Thermoplongeurs électriques : un élément clé pour les systèmes d'énergie thermique prêts à être renouvelables

Aperçu : Rôle des thermoplongeurs électriques dans les systèmes d'énergie renouvelable

Thermoplongeurs électriques (EIH) sont des dispositifs résistifs simples qui convertissent l'énergie électrique en chaleur directement dans un fluide ou un milieu thermique. Bien que de conception simple, ils constituent de puissants outils d'intégration des énergies renouvelables variables (ERV), telles que l'énergie éolienne et solaire, dans les systèmes électriques. En convertissant le surplus d'électricité en énergie thermique utile à la demande, les EIH réduisent les réductions, fournissent des charges flexibles pour l'équilibrage du réseau et créent un stockage thermique peu coûteux qui peut découpler la demande de chaleur des temps de production d'électricité.

Comment les EIH permettent la flexibilité du réseau

Absorber le surplus d’énergies renouvelables

Lorsque la production éolienne ou solaire dépasse la demande électrique immédiate, les réseaux réduisent généralement la production ou l’exportent à faible valeur. Les EIH peuvent être envoyés pour absorber ce surplus en chauffant de l'eau, des huiles ou des matériaux à changement de phase. Les thermoplongeurs à grande échelle connectés à des réservoirs ou à des banques thermiques agissent comme des puits contrôlables qui convertissent l'électricité intermittente en énergie thermique stockée avec un rendement aller-retour élevé et une complexité minimale.

Réponse à la demande et services auxiliaires

Les EIH conviennent aux programmes automatisés de réponse à la demande. Regroupés sur de nombreux sites, ils fournissent une modulation de charge rapide et fiable pour aider à équilibrer les fréquences et à gérer les déséquilibres à court terme. En répondant aux signaux de prix ou aux commandes directes de l'opérateur de réseau, les thermoplongeurs peuvent fournir des services auxiliaires tels que la capacité de réserve et le lissage du taux de rampe sans modifications majeures de l'infrastructure.

Applications : là où les thermoplongeurs offrent de la valeur

Stockage d'eau chaude domestique et commerciale

Dans les maisons et les bâtiments commerciaux, les EIH associés à des réservoirs d’eau chaude isolés agissent comme des batteries thermiques à faible coût. Pendant les périodes de production élevée d’énergies renouvelables ou de faibles prix de l’électricité, les chauffages augmentent la température des réservoirs ; l'eau chaude stockée est utilisée plus tard pour le chauffage des locaux, les besoins sanitaires ou l'eau chaude industrielle. Ce décalage temporel réduit la demande électrique de pointe et réduit les factures d’énergie tout en augmentant l’utilisation des énergies renouvelables.

Chaleur de processus industriels et accumulateurs thermiques

L’industrie a souvent besoin de chaleur à basse ou moyenne température, que les thermoplongeurs fournissent efficacement. Intégrés aux accumulateurs thermiques, les EIH permettent aux usines de faire fonctionner un chauffage à forte intensité énergétique lorsque l'approvisionnement renouvelable est abondant. Des industries telles que la transformation des aliments, le textile et le préchauffage de produits chimiques peuvent ainsi adapter leurs opérations à la disponibilité des énergies renouvelables, réduisant ainsi la dépendance aux combustibles fossiles et les coûts d'exploitation.

Chauffage urbain et énergie communautaire

Les systèmes de chauffage urbain peuvent utiliser de grands réservoirs d’eau chauffés par immersion comme stockage saisonnier ou diurne pour capter l’électricité renouvelable. Les banques thermiques à l’échelle communautaire réduisent le besoin de chaudières à gaz en période de pointe, offrent une résilience face aux flambées des prix de l’électricité et facilitent l’intégration des ressources éoliennes et solaires locales dans les réseaux de chaleur.

Considérations techniques pour une intégration efficace

Stratégie de contrôle et communication

Un contrôle intelligent est essentiel : les EIH doivent être mis en réseau pour recevoir les signaux de prix ou de réseau, donner la priorité à la demande thermique et éviter les cycles inutiles. Des algorithmes simples qui utilisent les prévisions météorologiques, les prévisions de production renouvelable et les modèles d'occupation optimisent le fonctionnement des radiateurs. Les communications ouvertes (par exemple Modbus, MQTT) permettent aux agrégateurs de gérer des flottes d'EIH comme des centrales électriques virtuelles.

Dimensionnement du stockage thermique et qualité de la chaleur

Il est essentiel de dimensionner le stockage en fonction des événements excédentaires attendus. Les concepteurs doivent prendre en compte la stratification de température, les pertes de chaleur et les températures de sortie requises pour les utilisations finales. L’utilisation de supports de stockage appropriés (eau pour les besoins à basse température, huiles thermiques ou matériaux à changement de phase pour les températures plus élevées) maximise la valeur et l’efficacité.

Sécurité, normes et cycle de vie

Une ingénierie appropriée traite du tartre, de la corrosion et de la sécurité électrique. Les thermoplongeurs doivent être conformes aux normes électriques locales et les régimes de maintenance doivent empêcher l’encrassement des éléments. La prise en compte des émissions du cycle de vie et de la recyclabilité des composants du chauffage garantit que l’avantage environnemental global du couplage des EIH avec les énergies renouvelables est préservé.

Comparaison des options d'électrification du chauffage

Meilleures pratiques et étapes de mise en œuvre

• Évaluez les profils d’énergies renouvelables locales et identifiez les fenêtres excédentaires prévisibles pour dimensionner le stockage thermique en conséquence.
• Intégrez des contrôles intelligents capables de suivre les signaux du réseau en temps réel et les signaux des prix de l’électricité pour une répartition automatisée.
• Concevoir un stockage avec stratification et isolation pour minimiser les pertes et maintenir les températures de sortie requises.
• Combinez les EIH avec d’autres mesures de flexibilité (gestion de la demande, stockage par batterie ou pompes à chaleur) pour optimiser la rentabilité.
• Mettez en œuvre des projets pilotes à l’échelle commerciale ou du district pour valider les contrôles, l’acceptation des clients et les modèles commerciaux.

Conclusion : voie pratique vers la décarbonisation

Les thermoplongeurs électriques représentent une technologie pragmatique et peu coûteuse pour accélérer l’intégration des énergies renouvelables. Leur rendement de conversion élevé, leur installation simple et leur compatibilité avec le stockage thermique les rendent particulièrement efficaces pour absorber la production variable et fournir des services au réseau. Lorsqu’ils sont combinés à des contrôles intelligents, à un dimensionnement approprié et à des signaux favorables du marché, les EIH aident à découpler la demande thermique de l’approvisionnement en électricité en temps réel, réduisant ainsi les réductions, les émissions et améliorant l’économie des projets renouvelables. Pour les services publics, les gestionnaires de sites industriels et les exploitants de bâtiments à la recherche de mesures pratiques de décarbonation, le stockage thermique chauffé par immersion est une solution immédiatement mise en œuvre et efficace.