Au cours de la dernière décennie, l’entreprise néo-zélandaise de réfrigération CoolLogic a installé très peu de systèmes utilisant des F-gas pour ses clients industriels.
« Si nous sommes acculés en matière de conformité, ou s’il s’agit d’un site existant que nous modernisons, nous installerons une très petite quantité de gaz synthétique, mais uniquement lorsque nous n’avons absolument aucune autre solution », a déclaré Troy Ireland, directeur général de la division Réfrigération. « Mais s’il s’agit d’un site entièrement nouveau, nous opterons pour le CO₂ [R744] ou l’ammoniac [R717]. »
Le gouvernement néo-zélandais s’est montré proactif en matière de réglementation des HFC et a ouvert la voie aux réfrigérants naturels. C’est l’un des rares pays au monde à taxer les importations de produits contenant des HFC.
M. Ireland, qui compte 38 ans d’expérience dans le domaine de la réfrigération industrielle, s’est entretenu avec NaturalRefrigerants.com lors de la 17e conférence IIR-Gustav Lorentzen sur les réfrigérants naturels, qui s’est tenue du 23 au 26 août à Hamilton, en Nouvelle-Zélande.
Basée à Christchurch, la société CoolLogic, initialement dénommée Hawkins Refrigeration, a été fondée en 1977 puis cédée à M. Ireland en 1999. Ce dernier en a assuré la direction jusqu’en 2014, date à laquelle elle a été cédée au groupe Horizon Energy ; elle a été rebaptisée CoolLogic en 2016. Au cours de la dernière décennie, l’entreprise a procédé à des acquisitions et s’est développée dans toute la Nouvelle-Zélande.
CoolLogic dessert un large éventail de secteurs : la viande, les produits laitiers, la volaille, l’entreposage frigorifique, la viticulture, la brasserie, les loisirs et l’éducation. Parmi ses nombreux clients industriels de premier plan figurent Frontera, Silver Fern Farms, l’Alliance Group, Sealord et le Talley’s Group.
« Nous sommes très fiers de pouvoir affirmer que nous maîtrisons tous les aspects techniques liés aux réfrigérants naturels. »
Troy Ireland, CoolLogic
« Qu’il s’agisse de pommes, de kiwis, de poisson, de viande rouge ou de tout autre produit, quels que soient leurs besoins, nous concevons et construisons des systèmes de réfrigération sur mesure pour eux », a déclaré M. Ireland. CoolLogic travaille pour pratiquement toutes les entreprises du secteur de la viande rouge en Nouvelle-Zélande et « celles-ci évoluent assez rapidement ». Le secteur du kiwi « a été formidable : nous avons probablement fourni environ 25 mégawatts de puissance frigorifique à ce secteur ».
CoolLogic conçoit une large gamme de systèmes de réfrigération industrielle, notamment à l’ammoniac (systèmes à suralimentation, à charge réduite en mode DX et refroidisseurs au glycol), à l’ammoniac associé au CO₂ (en cascade ou en système secondaire) et au CO₂ transcritique. L’entreprise a également conçu des systèmes utilisant du propane (R290). « Nous sommes très fiers de pouvoir affirmer que nous avons mis au point des solutions dans tous les domaines liés aux réfrigérants naturels », a déclaré M. Ireland.
Au cours des deux dernières années, a précisé M. Ireland, CoolLogic a installé deux systèmes à l’ammoniac à grande échelle utilisant la suralimentation par pompe. Une configuration à l’ammoniac plus courante pour l’entreprise est celle à faible charge d’ammoniac associée à du CO₂ secondaire ou du glycol, pour laquelle les installations ont été bien plus nombreuses.
Par ailleurs, l’entreprise a mis en place l’année dernière un système en cascade ammoniac/CO₂ sous-critique d’une puissance de l’ordre du mégawatt (un autre étant en cours de réalisation), ainsi qu’un certain nombre d’autres systèmes en cascade ces dernières années. De plus, CoolLogic a réalisé plusieurs installations transcritiques au cours des dernières années.
CoolLogic conçoit la quasi-totalité de ses projets de réfrigération, à l’exception d’un ou deux par an confiés à un consultant. Le choix du fluide frigorigène et du système repose généralement sur la recommandation de M. Ireland. « Je dis : “Voici la direction que nous devrions, selon moi, prendre, et voici pourquoi.” » Parmi les facteurs qu’il prend en compte figurent la capacité (400 kW/114 TR constituent le seuil minimal pour l’ammoniac, généralement inférieur à celui du CO₂), le coût, le rendement, la durée de vie prévue du système, le refroidissement par eau ou par air, la sécurité, ainsi que le fait qu’il s’agisse d’un projet de construction neuve ou de réaménagement. « C’est un exercice d’équilibre ; c’est comme remplir tous les rayons d’une roue pour obtenir l’équilibre », a-t-il déclaré.
Conceptions à l’ammoniac
M. Ireland a fourni des détails sur ses systèmes à réfrigérants naturels. Par exemple, dans un système à ammoniac/CO₂ secondaire, l’ammoniac pourrait s’évaporer à -42 °C (-44 °F), permettant ainsi au CO₂ de circuler à -40 °C (-40 °F) – une « approche à deux degrés ».
« Le CO₂ secondaire est particulièrement adapté à cette application, car il ne contient pas d’huile et il est volatil », a-t-il expliqué. « Nous l’envoyons sous forme liquide et il revient vers le séparateur sous forme de vapeur saturée. Ensuite, nous le recondensons à l’aide d’un thermosiphon pour le renvoyer dans le séparateur. Cela fonctionne à merveille. » La Donut Factory compte parmi les clients utilisant cette application.
Le dégivrage constitue l’un des défis liés à l’utilisation de l’ammoniac et du CO₂ secondaire. Pour y remédier, CoolLogic utilise un fluide glycolique chaud, associé à de grands serpentins d’évaporation et à davantage de circuits, ce qui augmente le coût du système. « C’est un très bon système, très efficace, qui utilise la chaleur résiduelle gratuite ! », a-t-il déclaré.
Les systèmes en cascade ammoniac/CO₂, dans lesquels le CO₂ subit une compression, sont généralement utilisés dans des projets à grande échelle et à basse température. Dans le cadre d’une installation à Auckland pour Americold, un opérateur mondial de stockage frigorifique, CoolLogic a conçu un système en cascade utilisant du glycol comme fluide de condensation secondaire entre l’ammoniac et le CO₂ ; ce qui empêche tout contact entre l’ammoniac et le CO₂ en présence d’eau, ce qui évite la formation de carbonate d’ammonium, un cristal susceptible de bloquer le système.
« Il va y avoir un marché important pour les compresseurs à vis semi-hermétiques avec une faible charge d’ammoniac. »
Troy Ireland, CoolLogic
Mais de nombreux systèmes à ammoniac en cascade utilisent un échangeur de chaleur à calandre et à plaques sans intermédiaire au glycol, ce qui améliore le rendement. « C’est un compromis », a-t-il déclaré. « Préférez-vous privilégier la sécurité ou le rendement ? »
La cascade directe ammoniac/CO₂ sans glycol intermédiaire, associée à un dégivrage par gaz chaud, est le système préféré de M. Ireland. « Ce système fonctionne très bien », a-t-il déclaré. « À ma connaissance, nous sommes les premiers à l’avoir mis en œuvre. » Lineage Logistics, un autre opérateur mondial de stockage frigorifique, utilise ce système.
Le glycol peut également servir de fluide secondaire dans les refroidisseurs à ammoniac à température moyenne. Bakker Bulbs, un producteur de plants de lys et de tulipes, utilise un refroidisseur à ammoniac et glycol conçu par CoolLogic. Le système est équipé de compresseurs à vis semi-hermétiques sans joints d’étanchéité d’arbre, d’une puissance de 750 kW (213 TR) et d’une charge d’ammoniac de seulement 65 kg (143 lb). Il est installé dans un local technique de 4,9 m sur 12 m (16 pieds sur 39 pieds) composé de deux conteneurs maritimes reliés entre eux ; ce local est conforme au code de sécurité néo-zélandais IL (niveau d’importance) 3, ce qui signifie qu’il peut résister à des catastrophes naturelles telles que les tremblements de terre.
Les compresseurs à vis semi-hermétiques constituent un système étanche qui minimise le risque de fuites d’ammoniac. « Il va y avoir un marché important pour les compresseurs à vis semi-hermétiques fonctionnant avec une faible charge d’ammoniac », a déclaré M. Ireland. « C’est ce que j’ai conçu. Nous avons installé trois de ces installations rien que l’année dernière. »
Dans ses systèmes traditionnels fonctionnant exclusivement à l’ammoniac avec suralimentation en liquide, CoolLogic utilise un dispositif de détente, tel qu’une vanne Danfoss, pour réduire la quantité d’ammoniac utilisée. « L’ammoniac injecté directement dans le champ reste un réfrigérant très efficace, et ce à grande échelle », a déclaré M. Ireland. « Nous disposons d’une usine où nous traitons 17 tonnes [métriques] [37 479 livres] de pois par heure, et il s’agit là d’un système à ammoniac direct avec suralimentation par pompage dans le champ. Mais nous en voyons de moins en moins en raison des préoccupations en matière de santé et de sécurité. »
L’entrepreneur a commencé à concevoir des systèmes à l’ammoniac à expansion directe (DX), une configuration largement déployée en Australie.
Système au CO₂ à grande échelle
L’un des projets phares de CoolLogic en Nouvelle-Zélande a été la mise en place d’un système de réfrigération au CO₂ transcritique de 5 MW (1 422 TR) pour Maersk, une compagnie maritime mondiale, dans son nouvel entrepôt frigorifique de 18 000 m² (193 750 ft²) près de Hamilton, qui a ouvert ses portes en 2024. Il s’agit de l’un des plus grands systèmes au CO₂ transcritique au monde. « Ce fut une grande réussite pour nous », a déclaré M. Ireland.
En raison de la grande capacité du projet, M. Ireland avait recommandé d’utiliser au moins une partie d’ammoniac, mais Maersk a tenu à n’utiliser que du CO₂ transcritique, fourni par l’équipementier Advansor. (Advansor et Maersk ont tous deux leur siège social au Danemark.) CoolLogic a conçu un système au CO₂ équipé de refroidisseurs de gaz adiabatiques situés à proximité des chambres froides, des congélateurs rapides et de la zone de chargement. « Il fonctionne efficacement », a déclaré M. Ireland. « Il est peut-être passé en mode transcritique une ou deux fois. »
Pour un autre client, CoolLogic a conçu un système au CO₂ transcritique de 400 kW (114 TR) refroidi à l’eau (à l’aide d’eau géothermique) et qui ne fonctionne jamais en mode transcritique.
De manière générale, la Nouvelle-Zélande, avec ses températures douces, se prête bien à l’exploitation du CO₂ en mode sous-critique. L’Île du Sud, en particulier, « bénéficie d’un climat idéal pour le CO₂ », a noté M. Ireland.
