L'échange de chaleur dans les cuisines commerciales : Efficacité énergétique et économies

Selon l'Agence suédoise de l'énergie, les municipalités suédoises pourraient économiser près de 60 000 euros par jour si elles amélioraient l'efficacité de leurs cuisines commerciales. La ventilation représente une part importante de la consommation d'énergie d'une cuisine commerciale et, bien qu'il soit possible de la réduire en récupérant la chaleur de l'air extrait, la mise en œuvre d'un système d'échange de chaleur dans un environnement difficile où il y a de grandes quantités de graisse, de suie et de fumée, et ce de manière rentable, s'est avérée difficile - jusqu'à présent : L'entreprise suédoise Enjay, spécialisée dans les technologies vertes, a mis au point un échangeur de chaleur robuste conçu pour résister aux environnements les plus difficiles. Il récupère l'énergie de l'air extrait dans le système de ventilation des cuisines et la restitue au bâtiment pour de multiples usages, tout en permettant de réaliser d'importantes économies. Ou, comme le dit Jesper Wirén, PDG d'Enjay :

"Aujourd'hui, l'énergie inhérente à la ventilation des cuisines est considérée comme un déchet. Notre technologie transforme ce déchet en une nouvelle source de chaleur renouvelable pour votre bâtiment, ce qui permet d'économiser jusqu'à 90 % des coûts de chauffage de la ventilation de votre restaurant."

Wirén poursuit : "Les environnements difficiles nécessitent des solutions difficiles. Un système d'échange de chaleur standard ne suffira pas dans une cuisine ou une blanchisserie commerciale difficile - vous avez besoin de quelque chose d'aussi résistant que votre environnement.

Dans les années 1990, Jesper Wirén et Nils Lekeberg, cofondateurs d'Enjay, ont créé la société UVtech, qui a mis au point un système de purification de la ventilation spécialement conçu pour les cuisines commerciales et utilisant des filtres UV. Cette solution est aujourd'hui plus ou moins standard dans la plupart des hottes de cuisine commerciales. En 2006, les deux hommes ont vendu l'entreprise et se sont lancés dans d'autres projets, mais malgré cela, des clients ont continué à contacter Wirén et Lekeberg pour leur demander si le filtre qu'ils avaient mis au point pouvait être utilisé pour protéger les échangeurs de chaleur traditionnels.

"Toutes les personnes que nous avons rencontrées ont dit la même chose : nous savons que nous gaspillons toute cette énergie dans l'air ambiant parce que la graisse obstrue l'équipement technique - pouvons-nous utiliser votre filtre pour protéger les échangeurs de chaleur traditionnels", explique Jesper Wirén, cofondateur et PDG d'Enjay. Nous avons dû répondre "non" à tous ces clients, car nos essais ont montré que les filtres UV - ou tout autre filtre d'ailleurs - n'éliminent pas suffisamment de graisse pour maintenir les échangeurs de chaleur propres et permettre une récupération d'énergie robuste et rentable.

"Nils et moi travaillons sur la ventilation des restaurants depuis 30 ans, nous avons donc décidé qu'il était temps de résoudre ce problème", explique M. Wirén. Pour faire court, nous avons passé de nombreux jours devant un barbecue dans un banc d'essai ; un jour, nous avons eu un "eurêka-moment".

"Nous avons réalisé que tous les échangeurs de chaleur standard existants sur le marché présentaient un problème majeur avec l'air pollué : pour optimiser la récupération d'énergie dans la ventilation générale, les échangeurs de chaleur standard utilisent tous l'effet Coanda pour s'assurer que le flux d'air s'oriente vers les surfaces de transfert d'énergie. Malheureusement, cela signifie que tous les polluants se dirigent également vers ces surfaces. Cela crée un énorme problème car, contrairement à l'air, les polluants ont tendance à rester collés à la surface, et s'il y a une chose qui est catastrophique pour un échangeur de chaleur, c'est l'accumulation d'un revêtement sur les surfaces de transfert d'énergie. Notre Heureka-moment a été de réaliser que les échangeurs de chaleur standard travaillent contre les forces naturelles, et pendant la période d'essai, nous avons découvert comment éviter cela".

Le système d'échange de chaleur Lepido fonctionne avec les forces naturelles, grâce à sa géométrie interne unique de répulsion des particules (PRG). Lepido est basé sur plusieurs familles de brevets qui permettent à la batterie de récupération à usage intensif de recycler l'énergie dans des environnements difficiles. Les solutions brevetées maintiennent les bobines de la batterie de récupération opérationnelles, minimisant ainsi les besoins de maintenance.

"Nous nous sommes rendu compte qu'il ne s'agissait pas seulement d'une solution de durabilité, mais aussi d'une solution d'économie d'argent", explique M. Wirén. "La plupart des entreprises font du bon travail en matière d'environnement et sont positives à ce sujet, mais le point de basculement est l'argent. Pour les responsables du développement durable, le système Lepido est une arme qu'ils peuvent présenter à leurs directeurs en leur disant que cela leur permettra d'économiser de l'argent et que, dans le même temps, nous pouvons présenter des chiffres très fiables sur ce que nous faisons pour protéger l'environnement.

Preuve de concept

Enjay a construit son premier prototype dans une ancienne école du sud de la Suède. Une fois le concept validé dans cet environnement, ils ont su qu'ils devaient le tester dans des conditions "réelles".

"Nous nous sommes dit que si nous faisions cela, nous devions nous assurer que nous pouvions nous attaquer à tous les restaurants", explique M. Wirén. "Le pire cas possible est celui d'un Burger King, parce qu'il y a beaucoup de chaleur, beaucoup de graisse et beaucoup de suie. La combinaison des trois crée quelque chose qui ressemble à du macadam et qui détruit tout sur son passage en six semaines. Nous nous sommes donc dit qu'il fallait s'attaquer à ce problème, car si nous réussissons dans un Burger King, nous pourrons le faire dans n'importe quel restaurant.

Le problème était de trouver un Burger King qui les laisserait tester dans leur restaurant. 99 % des Burger King sont des franchises et les bâtiments qu'ils occupent appartiennent à la société mère RBI, de sorte que peu de franchisés sont prêts à investir leur propre argent dans une technologie qui n'a pas encore fait ses preuves.

"Nous avons finalement trouvé un franchisé à Malmö et l'avons harcelé jusqu'à ce qu'il accepte de nous laisser essayer. Nous lui avons dit que nous ne vous dérangerions pas, que nous voulions juste essayer. Si ça ne marche pas, nous remettrons tout comme nous l'avons trouvé - et si ça marche, vous pourrez le garder gratuitement. Nous lui avons fait une offre qu'il ne pouvait pas refuser et il a fini par accepter", s'amuse Wirén.

"Cela nous a permis de faire la preuve du concept, non seulement pour la technologie, mais aussi sur le plan commercial, car le client a en fait économisé plus d'argent que prévu", explique M. Wirén. "Nous avions fait des calculs un peu bas pour ne pas trop promettre, mais le client était tellement satisfait des résultats qu'il a commandé trois unités supplémentaires. Le maître de la franchise s'en est alors rendu compte, car un franchisé dépense rarement de l'argent à moins d'y être contraint, et il était donc très curieux de savoir ce qui se passait."

Une fois que le franchiseur a compris ce qui se passait, la société mère de Burger King a commencé à s'intéresser de plus près au système, en procédant d'abord à un contrôle technique, puis à un examen visuel. Elle l'a suivi pendant plusieurs années et a finalement décidé d'inclure le système Lepido dans tous les restaurants Burgers King nouvellement construits en Scandinavie.

"En Suède, nous disposons d'une énergie vraiment verte. Il faut donc comparer la quantité d'énergie économisée à l'équivalent, mais cela diffère d'un pays à l'autre. Ainsi, en Suède, c'est 0,05, alors qu'en Pologne, où il y a beaucoup de charbon, c'est 0,5. En termes réels, cela signifie qu'en Suède, un restaurant économise environ 4 tonnes de C02 d'origine fossile par an. Le même restaurant en Pologne économiserait 40 tonnes", explique M. Wirén.

Comment IoT s'intègre-t-il ?

En connectant le système Lepido aux appareils IoT , Enjay peut non seulement promettre des économies à ses clients, mais aussi les leur montrer. Grâce aux données générées, Enjay peut montrer des chiffres concrets sur les économies réalisées au cours d'une journée, d'un mois ou par rapport à janvier de l'année précédente.

"Théoriquement, il est également possible de stocker l'énergie", explique M. Wirén. "L'une de nos solutions est la pompe à chaleur, qui permet de stocker l'énergie dans un réservoir. C'est aussi là que IoT est important, parce que nous voulons construire un système d'intelligence artificielle autour de cela. Nous commençons à être confrontés à une époque où nous serons facturés en fonction de la consommation maximale d'énergie au cours d'une période donnée. L'IA peut lire les pics de consommation chaque jour, de sorte que nous pourrions aider les clients à "réduire" les pics et, ce faisant, à diminuer encore davantage leurs coûts énergétiques.

Enjay passe également des produits aux services. Alors que Burger King installe le système Lepido dans tous les nouveaux Burger Kings en Scandinavie, il envisage également d'équiper les restaurants existants, Enjay étant propriétaire des unités et facturant le service.

Pour reprendre les termes de Burger King Scandinavie : "Pour les nouvelles constructions, c'est une évidence", car le coût de l'installation de Lepido lors de la construction d'un nouveau site est généralement inférieur à 15 000 dollars, ce qui se traduit par un retour sur investissement très rapide. Cependant, lorsque nous avons commencé à étudier la possibilité de moderniser les restaurants Burger King existants, nous nous sommes rendu compte que le coût de l'installation était souvent deux fois plus élevé que celui des nouvelles constructions. De plus, lorsque le franchisé fait construire un nouveau restaurant, tous les coûts sont inclus dans le loyer. Dans le cas d'une rénovation, il doit trouver lui-même l'argent nécessaire, ce qui signifie qu'il peut avoir besoin de 30 à 40 000 dollars pour effectuer l'installation.

Enjay a commencé à chercher comment financer les rénovations pour les restaurants qui le souhaitaient et en avaient besoin. Aujourd'hui, elle propose un contrat de douze ans sans investissement initial, de sorte que le franchisé n'a pas besoin de trouver une grosse somme d'argent pour profiter des avantages de la solution Lepido. Les unités sont connectées à des appareils compatibles avec IoT, ce qui permet à Enjay de surveiller le système et, en cas de problème, d'envoyer une alerte précoce et de résoudre rapidement tout problème.

Enjay mesure des éléments tels que la chute de pression et l'énergie pour le client, tout en activant plus de 50 autres points de données afin de pouvoir proposer à l'avenir des produits supplémentaires au client, à l'instar de Tesla.

"La technologie évolue, tout comme les besoins des clients, et nous nous préparons donc à répondre aux besoins de demain, et pas seulement à ceux d'aujourd'hui", explique M. Wirén. "Bien sûr, la première chose à faire est de s'assurer que le système fonctionne, donc tout en préparant l'avenir, nous restons à l'écoute des besoins actuels du client.

IoT " IoT crée des opportunités commerciales pour nous, mais aussi des avantages pour le client de différentes manières, notamment la tranquillité d'esprit, car ils peuvent quantifier les économies d'énergie en kWh et les traduire ensuite en d'autres économies, comme les_{équivalents de CO2}fossile - une fonctionnalité parfaite pour répondre, par exemple, aux nouvelles exigences réglementaires de la taxonomie de l'UE en matière de développement durable. Nous pouvons générer des rapports via le système de gestion de la connectivité 2CONTROL de Tele2 IoT, ce qui leur permet de prouver leur conformité. C'est très important, car ils risquent des amendes s'ils ne respectent pas certaines exigences.

L'avenir

Le système Lepido a été lancé pour les cuisines commerciales - restauration rapide, hôtels, centres commerciaux, hôpitaux, écoles, et même les sites maritimes tels que les bateaux - où il y a un besoin d'énergie et où il y a déjà beaucoup d'énergie qui peut être utilisée. Mais il y a encore beaucoup de secteurs à usage intensif où la récupération de chaleur est un défi et où un système est nécessaire.

"Nous étudions et ajoutons de nouveaux segments. Nous commençons par les blanchisseries, où les peluches constituent un gros problème de ventilation", explique M. Wirén. "Nous en sommes au stade de la recherche et du développement avec une entreprise française - pour voir ce qui se passe lorsque les peluches arrivent et comprendre comment nous devons ajuster les choses pour gérer ces nouvelles conditions - et il faudra attendre au moins 18 mois avant que le produit ne soit introduit sur le marché. En fait, nous travaillons segment par segment et perfectionnons la technologie pour chacun d'entre eux avant de passer au suivant.

Bien que les blanchisseries puissent être le prochain segment d'Enjay, l'entreprise examine chaque pierre pour voir où sa solution peut être bénéfique et où il est possible d'économiser de l'énergie, d'atteindre les objectifs de durabilité et d'économiser de l'argent.

"Les prix de l'énergie augmentent partout, si bien que les gens cherchent des moyens nouveaux et innovants non seulement d'économiser l'énergie, mais aussi de la réutiliser et d'économiser de l'argent", explique Jesper Wirén. "Des entreprises de différents secteurs nous contactent dans les pays nordiques, mais aussi en Europe et au-delà. Le problème est mondial et la solution ne dépend pas du pays où l'on se trouve - elle fonctionne partout, quoi qu'il arrive.

Enjay s'associe également à différents acteurs du secteur de l'énergie qui savent où se situent les problèmes.

"Nous travaillons dans des domaines très spécialisés, c'est pourquoi les partenariats et la formation d'écosystèmes nous permettent de résoudre les problèmes et de relever les défis avec succès, car nous apportons tous des connaissances différentes. Pour ce qui est du site IoT , nous pouvons partager des données et approfondir les choses, ce qui est beaucoup plus efficace et aide tout le monde à avancer dans la recherche de solutions."

Si vous souhaitez en savoir plus sur la façon dont IoT peut aider votre entreprise, n'hésitez pas à nous contacter.