Des pompes à chaleur pour rendre la production de bière plus efficace

L’une des boissons les plus populaires en Suisse s’achète en effet de plus en plus dans des canettes. Alors que la part de la bière vendue sous cette forme n’était que de 0,5% en 1980, elle atteint les 10% en 2000 et même 44% aujourd’hui. Chaque année, les Suissesses et les Suisses consomment 400 millions de canettes de bière.

Par rapport aux bouteilles en verre, cette solution présente des avantages certains: plus légères, les canettes protègent mieux le contenu de la lumière. Elle offre donc des conditions idéales pour la bière, qui doit être conservée au frais et à l’abri des rayons du soleil. Pour des raisons techniques, les canettes doivent toutefois subir un traitement thermique après le remplissage. Cette pasteurisation assure la conservation de la bière. Les grandes brasseries utilisent souvent un tunnel de pasteurisation, qui leur permet de traiter des volumes importants.

250 millions de bouteilles et de canettes par année
C’est le cas de Feldschlösschen, à Rheinfelden, où se trouve un impressionnant tunnel de pasteurisation de 20 mètres de long et de près de 6 mètres de large. En l’espace d’une heure, l’installation pasteurise jusqu’à 55 000 canettes ou bouteilles. Les récipients sont introduits dans le pasteurisateur sur un convoyeur de 4,5 mètres de large, divisé en dix zones. Les canettes et bouteilles fermées sont aspergées d’eau chaude dans les trois premières zones, ce qui porte leur température à 53°C. Les jets d’eau se poursuivent dans les quatre zones suivantes, pour maintenir la température de pasteurisation entre 62°C et 64°C. Dans les trois dernières zones, les récipients sont aspergés d’eau froide pour être progressivement refroidis à 28°C. La traversée du tunnel dure près de 40 minutes et les récipients doivent rester au chaud 20 minutes environ. Le processus consomme donc beaucoup d’énergie pour chauffer l’eau et maintenir sa température au niveau voulu pendant la pasteurisation. Les canettes doivent ensuite encore être refroidies avant d’être manipulées et emballées, ce qui ne va pas non plus sans recours à l’énergie. Chaque année, près de 250 millions de bouteilles et de canettes subissent ce traitement chez Feldschlösschen à Rheinfelden.

Auparavant, c’était la chaudière qui produisait toute la chaleur nécessaire de manière centralisée, à 70% à base d’énergies renouvelables (biogaz et alcool de la production de bière) et à 30% à base de gaz naturel. Un circuit d’eau de refroidissement évacue la chaleur résiduelle de l’appareil de pasteurisation. Lorsque la température de l’air extérieur descend, une tour de refroidissement refroidit ce circuit d’eau. Autrement, de l’eau fraîche doit être utilisée pour ce processus.

Feldschlösschen chauffe désormais l’eau de pasteurisation avec une pompe à chaleur de 400 kW. L’entreprise améliore ainsi l’efficacité énergétique du processus tout en réduisant ses émissions de CO2. La pompe à chaleur utilise la chaleur issue du processus de refroidissement du pasteurisateur et la chaleur résiduelle des compresseurs à air.Lors de la planification du système, Feldschlösschen s’est fixé comme objectif de réduire ses émissions de CO2 de 400 tonnes par année. L’entreprise tenait également à utiliser un agent frigorigène écologique pour la pompe à chaleur. Le choix s’est porté sur le fluide frigorigène R1234ze. Appartenant à la famille des HFO, son potentiel de réchauffement global (Global Warming Potential ou GWP) est de 3, ce qui lui vaut d’appartenir à la catégorie des agents frigorigènes naturels.

Une mise en œuvre accompagnée scientifiquement
Les spécialistes de Feldschlösschen ont planifié à l’interne la mise en œuvre du concept avant de le réaliser avec l’installateur, qui travaille depuis longtemps pour l’entreprise, et le fournisseur de la pompe à chaleur. Thomas Janssen, responsable du développement durable chez Feldschlösschen Supply AG, a par ailleurs veillé à ce que la transformation de l’approvisionnement énergétique du tunnel de pasteurisation soit encadrée et évaluée scientifiquement par l’Institut des systèmes énergétiques de la haute école de Suisse orientale.

Les résultats des mesures effectuées pendant cinq mois par Ekaterina Möhr, collaboratrice scientifique à la haute école, ont montré que la pompe à chaleur travaillait de manière très efficace et qu’elle atteignait un coefficient de performance de 3,2 à une température de condensation de 73°C et une élévation de température à 57°C. La nouvelle installation est bien intégrée au système et livre une puissance calorifique moyenne de 230 kW. Durant les 5 200 heures de fonctionnement du tunnel au cours de la première année d’exploitation avec la pompe à chaleur, 275 tonnes de CO2 ont pu être économisées. C’est un peu moins que ce qui avait été calculé à l’origine. En revanche, la consommation de gaz a diminué en conséquence.

Dans le contexte géopolitique de l’année 2022, la rentabilité d’un projet est difficile à évaluer. À son lancement en 2020, les coûts d’investissement étaient estimés à environ 500 000 francs et la durée de rentabilisation à 7,5 ans. Grâce à une subvention de la Confédération, cette durée a pu être réduite à environ 5 ans. Une éventuelle réduction supplémentaire dépendra de l’évolution des prix de l’électricité et du gaz. L’équipe voit dans l’amélioration des réglages des paramètres d’exploitation et l’intégration du chauffage du bâtiment en tant que consommateur de chaleur un potentiel supplémentaire pour réaliser l’objectif d’une réduction des émissions de 400 tonnes de CO2.