L'art de capter la chaleur

Le traitement du pétrole brut requiert une quantité énorme d'énergie. C'est pourquoi ExxonMobil accorde beaucoup d'attention à l'amélioration de l'efficience énergétique. C'est une lame à double tranchant.
D'une part, une meilleure politique énergétique réduit les frais gigantesques d'énergie,d'autre part, elle livre une contribution substantielle pour un meilleur environnement. Les mesures d'économie dans les raffineries et dans les usines chimiques vont plus loin que les réductions de frais standard et l'isolation. Quelques experts nous décrivent des réalisations concrètes.

TEXTE: ROB VISSERS | PHOTOS: KEES STUIP ET FOTO TOM KROEZE

ExxonMobil est depuis de longues années un précurseur en matière de nouvelles et de meilleures technologies et de méthodes pour augmenter le rendement énergétique. Pensez par exemple à la réutilisation de la chaleur résiduelle des processus de production et à la mise en service de centrales de cogénération (cogens). Ces installations fabriquent d'une part de l'électricité à l'aide d'une turbine à gaz et elles utilisent d'autre part la chaleur résiduelle qui se libère pour fabriquer de la vapeur. Le bénéfice s'en retrouve doublé.

ExxonMobil a construit plus de quatrevingts cinq centrales de cogénération de par le monde. Également dans les raffineries de Rotterdam et d'Anvers, qui font ainsi partie des raffineurs les plus efficaces d'Europe. Grâce à cet investissement au niveau mondial, les émissions de gaz à effet de serre sont diminuées de façon structurelle de neuf millions de tonnes par an. Cela équivaut à supprimer quatre millions de voitures. Et de nouvelles initiatives sont prises constamment pour améliorer la gestion de l'énergie dans les raffineries et les usines. C'est à cet effet que le Global Energy Management System (GEMS) a été créé. Les groupes de travail GEMS ont rédigé une liste de ce que l'on nomme les Key Energy Variables (KEV): des points de mesure pour une consommation optimale d'énergie. Ils ont été implémentés dans quasi toutes les raffineries. L'énergie ainsi économisée depuis l'introduction de GEMS en 2000 suffirait à pourvoir un million de ménages européens en énergie.

Une cathédrale de conduites | La raffinerie d'Anvers utilise déjà depuis longtemps ces KEV. Jan Vandenven, Combustion and Utilities Engineer, raconte: "En somme, le raffinage consiste à faire bouillir du pétrole brut à cent degrés Celsius, afin qu'il se sépare en produits utilisables et en produits semi-finis. Il est bouilli dans des grands fours chauffés au gaz ou au pétrole. Ensemble, ils forment une cathédrale de conduites pour l'arrivée et l'évacuation des produits pétroliers, des gaz et de la vapeur.

Une grande quantité de chaleur se perd durant ce processus. Nous voulons réduire cette perte de chaleur au minimum. C'est pourquoi, nous avons isolé les conduites et installé des échangeurs thermiques, qui convertissent la chaleur résiduelle en énergie utilisable. A des dizaines d'endroits, des appareils ont été installés pour mesurer en permanence la consommation d'énergie des différentes unités de production et la comparer aux KEV.

Un système informatique transmet les écarts éventuels afin de pouvoir prendre des mesures." Son collègue Willy Bollen, Energy Conservation (Encon)-coordinator, cite comme exemple la consommation d'oxygène: "Pour la combustion de gaz naturel, on ajoute de l'air dans les fours. La quantité ajoutée est comparée aux KEV. Lorsqu'il y a trop d'air qui entre, il y a une perte de chaleur. Nous l'évitons en tenant la consommation d'oxygène en permanence en équilibre. Cela nous permet d'économiser des milliers de dollars par an.

A petite échelle | "Actuellement, ce sont surtout de tels projets à petite échelle qui nous permettent d'économiser de l'énergie", raconte Clemens Duyvesteijn, coordinateur environnemental dans les usines de Rotterdam-Botlek. "Les mesures importantes concernant l'efficience ont déjà été prises, entre autres les unités de cogénération. Il faut à présent trouver de petites améliorations. Chez nous, le gain d'énergie se trouve donc dans des détails. Mais ils sont également intéressants. Certainement lorsqu'on se rend compte que le besoin en énergie de la raffinerie de Rotterdam équivaut à celui d'environ 15.000 voitures à moteur à essence qui circulent non-stop."

< Actuellement, ce sont surtout des projets à petite échelle qui nous font économiser de l'énergie .>

Les sites d'ExxonMobil s'échangent de nombreuses idées nouvelles. Lorsque nous constatons que quelque chose semble fonctionner, cela est implémenté dans le monde entier, le steamtrap par exemple. "Dans la raffinerie, il y a plusieurs kilomètres de conduites qui transportent de la vapeur", raconte Xander van Mechelen, coordinateur Encon à Rotterdam. "La vapeur est utilisée entre autres pour l'entraînement des turbines et pour maintenir les conduites à température élevée. Cette quantité gigantesque de vapeur provoque de l'eau de condensation, qui est évacuée des conduites via 15.000 clapets automatiques, les steamtraps.

Ils évacuent cependant non seulement de la condensation, mais également de la vapeur, donc de l'énergie. L'année dernière, nous avons organisé un grand programme d'entretien pour tous les steamtraps. Cela a produit près de 10 Megawatt d'économie, une quantité d'énergie suffisante pour faire fonctionner deux cent mille ampoules." Un autre exemple de best practice est ce que nous nommons le réseau hiver. Il s'agit d'un réseau séparé de conduites de plusieurs kilomètres qui n'est utilisé qu'en hiver. "Jusque récemment, nous passions automatiquement en novembre au réseau d'hiver qui est chauffé jusqu'en avril pour éviter le gel. Mais, c'est bien sûr dommage de consommer toute cette énergie lorsque les températures extérieures sont encore élevées. C'est pourquoi le système a été rendu dépendant du temps et le réseau d'hiver n'est plus qu'utilisé lorsqu'il va réellement geler.

Cela fait une petite différence de trente tonnes de vapeur par an. Si cette mesure nous permet d'épargner dix pour cent d'énergie, cela équivaut à la consommation annuelle en gaz de quinze cents ménages."

One Boiler Operation | Wim Blokker le confirme. Il est le Process Support Section Head du Rotterdam Plasticizers and Intermediates Plant (RPI) à Rotterdam, où sont entre autres produits les alcools à partir de gaz synthétique, d'hydrogène et d'oléfines. "En 2004, nous utilisions pour la production deux chaudières à vapeurs ou boilers, qui fonctionnaient simultanément. Lorsque l'une était en panne, il nous restait l'autre. De cette manière, nous garantissions la production de vapeur et donc le processus de production.

Le rendement en énergie était cependant très faible. Les boilers fonctionnaient simultanément à leur capacité minimale et ils n'étaient donc utilisés qu'à vingt-cinq pour cent de leur capacité totale. Lorsque les instruments de l'ancien système étaient en panne, la chaudière concernée était immédiatement arrêtée. Actuellement, nous utilisons un seul boiler, que nous avons équipé de nouveaux instruments. Etant donné que l'appareil est équipé d'instruments plus robustes et plus fiables, son fonctionnement est garanti. En outre, en cas d'urgence, l'autre boiler peut être mis en route en vingt-quatre heures."

< Les raffineries et les usines d'ExxonMobil ont amélioré leur rendement en energie de cinq à dix pour cent durant les dix dernières années. >

Le préchauffeur d'air est un autre projet dont s'occupe Wim Blokker. "Comme déjà dit, pour brûler du gaz naturel, il faut une certaine quantité d'air. Plus cet air est chaud, moins il faut du gaz naturel. Le préchauffeur d'air chauffe l'air en soutirant la chaleur résiduelle des gaz de fumée de la chaudière. De plus, ces gaz de fumée chauffent également l'eau qui va vers la chaudière, de sorte qu'il faille moins de chaleur dans la chaudière. Selon les prévisions, les projets d'économie d'énergie prévus pour la période entre 2004 et fin 2006 pour notre site rapporteront un million d'euros par an."

Le top mondial | Grâce à ce genre de projets, les raffineries et les usines d'ExxonMobil ont amélioré leur rendement en énergie de cinq à dix pour cent durant les dix dernières années. Une enquête comparative du bureau Solomon dans les raffineries du monde entier fait apparaître que Rotterdam et Anvers font partie du top mondial absolu. La conscience de l'utilisation efficace de l'énergie est réelle jusque dans les moindres recoins de l'entreprise. Notre politique porte donc ses fruits. "Des études ont démontré que nous avons organisé nos processus d'une façon quasi parfaite en matière d'intégration de la chaleur", conclut Wim Blokker. "Pourtant, je pense que nous pouvons faire encore bien mieux. Grâce surtout aux technologies qui se développent sans cesse. Nous voulons absolument nous maintenir dans le top mondial."