La supervision technique des opérations d’un hôpital moderne implique chaque jour de nombreuses obligations et de nombreux défis. La priorité absolue est de préserver la sécurité des équipements et des systèmes, tout en gardant parallèlement un œil attentif sur les coûts. Les hôpitaux cherchent aussi de plus en plus à optimiser leur consommation d'énergie, notamment en raison des effets importants sur les coûts. La conciliation de tous ces objectifs peut parfois s’avérer difficile. L’hôpital St. Marien-Hospital de Marsberg, en Allemagne, en est un bon exemple : St. Marien a récemment modernisé sa centrale de cogénération afin d'assurer une fourniture efficace et écologique de chauffage et d'électricité à l'hôpital ainsi qu'à d'autres consommateurs tiers sur le site de l'hôpital, notamment les cabinets médicaux et la cafétéria gérée de manière indépendante. Bien que la réglementation fiscale interdise techniquement à ces opérations tierces d'utiliser la centrale de cogénération pour leur approvisionnement en énergie, une séparation physique de l'approvisionnement en énergie n'est pas réalisable. L’hôpital St. Marien-Hospital a consulté les experts en efficacité énergétique de Kieback&Peter en vue de trouver la meilleure solution possible pour intégrer l’installation de chaleur et d’électricité combinées.
De nouveaux défis pour l’intégration optimale de la centrale de cogénération
Comme de nombreux hôpitaux disposant de leur propre système d’approvisionnement en énergie, St. Marien profite des dispositions relatives à la réduction de la charge de soutien prévues par la loi allemande sur les sources d’énergie renouvelables (EEG) pour l’électricité produite par l’hôpital. La législation consolidée sur l’énergie, qui est entrée en vigueur en décembre 2018, pose de nouveaux défis à ceux qui opèrent en vertu de sa réglementation. Par exemple, pour pouvoir bénéficier de subventions gouvernementales, les exploitations produisant leur propre énergie ne peuvent pas approvisionner en plus des consommateurs tiers situés sur le même site.
Jusqu’à présent, les estimations de ces quantités de tiers étaient autorisées, mais à partir du 1er janvier 2021, les valeurs précises devront être évaluées tous les quarts d’heure par des appareils de mesure étalonnés.
Cela représente un effort important, même au niveau conceptuel. Mais les exigences de la législation fiscale sont encore plus compliquées par d’autres obstacles techniques :
La mise à niveau de la centrale de cogénération crée un système hybride qui impose des exigences importantes au service d’ingénierie des systèmes de commande principaux. Dans de nombreux cas similaires, les générateurs d’électricité sont connectés en série, le contrôle étant effectué uniquement sur la base des températures de chacun des régulateurs de chaudière. Cela se traduit fréquemment par un taux de cycle élevé pour la centrale de cogénération et une mauvaise efficacité globale du système.
Exploiter au mieux les systèmes de chauffage hybrides avec en:hybrid
De longues périodes d'exploitation de la centrale de cogénération, associées à sa mise à l'arrêt lorsqu'elle est confrontée à la menace de fournir de l'énergie à des consommateurs tiers - ces deux exigences représentent le dilemme que Kieback&Peter devait maintenant résoudre de la meilleure façon possible, tout en préservant la réduction de la répartition de l'EEG, et ce, au moindre coût.
Depuis le début, Michael Schlüter, l’ingénieur commercial en analyse du cycle de vie des bâtiments en charge du projet, est resté en contact étroit avec le directeur technique de l'hôpital St. Marien. Lorsqu’il s’agit de problèmes complexes, un concept clairement défini peut vraiment changer la donne.
En collaboration avec le client, un concept a été conçu afin d'utiliser des calculs de consommation continus sur cinq minutes à partir des relevés de compteurs correspondants au niveau de la DCC; ce qui garantit que la centrale de cogénération ne fonctionne que pour fournir de l'électricité à l'hôpital lui-même. Avec cette solution, plus besoin d’installer une grande variété de nouveaux compteurs. Cela a rendu la mise en œuvre du projet très rentable et a permis de réduire au minimum la gestion des données opérationnelles.
Le retour direct au niveau du logiciel rend également les rapports plus efficaces. Parallèlement, le contrôle actif des performances est utilisé dans le système pour optimiser la production de chaleur.
En plus de l’installation de la centrale de cogénération, le bâtiment abrite une chaudière à condensation au gaz, une chaudière à gaz à basse température et un réservoir de stockage d’eau chaude d’une capacité de 10 000 litres. Le branchement en parallèle de tous les générateurs et l'intégration du réservoir d'eau chaude pour le chargement de tous les générateurs de chaleur permettent d'une part une longue durée de vie de la centrale de cogénération en tant que producteur de puissance de base. Ces caractéristiques offrent également des temps de cycle intéressants pour les générateurs de chaleur secondaires en tant que producteurs de charge de pointe.
La connexion parallèle permet également une construction flexible du système au cas où des générateurs supplémentaires doivent être intégrés au système de chauffage combiné à l’avenir.
Le respect des exigences légales et la mise en œuvre d'un fonctionnement économiquement judicieux de la centrale de cogénération - les deux sont possibles avec une seule commande.
Le résultat est un fonctionnement techniquement et économiquement optimisé de la centrale de cogénération tout en préservant un rendement fiscal annuel de 80 000 euros.
