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Puisque le Centre régional des sciences de la santé de Thunder Bay continue à prendre de l’expansion pour répondre à la demande croissante de la communauté et jouer son rôle d’établissement d’enseignement des sciences de la santé, il devait réévaluer les diverses solutions pour répondre à ses besoins en énergie.
Généralement, un hôpital consomme jusqu’à trois fois plus d’énergie qu’un immeuble commercial, puisque la demande s’étend sur 24 heures, ce qui inclut le chauffage et la climatisation. Les hôpitaux ont des budgets fixes et la hausse rapide du prix de l’énergie au cours des dernières années a représenté un défi pour de nombreux établissements.
Les hôpitaux sont par nature de grands consommateurs d’énergie. « Ces installations les aident à fournir des soins de qualité à un coût moindre, explique Brian Del Vecchio, directeur de compte principal, Johnson Controls.
Actuellement, la production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) nous permet d’économiser de 70 000 à 90 000 $ par mois. »
PROFIL DU CLIENT
Endroit : Thunder Bay (Ontario)
Application : Hôpital
Équipement : Génératrice au gaz naturel G3516H
Projet de cogénération du Centre régional des sciences de la santé de Thunder Bay – Le projet de cogénération permet au CRSS de Thunder Bay de réaliser d’importantes économies d’énergie et d’argent qui sont consacrés aux soins des patients.
Le Centre a collaboré avec Thunder Bay Hydro et Johnson Controls pour mettre au point un système de production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) à l’hôpital. La cogénération consiste à produire simultanément deux formes d’énergie, c’est-à-dire de la chaleur et de l’électricité, à partir d’une forme d’énergie unique. La chaleur récupérée dans les moteurs à combustion interne n’est pas rejetée dans l’atmosphère, mais utilisée pour produire de l’eau chaude, éliminant ainsi la nécessité d’utiliser des chaudières et du combustible supplémentaires. « La cogénération présente plusieurs avantages, pas seulement pour le Centre, mais aussi pour les patients et les familles du nord-ouest de l’Ontario », affirme Anne-Marie Heron, directrice administrative, Opérations et Planification des immobilisations du Centre régional des sciences de la santé de Thunder Bay. « Le projet de cogénération permet au Centre de réaliser d’importantes économies d’énergie et d’argent qui sont ensuite consacrés aux soins des patients. »
À la fin de 2015, le Centre a installé un système de production combinée d’électricité et de chaleur (cogénération) muni d’un groupe électrogène Caterpillar G3516H qui accroît l’efficacité énergétique et réduit la dépendance à l’égard du réseau public. Depuis son installation, ce système a démontré qu’il pouvait produire de l’électricité et de l’énergie thermique efficacement et qu’il offrait d’énormes avantages sur les plans économique et environnemental.
« Tous les jours, les 2 500 employés de l’hôpital traitent en moyenne 420 patients et la demande d’électricité et de chaleur est constante », souligne Allan Korol, responsable des installations du Centre régional des sciences de la santé de Thunder Bay. « La cogénération est idéale pour un gros immeuble comme le nôtre, explique M.Korol. Notre établissement accueille de nombreux patients 24 heures sur 24, sept jours sur sept et 365 jours par année. La demande d’énergie est donc continue. En raison du prix relativement bas du gaz naturel et du prix de plus en plus élevé de l’énergie électrique en Ontario, la cogénération est une proposition intéressante pour nous. »
Les installations de cogénération produisent plus de 16 millions de kWh et environ 50 milliards de BTU par année. Pendant les périodes de pointe, l’hôpital a besoin de 4,2 MW d’énergie, avec une moyenne de 3 MW. Le système de production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) produit environ 75 pour cent de l’énergie utilisée par l’établissement et fournit de l’énergie électrique supplémentaire en cas de panne de courant. « Actuellement, la production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) nous permet d’économiser de 70 000 à 90 000 $ par mois. « Les économies réalisées devraient augmenter parallèlement à la hausse du prix de l’électricité », ajoute M. Korol.
Efficacité thermique
La chaleur récupérée dans le moteur de la génératrice G3516H n’est pas rejetée dans l’atmosphère, mais récupérée et utilisée pour produire de l’eau chaude, ce qui réduit le coût élevé d’utilisation des chaudières et du combustible. La chaleur récupérée du moteur est utilisée dans des circuits à haute et à basse température. L’eau du circuit à haute température, chauffée à environ 190 °F, est injectée directement dans le circuit de la chaudière qui fournit l’eau chaude pour l’ensemble de l’établissement.
Le circuit à basse température sert à préchauffer l’eau traitée par osmose inversée utilisée pour l’humidification et l’eau d’appoint des chaudières par l’entremise d’un échangeur de chaleur. L’eau à basse température est utilisée dans deux appareils de traitement d’air qui préchauffent l’air avant que le processus soit pris en charge par un système au glycol. L’utilisation de la chaleur récupérée réduit de moitié la quantité d’énergie requise pour faire fonctionner les quatre chaudières.
The cogeneration system supplies about 75 per cent of the hospital’s power needs
« Le circuit à basse température n’est que le crémage sur le gâteau », explique l’ingénieur en puissance mécanique James Cole. « De plus, la chaleur récupérée des génératrices augmente l’efficacité des chaudières à vapeur. L’efficacité combinée de l’ensemble des installations de production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) de Toromont est supérieure à 80 pour cent », affirme-t-il.
La génératrice G3516H et l’appareillage de connexion sont installés dans une enceinte insonorisée et à l’épreuve des intempéries adjacente à l’hôpital. Le tableau électrique Cat est conçu pour mettre en parallèle l’infrastructure publique et permettre l’îlotage. Le tableau gère et surveille la totalité du système de cogénération et protège la génératrice et l’infrastructure publique. Pour satisfaire aux normes environnementales, un système de réduction catalytique sélective (RCS) installé sur le toit de l’enceinte réduit les émissions de NOx, qui passent de 70 à 80 parties par million à 30 parties par million. Une cheminée de 100 pieds évacue les gaz au-dessus de la ligne des toits de l’établissement de quatre étages.
« Nos installations sont conformes à toutes les normes du ministère de l’Environnement de l’Ontario concernant les émissions dans l’atmosphère et la réduction du bruit », affirme M. Korol.
Toromont garantit un temps exploitable élevé
Pour maximiser les économies, le groupe électrogène doit fonctionner 24 heures sur 24. Actuellement, le système est fiable, avec un temps exploitable de 95 pour cent, et seuls quelques arrêts périodiques sont requis pour l’entretien. Les exploitants des systèmes d’immeubles des hôpitaux vérifient l’enceinte du système de production combinée de chaleur et d’électricité (cogénération) deux à trois fois par quart de travail et relèvent les mesures essentielles recommandées par Systèmes de production d’énergie Toromont. « Nous surveillons le fonctionnement du système et nous vérifions s’il y a des changements », affirme M. Korol. « Nous utilisons des caméras pour surveiller l’intérieur de l’enceinte de cogénération », ajoute-t-il. Cette méthode nous met en confiance et c’est une bonne façon de surveiller cet équipement. »
Depuis la mise en service du groupe électrogène G3516H, les exploitants du système d’immeuble de l’hôpital ont appris à bien connaître le groupe électrogène.
« Nous savons maintenant que nous pouvons vraiment compter sur Toromont, déclare M. Korol. Nous appelons Toromont à toute heure du jour et de la nuit et un technicien arrive ici en moins d’une heure. Toromont fournit un excellent soutien sur appel et nous aide à résoudre n’importe quel problème de fonctionnement. » Le contrat d’entretien et de réparation est essentiel, parce qu’il permet au Centre régional des sciences de la santé de Thunder Bay de prévoir le coût de l’entretien du système de cogénération au cours des 10 prochaines années et d’établir le budget en conséquence.
« Toromont l’a emporté sur la concurrence et je pense que le fait que Caterpillar fabrique des produits bien établis et d’une fiabilité éprouvée aussi bons et même meilleurs que les produits concurrents a été déterminant », affirme M. Korol. « Toromont offre un excellent service dans le nord de l’Ontario, et cela répond bien à nos besoins. »
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