Étude de cas : Le système de stockage thermique de glace de BAC donne d'excellents résultats à la laiterie Berkey de Penn State
La laiterie Berkey de Penn State a mis en œuvre la solution de stockage thermique de glace de BAC afin de réduire ses coûts énergétiques, de maintenir des températures de process constantes et d'améliorer la fiabilité de son système de réfrigération par lots. Associé à un nouveau condenseur évaporatif BAC VC1 , ce système a été installé en 2024 sur le campus principal de Penn State à State College, en Pennsylvanie. Il permet de réaliser des économies d'électricité significatives tout en garantissant un refroidissement continu pour les étapes critiques de la production de crème glacée.
En tirant parti des tarifs d'électricité plus bas en heures creuses pour stocker l'énergie thermique et l'utiliser pendant les heures de pointe, la laiterie a mis en place un système de réfrigération plus efficace, plus résilient et plus flexible, adapté spécifiquement à ses besoins opérationnels uniques.
Arrière-plan
Fondée en 1865, la laiterie Berkey de Penn State est la plus grande laiterie universitaire des États-Unis et fait depuis longtemps partie intégrante du programme de sciences alimentaires de Penn State. Installée dans le bâtiment des sciences alimentaires construit en 2006, elle produit des crèmes glacées et des produits laitiers par lots, selon un procédé exigeant un refroidissement précis et fiable. En 2024, son système de stockage thermique de glace et son condenseur évaporatif arrivaient en fin de vie et devaient être remplacés, offrant ainsi l'opportunité de le moderniser.
La laiterie connaît des pics de consommation de réfrigération importants pendant les périodes de production par lots, suivis de périodes creuses, ce qui en fait un candidat idéal pour le stockage thermique de la glace.
Le représentant local de BAC, Brendan McNamara d'IRESCO, a déclaré : « Penn State a profité de l'installation d'origine en 2006 pour installer une unité de stockage thermique de glace, éliminant ainsi un compresseur entier et réduisant la taille de l'équipement de réfrigération dans la salle des machines. »
La hausse des coûts des services publics et des frais de pointe facturés par le fournisseur local a encore renforcé la nécessité d'une solution permettant de réduire la demande en électricité sans compromettre la qualité du produit ni sa disponibilité.
Penn State recherchait un système modernisé pour sa laiterie qui puisse :
- Gérer efficacement les pics de demande énergétique
- Maintenir une température basse et constante pour le traitement des aliments
- S'intégrer parfaitement à l'infrastructure de réfrigération à l'ammoniac existante
- Prévoir une redondance opérationnelle en cas de coupure de courant
Solution
Penn State Berkey Creamery a choisi DeVault comme maître d'œuvre pour mener à bien le projet, sous la direction de Justin Stone, responsable régional du service. Fort de l'expérience de DeVault et des besoins spécifiques de l'installation, Justin a fait appel à Brendan McNamara, représentant local de confiance de BAC, pour la conception des systèmes de remplacement. S'appuyant sur plus de 85 ans d'expérience et des milliers d'installations de stockage thermique de glace réalisées par BAC à travers le monde, l'équipe projet a collaboré étroitement pour développer une solution offrant la fiabilité et les performances éprouvées requises pour cette application. DeVault, IRESCO et BAC ont travaillé en étroite collaboration tout au long des phases de sélection, de conception et d'installation du système.
La solution installée comprend l'unité de stockage thermique à glace BAC, modèle TSU-235E , conçue pour la fonte externe et idéale pour les procédés de réfrigération par lots nécessitant une température d'alimentation basse et constante. Ce choix s'explique notamment par l'utilisation d'ammoniac, déjà employé dans d'autres parties de la laiterie. L'unité TSU de BAC offre une conductivité thermique supérieure, une formation de glace plus rapide, des températures de fonte plus basses, une conception compacte et une efficacité énergétique globale améliorée par rapport aux systèmes de stockage alternatifs à base de plastique ou de glycol.
Les principaux détails du système comprennent :
- Capacité de refroidissement : 214 tonnes-heures (753 kWh)
- Capacité de stockage de glace : 17 826 livres de glace
- Fluide frigorigène : Ammoniac recirculé par pompe (18,1 °F)
- Temps de formation de la glace : environ 12 heures en période creuse.
- Emplacement d'installation : Montage sur le toit pour une plus grande flexibilité d'aménagement
- Application : Le système utilise de l'ammoniac pour former de la glace autour des serpentins en acier inoxydable, puis fait fondre cette glace à l'aide d'eau chaude de process afin de produire une « eau sucrée » à 1 °C (34 °F) servant à refroidir l'enveloppe de la cuve de mélange de crème glacée pendant la pasteurisation et la production.
« La solution de stockage thermique de glace TSU de BAC était idéale pour cette application car elle répondait à tous les critères. Elle s'adaptait à l'espace disponible, s'intégrait parfaitement au système d'ammoniac existant et offrait à Penn State une solution fiable pour gérer les pics de consommation sans ajouter d'équipements superflus. Du point de vue de l'installation et des performances, c'était un choix judicieux et efficace pour la laiterie. »
Justin Stone, directeur régional du service après-vente, DeVault
Besoins et attentes des clients
Réduction des coûts énergétiques
En décalant la production de glace vers les périodes creuses et très creuses, Penn State a pu éliminer un compresseur, réduire la taille de l'équipement frigorifique et diminuer considérablement les coûts liés à la demande d'électricité, réalisant ainsi une réduction des coûts d'électricité allant jusqu'à 58 % et des économies hebdomadaires d'environ 574 dollars , tout en assurant une température d'alimentation constante.
Grâce à une température d'alimentation constante, la technologie de fusion externe assure une température d'alimentation constante de 34 °F, essentielle pour maintenir la qualité de la crème glacée et garantir un traitement par lots reproductible.
Fiabilité et redondance
Le système de stockage thermique de glace de BAC permet à la laiterie Berkey de Penn State de stocker de la capacité de refroidissement lorsque l'électricité est disponible et de la déployer ultérieurement en cas de besoin. En captant l'énergie pendant les heures creuses, le système offre une alimentation de secours intégrée et une flexibilité opérationnelle pour les processus de réfrigération critiques.
Conçu pour une durabilité à long terme, le système comprend des serpentins de glace en acier inoxydable, un réservoir intérieur en acier inoxydable et des panneaux extérieurs à revêtement hybride Baltibond® pour offrir une résistance maximale à la corrosion dans un environnement exigeant de transformation alimentaire.
Même en cas de panne de courant ou de pic de consommation, la glace stockée permet à la laiterie de maintenir le refroidissement des processus de production tout au long de la journée, garantissant ainsi la continuité de la production et évitant les pertes de produits. Cette redondance supplémentaire assure aux opérateurs que les besoins critiques en réfrigération seront satisfaits quelles que soient les interruptions de service ou les variations de la demande.
Flexibilité de la mise en page
Sa conception compacte nécessite moins d'espace que les autres technologies de stockage de glace, permettant ainsi d'installer l'unité de fonte externe sur le toit plutôt que de l'enterrer. Cette installation simplifiée minimise les perturbations sur le site et optimise l'espace disponible dans le bâtiment. De plus, l'intégration du stockage thermique de la glace élimine le besoin d'un groupe frigorifique dédié, réduisant davantage l'encombrement tout en générant d'importantes économies d'énergie. Il en résulte une solution flexible et compacte, parfaitement adaptée aux rénovations et aux applications frigorifiques à espace restreint.
Conclusion
Le nouveau système de stockage thermique de glace BAC de la laiterie Penn State Berkey démontre comment les utilisateurs de la réfrigération industrielle, en particulier les laiteries et les entreprises de transformation alimentaire par lots, peuvent réduire considérablement leurs coûts énergétiques et d'équipement tout en améliorant leur résilience opérationnelle.
En combinant une consommation d'énergie hors pointe, la production de glace à base d'ammoniac et la technologie de fonte externe durable de BAC, la laiterie bénéficie désormais de coûts d'exploitation réduits, de performances de refroidissement fiables et constantes, d'une dépendance moindre aux refroidisseurs surdimensionnés et d'une flexibilité accrue pour les besoins de production futurs.
Ce projet met en évidence l'intérêt du stockage thermique par la glace comme solution pratique et éprouvée pour les applications de réfrigération à charges fluctuantes, et renforce le rôle de BAC en tant que partenaire de confiance fournissant des équipements fiables et efficaces grâce à son expertise technique.
