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Apr 19, 2023

Concours des distilleries vertes : rapports de faisabilité de la phase 1

Mis à jour le 24 novembre 2021 © Crown copyright 2021 Cette publication est

Mis à jour le 24 novembre 2021

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Dirigé par Edrington aux côtés des consultants Allen Associates.

Les pompes à chaleur haute température (HTHP) ont le potentiel de convertir la chaleur de faible qualité en vapeur pour une utilisation dans une variété d'applications de distillerie. Ils ont l'avantage d'améliorer l'efficacité énergétique globale et de permettre le passage à l'électricité renouvelable à partir de combustibles fossiles. Edrington vise à étudier cette technologie à l'échelle industrielle, à la distillerie et aux malteries de Highland Park à Kirkwall. Le projet développera un système innovant de récupération de chaleur dans une maison morte avec un HTHP en son cœur. La vapeur produite sera utilisée pour chauffer les fours de séchage du malt, remplaçant le coke comme source de combustible pour ce processus et éliminant les émissions de carbone associées.

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Dirigé par John Fergus & Co Ltd aux côtés d'Arup.

Ce projet se concentrera spécifiquement sur le potentiel d'utilisation de l'hydrogène à la distillerie pour décarboniser de manière significative la chaleur de procédé nécessaire. L'hydrogène pourrait être produit de deux manières, en convertissant le gaz généré à l'usine AD locale en hydrogène sur place et par électrolyse des énergies renouvelables locales sur place. Alternativement, il pourrait être livré sur le site par d'autres producteurs locaux à plus grande échelle dans la localité.

La distillerie a déjà réalisé une étude sur l'énergie qui pourrait être générée à partir des panneaux photovoltaïques du toit de l'entrepôt, ces données seront intégrées à l'étude pour déterminer la capacité de production d'hydrogène. L'étude examinera également les implications de cette production renouvelable supplémentaire sur le système électrique alimentant la distillerie. L'utilisation de l'hydrogène dans la chaudière à vapeur au gaz naturel existante mais convertie ou dans un système à hydrogène nouvellement installé déplaçant la demande restante de gaz naturel des sites.

De plus, l'empreinte carbone de la distillerie a fait l'objet d'une étude précédente. Cela contribuera à confirmer les économies de carbone potentielles d'un tel système.

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L'Uist Distilling Company Ltd.

Le processus de distillation de la plupart des distilleries opérationnelles est alimenté par la production de vapeur par la combustion de mazout ou de gaz naturel. Ce projet examinera l'opportunité de concevoir une nouvelle distillerie à faible émission de carbone dès le départ en faisant fonctionner la distillerie grâce à une combinaison d'un brûleur à hydrogène et du chauffage indirect d'une huile thermique plutôt que de la vapeur conventionnelle.

Cette conception technique innovante utilise la combustion indirecte de l'hydrogène pour créer un environnement opérationnel plus sûr et une solution moins chère que la combustion directe. Le projet vise à évaluer la faisabilité de la création d'hydrogène sur site grâce à l'installation d'une production d'énergie renouvelable et de voies viables vers le marché pour l'hydrogène excédentaire créé. La production d'hydrogène hors site à l'aide d'actifs d'énergie renouvelable opérationnels et le transport vers le site seront également étudiés. La faisabilité technico-économique de tels systèmes énergétiques sera évaluée et discutée dans le cadre de la stratégie énergétique nationale et régionale et de la transition vers une économie de l'hydrogène.

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L'Uist Distilling Company Ltd.

Ce projet envisage l'opportunité pour une nouvelle distillerie de construction d'être gérée via un stockage de chaleur à haute température à commande électrique, par opposition au cas contrefactuel de brûleurs à mazout à base de combustibles fossiles. Une proportion importante des distilleries existantes et nouvelles sont situées dans des zones rurales où l'infrastructure électrique est très limitée. Cela limite les possibilités de nouvelle production d'électricité renouvelable car l'exportation vers le réseau n'est pas possible.

Le stockage de chaleur à haute température isolé utilisera de l'électricité pour élever la température interne du support de stockage qui peut ensuite être transférée dans la chaleur de traitement. Cette chaleur de processus peut être distribuée rapidement (moins d'une seconde), ce qui permet d'utiliser l'énergie de manière flexible et aussi efficace que possible. Cette conception innovante de commutation de carburant permet une intégration plus poussée avec des sources d'électricité renouvelables et soulage les contraintes du réseau local en ayant une charge flexible et dispatchable. Le résultat est une distillerie à zéro ou faible émission de carbone avec des besoins énergétiques plus faibles et une efficacité des ressources plus élevée qui peut être reproduite dans l'industrie de la distillation et appliquée dans d'autres environnements commerciaux industriels à forte consommation d'énergie thermique.

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Locogen Ltd.

Ce projet évaluera la faisabilité de faire passer une distillerie opérationnelle du mazout à des brûleurs à hydrogène qui fournissent une chaleur de procédé directe pour la distillation. La combustion directe de l'hydrogène dans les brûleurs impliquerait la modernisation des systèmes de distribution de carburant et de chaudière au sein de la distillerie, tandis que l'option de créer de l'hydrogène hors site et de le transporter sur site sera également étudiée.

Ce projet innovant de changement de carburant permet une intégration avec des sources d'énergie renouvelables sur site ou hors site qui peuvent créer de l'hydrogène par électrolyse. La faisabilité technico-économique de tels systèmes énergétiques sera évaluée et discutée dans le cadre des stratégies énergétiques nationales et régionales et de la transition vers une économie de l'hydrogène. Le projet réalisera une distillerie à zéro ou à faible émission de carbone, convertie à partir de la dépendance aux combustibles fossiles, qui pourra être reproduite dans l'industrie de la distillation et appliquée dans d'autres environnements commerciaux industriels à forte consommation d'énergie thermique. Le projet mettra en lumière les opportunités d'accélération de l'économie de l'hydrogène.

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Dirigé par Sunamp avec le soutien de l'Université Heriot Watt.

Sunamp démontrera, à travers l'étude de faisabilité de Green Distilleries, comment le stockage thermique PCM offre aux distilleries, anciennes et nouvelles, une voie sûre et résiliente de passage du carburant à une technologie renouvelable à zéro et à faible émission de carbone comme principale méthode de production de chaleur. En utilisant la modélisation de l'énergie et des processus de Heriot Watt, avec les données de leur distillerie sur le campus ainsi que les contributions de l'industrie, nous montrerons comment un stockage thermique PCM à grande échelle (MWh) peut être utilisé pour convertir, capturer et stocker la production d'énergie renouvelable à utiliser au point de demande, en dissociant ainsi la production de la demande.

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Gestion des ressources environnementales limitée.

L'hydrogène a le potentiel de décarboniser la chaleur dans les distilleries britanniques. Cependant, le transport de l'hydrogène vers les distilleries, souvent dans des endroits éloignés, peut être un défi. Une solution potentielle consiste à transporter et à stocker l'hydrogène à l'aide d'un transporteur d'hydrogène organique liquide (LOHC). Le LOHC peut transporter un niveau d'hydrogène par unité de volume similaire à celui de l'hydrogène liquide et peut le faire en toute sécurité et proprement à température et pression atmosphériques. Il peut être transporté à l'aide de camions-citernes conventionnels et stocké dans des réservoirs de stockage de carburant existants.

L'objectif du projet sera de déterminer la viabilité de l'utilisation de LOHC pour décarboniser l'industrie de la distillerie et de définir un plan pour démontrer ses performances techniques, ses références environnementales, de santé et de sécurité et son coût du cycle de vie.

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Solutions Supercritiques Ltée.

Le système d'électrolyse de Supercritical produira de l'hydrogène sur place avec une efficacité inégalée et un coût minimal avec une énergie renouvelable soutenue par la chaleur résiduelle de notre distillerie partenaire. L'hydrogène vert sera renvoyé dans le système de chauffage ou d'électricité de la distillerie pour minimiser sa dépendance aux combustibles fossiles, démontrant ainsi une voie vers une distillerie zéro carbone dépendant uniquement de ses ressources naturelles locales. La démonstration sera la première du genre, ouvrant la voie aux distilleries et autres industries du Royaume-Uni.

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Dirigé par la Cornish Geothermal Distillery Company (CGDC) aux côtés des partenaires industriels Geothermal Engineering Limited (GEL), Buro Happold et Forsyths.

Ce projet révolutionnaire vise à démontrer une solution de pompe à chaleur à haute température rentable, capable d'alimenter des processus de distillerie intensifs en chaleur (de la fermentation à la distillation en passant par la maturation) en utilisant des sources de chaleur industrielles à faible teneur en déchets. L'objectif initial de l'étude portera sur la chaleur résiduelle extraite de la première centrale géothermique du Royaume-Uni au United Downs Deep Geothermal Project, où une chaleur à 80 degrés est disponible en tant que sous-produit du processus de production d'électricité. Ce flux de chaleur sera élevé par un système de pompe à chaleur pour produire de la vapeur pour la distillerie, fournissant un approvisionnement énergétique stable, constant et durable avec zéro émission de carbone et d'importantes économies d'énergie.

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Dirigé par le Centre européen de l'énergie marine aux côtés du partenaire de recherche Napier University et des partenaires industriels Edrington et Orkney Distilling Limited.

HySpirits 2 livrera la première distillerie au monde alimentée à l'hydrogène ; démontrant que le passage du carburant à des solutions vertes propres peut être réalisé n'importe où. La première étape du projet évaluera quatre voies technologiques différentes pour faciliter le passage à l'hydrogène vert dans le secteur de la distillation permettant une décarbonation complète de ce processus industriel. Pour y parvenir, EMEC utilisera son expertise de pointe en R&D appliquée sur la production d'hydrogène vert utilisant l'énergie éolienne et marémotrice dans les Orcades. L'équipe de décarbonisation industrielle de l'Université Napier d'Édimbourg apportera 20 ans d'expérience dans le secteur de la distillation. Enfin, le groupe mondial de distillation Edrington (propriétaires de Highland Park Distillery à Orkney) et Orkney Distilling (une boutique, société de distillation appartenant à Orkney) fourniront des contributions aux utilisateurs finaux, soutiendront une stratégie de déploiement sur le marché et contribueront à la portée d'une démonstration pilote.

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Colorado Construction & Engineering Ltd.

Des brûleurs mixtes hydrogène/GN seront développés et pourront être co-combustibles avec des biocarburants. Cela permet d'amorcer immédiatement la décarbonation des distilleries utilisant des biocarburants liquides verts co-carburés au GN, avec une transition directe vers l'hydrogène vert/bleu au fur et à mesure de sa disponibilité. Le fonctionnement tri-carburant hydrogène, GN et biocarburants sera possible dans la transition vers un carburant 100% hydrogène avec 100% de décarbonation. Des brûleurs bicombustibles GN/hydrogène avec injection de biocarburant étagée axialement seront utilisés pour utiliser des biocarburants résiduaires difficiles à brûler tels que le sirop de pot ale et la glycérine. Les distilleries chauffées à la vapeur et à chauffage direct feront partie du programme.

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Dirigé par Colorado Construction & Engineering Ltd, une société de conception et d'installation de distillerie, le fabricant de brûleurs CBS Ltd et le partenaire de recherche University of Leeds.

La biomasse résiduelle de la distillerie, DRAFF et PAS, ainsi que d'autres biomasses résiduelles seront gazéifiées par lots dans un nouveau gazéifieur à moyenne température qui évite la formation de goudron. Le gaz de gazéification chaud sera transféré vers un brûleur nouvellement développé pour le chauffage des distilleries à vapeur et à chauffage direct. L'optimisation des performances du gazéifieur utilisera le contrôle de recherche de pic de température de CO et de gaz. Le brûleur du gazogène sera initialement alimenté au GN mais un brûleur combiné biocarburant/GN/hydrogène sera développé pour augmenter l'efficacité de décarbonation vers les 100 % qui seront possibles une fois que l'hydrogène vert/bleu sera disponible.

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Bennamann Ltd.

Le projet de méthane fugitif Bennamann-Atlantic combinera l'expertise et l'expérience de deux entreprises pionnières de Cornouailles pour fournir une solution innovante de changement de carburant à l'échelle de l'industrie avec un potentiel d'économie de carbone substantiel. La solution sera facilement reproductible et évolutive, favorisera les réseaux énergétiques locaux et soutiendra une interaction intersectorielle mutuellement bénéfique.

L'étude de faisabilité examinera les avantages de remplacer le carburant par du méthane fugitif à carbone négatif capté à partir de digesteurs anaérobies couverts de lagons à lisier, en améliorant le rendement en méthane de ces derniers en utilisant le lixiviat des déchets organiques de la brasserie et de la distillerie. Cette nouvelle approche créera une boucle énergétique fermée entre le fournisseur d'énergie et l'utilisateur, et maximisera les économies de carbone résultant du changement de combustible.

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St Andrews Brewers Limited.

La production de whisky de malt est un processus énergivore, la distillation représentant la majeure partie de la demande de chaleur au sein de la distillerie. À Eden Mill Distillery, la distillation représente environ 70 % de la demande de chaleur.

La distillerie Eden Mill est en train de déménager sa distillerie sur le campus Eden de l'Université St. Andrews. Dans le bâtiment avec lequel ils partagent un mur intérieur commun, il y a un centre d'énergie alimenté à la biomasse qui fournit le chauffage urbain au campus principal de l'Université St Andrews et au campus Eden. Cela présente une grande source d'eau chaude qui peut être utilisée par la distillerie.

L'eau chaude produite peut être utilisée directement pour le brassage et le nettoyage au sein de la distillerie. La distillation nécessite une température plus élevée, et celle-ci doit être obtenue à l'aide d'une pompe à chaleur pour créer de l'eau chaude censée être capable d'alimenter la majorité du processus de distillation en conjonction avec de la vapeur via un échangeur de chaleur externe à deux étages.

L'hydrogène vert créé à partir de l'électricité renouvelable produite sur place doit être utilisé pour créer la vapeur nécessaire au deuxième étage des échangeurs de chaleur.

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Protium Green Solutions Limitée.

Le projet HyLaddie voit la distillerie Bruichladdich, Protium Green Solutions et ITPEnergised se réunir pour évaluer une technologie de chauffage pionnière afin d'aider la distillerie Bruichladdich à atteindre son objectif de zéro émission nette de 2025. Le projet évaluera la faisabilité du déploiement d'un système de chaudière à vapeur d'hydrogène en cours de commercialisation par l'entreprise affiliée de Protium, Deuterium. Le système est une chambre de combustion dynamique (DCCTM), que le consortium cherchera à déployer à la distillerie de Bruichladdich dans le but de fournir une alternative aux chaudières à fioul moyen existantes actuellement utilisées.

La DCCTM est une chaudière à condensation innovante à oxycombustion qui brûle de l'hydrogène pour générer de la vapeur de qualité industrielle ; s'appuyant sur l'hydrogène vert comme matière première, le brûleur n'émet aucun gaz à effet de serre ni polluant et fonctionne sans conduit de fumée. L'achèvement du concours de phase 1 des distilleries vertes organisé par la Small Business Research Initiative (SBRI) ouvrira une voie viable vers l'objectif net zéro de Bruichladdich en 2025.

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Un consortium de Highland Park Distillery, SSE Utility Solutions, Lumenion GmbH, Adrian Wilson (consultant indépendant) dirigé par Protium Energy Ltd.

Un consortium composé de Highland Park Distillery, SSE Utility Solutions, Lumenion GmbH, Adrian Wilson (consultant indépendant) et Protium Energy Ltd a été formé pour éliminer les carburants au kérosène actuellement brûlés dans la distillerie des Orcades afin de produire de la vapeur pour le processus de distillation. L'objectif est de remplacer ce processus émetteur de CO2 par une transformation directe et hautement efficace de l'énergie renouvelable en chaleur industrielle sans CO2 à haute température.

L'étude examinera l'option d'un réservoir de chaleur à haute température qui prend l'électricité (lorsqu'elle est disponible) et la stocke sous forme de chaleur, puis convertit cette chaleur en vapeur (sur demande). Orkney est particulièrement béni au Royaume-Uni avec 120% de la demande électrique actuelle satisfaite par des sources d'énergie renouvelables, mais il a également des contraintes de réseau électrique, nécessitant des niveaux importants de réduction de la production. Les îles disposent d'un système de gestion active du réseau, qui tente de connecter davantage de production d'énergie renouvelable en introduisant des charges contrôlées telles que les véhicules électriques. Il est fort probable que l'ajout d'une charge dispatchable de plusieurs mégawatts améliorerait le système et faciliterait encore plus d'énergie renouvelable sur l'archipel, tout en exploitant une production d'électricité à bas prix mais autrement réduite.

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