2050. Le législateur a encore avancé l'échéance de cinq ans via la loi sur la protection du climat, prescrivant ainsi la neutralité gaz à effet de serre d'ici 2045.
En raison de la situation géopolitique très modifiée, il est désormais difficile de prévoir l'évolution des coûts de l'énergie en Allemagne et en Europe.
Par conséquent, l'urgence d'améliorer l'efficacité énergétique s'est considérablement accrue. Les catastrophes climatiques comme celles de la vallée de l'Ahr ou du Pakistan, ainsi que la « sécheresse hivernale » dans de nombreux pays européens, montrent l'ampleur du réchauffement climatique et l'urgence de la neutralité gaz à effet de serre.
Comment gérons-nous cela ?
Uniquement régénératif - c'est-à-dire via l'hydrogène, l'électrification, le biogaz, les gaz de synthèse et les matériaux porogènes biogéniques.
L'électricité produite à partir du photovoltaïque ou de l'éolien fait actuellement partie des sources d'énergie calculables en termes de coût. Produire sa propre électricité coûte sept à neuf centimes/kWh pour l'électricité photovoltaïque et constitue une alternative économique.
L'hydrogène est actuellement encore autour de 18 centimes/kWh pour l'autoproduction à partir du photovoltaïque et de l'électrolyse.
Pour l'Allemagne, il est déjà clair qu'une part importante de l'hydrogène nécessaire, ou de ses dérivés comme l'ammoniac et le méthanol, devra être importée. Au fur et à mesure que la proportion d'hydrogène augmente, l'efficacité économique s'améliore.
Le prix du gaz naturel est soumis à de fortes fluctuations, à des dépendances extrêmes et l'évolution du prix à long terme est imprévisible.
1. Hydrogène
L'hydrogène est l'un des principaux éléments de notre planète. Il est numéro un sur le tableau périodique des éléments et pourrait bientôt être également numéro un sur la liste des combustibles.
Keller travaille sur le thème de l'hydrogène depuis fin 2020 et est membre d'une association de recherche composée de cinq partenaires de Rhénanie du Nord-Westphalie. Il s'agit d'instituts, de fabricants de brûleurs, de producteurs de briques et de tuiles ainsi que de fabricants d'installations.
Les objectifs communs sont une nouvelle technologie de brûleur pour un fonctionnement 100 % hydrogène ou éventuellement gaz naturel (brûleur bi-combustible) et la substitution maximale du gaz naturel par l'hydrogène.
En mai de cette année, le premier groupe de brûleurs sera prêt à être utilisé sur un four existant dans l'industrie de la brique. Sur la base des tests préliminaires, Keller est optimiste que les résultats de tir seront positifs.
2.Électrification
Nous voyons différentes possibilités d'électrification. A cet effet, des essais de cuisson ont été menés avec des registres chauffants muraux et avec des résistances chauffantes électriques afin d'acquérir de l'expérience sur les applications possibles des dispositifs.
Selon les analyses, les résistances chauffantes électriques peuvent être utilisées économiquement jusqu'à une température chambre de cuisson d'environ 800°C. La résistante chauffante atteint env. 1150°C. A cette température, la durée de vie est d'env. cinq ans. Celle-ci est réduite de moitié lorsque la température de préchauffage est augmentée de 50 °C.
Plus le delta T entre la chambre de cuisson et la résistance est petit, plus la capacité de chauffage restante est faible.
Les chauffe-conduits peuvent être utilisés, par exemple, dans les circuits de recirculation sur le four ou comme chauffage d'appoint pour le séchoir.
Des générateurs d'air chaud peuvent également être utilisés pour l'injection d'air chaud dans le four. Cependant, la plage de température est limitée, car la température de sortie est de 1 100 °C maximum.
Une autre alternative est l'électrification des sous-processus, par ex. dans la zone de conditionnement. Keller a déjà fourni une hotte électrifiée à cet effet.
Le séchage par micro-ondes est une technique connue depuis de nombreuses années. Il peut également contribuer à l'électrification des sous-processus. Keller a construit une usine pilote de micro-ondes en 1998 dans laquelle six magnétrons de deux kW chacun ont été installés. Ils servaient à « préchauffer » les produits à env. 60 °C avant d'être transférés dans un sécheur continu conventionnel. Des résultats positifs ont été obtenus dans de nombreux tests préliminaires. L'enjeu réside dans l'intégration de cette technologie dans les installations existantes, que ce soit en tant que modules séchoirs en amont ou également pour l'élévation de la température de la colonne d'argile ainsi que des produits individuels dans la zone d'alimentation du poste de chargement des wagons du séchoir tunnel.
3. Accroître l'efficacité énergétique
La première et essentielle étape vers la neutralité en CO2 doit être d'augmenter l'efficacité énergétique, ce qui conduit in fine à découpler au maximum le four et le séchoir.
Afin d'atteindre les objectifs, les sujets suivants doivent être travaillés dans les usines existantes :
La circulation d'air sert à augmenter le transfert de chaleur dans le but de se gérer des débits longitudinaux plus faibles, c'est-à-dire un rapport air/brique inférieur dans le four.
Les systèmes de circulation construits par Keller représentent une solution spécifique à l'usine et donc optimisée. Des systèmes plafond à plafond, plafond à côté et côte à côte ont été mis en œuvre et garantissent un flux de réglage idéal avec des valeurs alpha améliorées.
Pour les nouvelles installations, une zone de refroidissement et de préchauffage plus longue doit être envisagée afin d'augmenter l'efficacité grâce à un transfert de chaleur prolongé dans le temps et d'obtenir ainsi des rapports air/brique plus faibles.
2. Utilisation de l'air de combustion préchauffé
3. Réduction des pertes à la sortie du four
Keller a déjà effectué des tests sur le four à poutres mobiles dans les années 1990. Grâce à cette technique, les pertes à la sortie peuvent être considérablement réduites, car les masses des wagons du four tunnel entrant et sortant du four sont réduites au minimum.
Dans les installations existantes standard, les pertes à la sortie via le wagon du four sont d'env. quatre à dix pour cent de la demande d'énergie thermique du four. Une réduction du poids des wagons du four tunnel existant jusqu'à 50 % semble réaliste, ce qui réduirait les pertes à la sortie à 2 à 5 %.
4. Découplage du four et du séchoir
Si le découplage du four et du séchoir est totalement ou du moins en grande partie réussi, de nouvelles options régénératives sont disponibles pour fournir de l'énergie au séchoir. Une possibilité est l'utilisation d'une pompe à chaleur. L'énergie de condensation contenue dans l'air humide est utilisée et transférée à un niveau de température plus élevé à l'aide de la pompe à chaleur. Des pompes à chaleur à compression à un étage ou à plusieurs étages peuvent être utilisées ici. Avec ces pompes, il est économiquement judicieux d'atteindre des niveaux de température d'env. 110 °C avec un coefficient de performance (COP) d'env. trois.
5. Récupération d'énergie par les fumées
Une autre possibilité intéressante de valorisation énergétique réside dans les fumées. Les pertes de gaz de combustion d'un four représentent environ 25 % de la demande énergétique du four. La récupération est donc logique et peut être effectuée avec les échangeurs de chaleur à huile thermique connus ou alternativement avec des échangeurs de chaleur en polymère. Avec les échangeurs de chaleur en polymère, l'énergie peut être récupérée sans aucun problème si vous conduisez délibérément dans le point de rosée acide. Il s'agirait donc d'une récupération de 12,5 % de l'énergie totale du four. Ceci est disponible à un niveau de température d'env. 110 °C et peut être utilisé de manière optimale pour le processus de séchage.
6. Utilisation du gaz de synthèse
Une condition préalable à une utilisation significative est qu'une quantité suffisante de bois usagé soit disponible à un prix attractif à proximité du site.
7. Contrôle et régulation des flux d'énergie
Une autre mesure pour augmenter l'efficacité énergétique est un système de contrôle «intelligent», qui permet de coordonner plus facilement les flux d'énergie et de réguler plus précisément les processus. Les dépendances doivent être coordonnées à l'avance. Cela est particulièrement vrai lorsque des sources d'énergie régénératives sont intégrées, car elles ne sont pas constamment disponibles. Le soleil ne brille pas toujours et le vent ne souffle pas non plus à tout moment.
Source ZiegelIndustrie International
