Duvel Moortgat évolue vers une brasserie à faible empreinte carbone
Les pompes à chaleur électriques et la récupération de chaleur réduisent la consommation de gaz naturel
L’industrie agroalimentaire est confrontée au défi général de verdir ses processus de production et de réduire sa dépendance aux énergies fossiles. Pour de nombreux producteurs, la chaleur industrielle constitue l’un des obstacles majeurs. C’est précisément ce défi que la brasserie Duvel Moortgat à Puurs-Sint-Amands souhaite relever au cours des prochaines années grâce à un projet énergétique d’envergure qui doit permettre au site de réduire considérablement sa dépendance au gaz naturel d’ici 2028.
Une durabilité sans compromis
Lors d'une visite de la brasserie organisée dans le cadre du congrès ENERGIK, les participants ont pu découvrir les coulisses du projet baptisé 'Net Zero Brewing'. En combinant la récupération de chaleur fatale, des pompes à chaleur à basse et haute température, des ballons tampons d'eau chaude et une gestion intelligente de l'énergie, la brasserie entend réduire drastiquement sa consommation de gaz naturel, sans aucun compromis sur la qualité du produit, la capacité ou la sécurité d'exploitation.
Pour un site de production qui brasse environ 1.000.000 d'hectolitres de bière par an, il s'agit d'une étape majeure. Selon les prévisions, la consommation de gaz naturel peut y chuter de quelque 30.000 à 12.000 MWh par an. Cela représente une baisse d'environ 60% et une réduction annuelle de CO2 de près de 4.000 tonnes.
La chaleur résiduelle, une nouvelle source d’énergie
Alors que de nombreuses entreprises produisent encore leur chaleur à l'aide de chaudières alimentées au gaz, Duvel Moortgat s'intéresse de près à l'énergie déjà présente aujourd'hui dans son processus de production. Deux sources jouent ici un rôle central: la chaleur provenant des installations de refroidissement et l'eau résiduelle épurée issue de la station d'épuration.
L'effluent de la station d'épuration quitte le processus à des températures comprises entre 15 et 35°C. Aujourd'hui, cette chaleur se dissipe en grande partie de manière inutilisée dans l'environnement, mais elle constitue en même temps une source d'énergie précieuse.
Dans ce nouveau concept, cette chaleur fatale est revalorisée jusqu'à environ 45°C via une pompe à chaleur basse température. Ensuite, une pompe à chaleur haute température augmente encore la température jusqu'à environ 95°C. Cette chaleur peut alors être injectée dans divers processus de production via des circuits d'eau chaude.
De cette manière, une part considérable de l'approvisionnement en chaleur est électrifiée, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications majeures au cœur de la brasserie. Selon Sam De Belder, international manufacturing director de Duvel Moortgat, c'est précisément cette combinaison entre récupération d'énergie et technologie de pompe à chaleur qui offre la meilleure opportunité de réduire substantiellement les combustibles fossiles au sein d'un environnement industriel existant.
Tous les consommateurs de vapeur ne sont pas identiques
Avant d’élaborer le projet, la brasserie a cartographié en détail tous les postes consommateurs de chaleur sur le site. La salle de brassage, les installations de nettoyage, les lignes d’embouteillage et les processus auxiliaires ont notamment été analysés.
"Il est ressorti de cet exercice qu’une électrification complète n’est pas encore réalisable aujourd’hui pour toutes les applications", explique Sam De Belder. "Dans la salle de brassage en particulier, les courbes de température et les vitesses de montée en température jouent un rôle crucial pour la qualité du produit fini. En effet, le processus de brassage est directement lié au développement du goût, à la recette et à la cohérence du produit."
Pour d'autres applications, les possibilités sont différentes. Les processus de nettoyage, les installations CIP et divers processus du département d'emballage peuvent passer beaucoup plus facilement à des circuits d'eau chaude. "Cela crée un parcours réaliste dans lequel une grande partie de la consommation de gaz naturel disparaît, sans risques pour le processus de production", explique le manufacturing director.
"Cette approche démontre que l'électrification dans l'industrie agroalimentaire est rarement une question de tout ou rien. Souvent, l'impact le plus important est obtenu en identifiant les processus pour lesquels un approvisionnement en chaleur alternatif est déjà techniquement et économiquement viable aujourd'hui."
Le jumeau numérique comme boussole
Un jumeau numérique de l'ensemble du site de production a été utilisé lors du projet. En collaboration avec des partenaires spécialisés, Duvel Moortgat a développé un modèle de simulation permettant d'analyser les flux d'énergie, les besoins de chaleur et les profils de consommation avec une résolution temporelle élevée. Les simulations ont permis de comparer objectivement différents scénarios. Les pompes à chaleur, mais aussi le stockage de chaleur, les réseaux d'eau chaude et les chaudières électriques ont ainsi fait l'objet de calculs.
"C’est souvent en identifiant les processus pour lesquels un approvisionnement alternatif en chaleur est déjà techniquement et économiquement viable aujourd’hui que l’on obtient le plus grand impact" – Sam De Belder, Duvel Moortgat
Il est ressorti des analyses qu'une approche intégrée offrait les meilleurs résultats. "En concevant dès le départ les pompes à chaleur, la capacité de stockage et la distribution d'eau chaude comme un système unique, nous avons pu maximiser les avantages tant énergétiques qu'économiques", explique De Belder.
Un système énergétique hybride pour une fiabilité maximale
Malgré l'accent mis sur l'électrification, le gaz naturel ne disparaît pas complètement du site. Duvel Moortgat opte délibérément pour un système énergétique hybride, dans lequel les chaudières à vapeur existantes restent disponibles en tant que solution de secours.
Une condition importante pour la réalisation du projet était toutefois l’extension de l’infrastructure électrique. Grâce à un nouveau raccordement direct à la haute tension, la puissance disponible sur le site passe d’environ 4 à 10 MW. Cela permet non seulement d'accueillir les nouvelles pompes à chaleur, mais crée aussi de l’espace pour de futurs projets d’électrification.
Volet d’une stratégie de durabilité plus large
Par ailleurs, la brasserie s’efforce depuis des années de verdir ses activités de production à plus large échelle. Ainsi, une station d’épuration anaérobie contribue déjà aujourd’hui à l’approvisionnement énergétique en produisant du biogaz. Ce biogaz représente environ 10% de la consommation totale de gaz du site.
De plus, la brasserie a récemment mis en service une installation de récupération de CO2. Le dioxyde de carbone libéré lors du processus de fermentation est capté, purifié, comprimé et stocké. Grâce à cette installation de récupération, le site de Puurs-Sint-Amands est entièrement autosuffisant en matière de CO2. Le volume excédentaire est utilisé au sein d’autres brasseries du groupe.
La gestion de l'eau a également été profondément revue ces dernières années. Alors qu'il fallait autrefois plus de 8 l d'eau pour produire 1 l de bière, la brasserie travaille aujourd'hui à l'atteinte d'un ratio de 4 l d'eau par litre de bière. De plus, la part d'eau industrielle réutilisée augmente régulièrement.
Enfin, l'entreprise continue d'investir dans les panneaux solaires. Bien que la contribution de la production solaire locale reste relativement limitée par rapport à la demande totale d'électricité, cette technologie fait elle aussi partie du mix énergétique élargi de l'avenir.