Le refroidissement par la géothermie

Les fruits de leur travail : le refroidissement par la géothermie
Référence chantier : Gebbers Farms
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Gebbers Farms recueille l'énergie du sol pour produire des fruits plus frais et une planète plus verte.

Garder les pommes fraîches est un défi pour de nombreuses exploitations agricoles, mais c'est un défi que Gebbers Farms a relevé de manière unique

Dans son installation de 9.290 mètres carrés sur les pentes de l'est de la chaîne de montagnes Cascade dans l'Etat de Washington, aux Etats-Unis, Gebbers trie, traite et prédimensionne des milliers de pommes par jour. La société a révolutionné son procédé field-to-table en 2008 lorsque Doug Lockhart, de Lockhart Industries, fort de sa longue expérience dans le domaine HVAC, a installé un système de géothermie.

PHOTO : Un système de géothermie refroidit l'eau qui garde les fruits frais au cours de leur passage dans la ligne de production chez Gebbers Farms, dans l'Etat de Washington, Etats-Unis.

Un pas de plus vers l'écologie
Le système tire profit des températures naturellement stables de la terre pour refroidir l'eau et les locaux utilisés dans les installations de Gebbers. Les pompes à chaleur géothermiques sont raccordées à une série de tuyaux en boucles, qui passent à travers un grand bassin de retenue créé sur le site. La chaleur en excès est transférée dans le bassin en été et extraite du bassin en hiver. C'est essentiellement le même procédé d'échange de chaleur que celui utilisé par une pompe à chaleur domestique.

"Gebbers Farms croit dans une approche proactive de l'utilisation responsable des ressources naturelles limitées", indique Bob Grandy, porte-parole et ingénieur en sécurité alimentaire chez Gebbers. "Dans notre activité, nous utilisons de grandes quantités d'eau et d'électricité pour traiter les fruits. Heureusement, notre situation au centre et au nord de Washington, nous permet de disposer de ces deux éléments. A vrai dire, il aurait été plus simple et moins coûteux de recourir à un "système de réfrigération conventionnel" dans l'installation de prédimensionnement que nous avons construite en 2009. Au lieu de cela, Gebbers a opté pour la géothermie."

Bob Grandy explique que Gebbers recherche activement de nouvelles technologies pour sa ligne de production et cite comme exemple son utilisation de la technologie géothermique.

"Nous ne pouvons pas nous offrir le luxe d'avoir de temps d'arrêt dans notre activité. Il faut que les choses fonctionnent."

Bob Grandy, Gebbers Farms

Une masse de pompes, de vannes, de tuyaux en HDPE et d'unités réfrigérantes métalliques luisantes à trois étages forment le "cerveau" de l'installation de Gebbers. Ensemble, ces éléments créent un procédé d'énergie géothermique qui est peut-être le premier en son genre dans le secteur du traitement des fruits.

Au sein de l'installation de traitement de prédimensionnement des pommes, les chariots élévateurs envoient des caisses en bois de pommes non triées vers une cuve de trempage, où les pommes sont nettoyées et désinfectées, puis le fruit est inspecté pour détecter des défauts, d'abord de manière électronique, puis à la main par des personnes.

L'eau utilisée dans toute l'installation est refroidie par la saumure du système géothermique. L'eau refroidie s'écoule ensuite dans une douche froide et descend un canal à moins 1,7 degré Celsius. L'eau recircule pendant une semaine dans un système fermé.

L'eau réfrigérée préserve le croustillant et la brillance des fruits, comme s'ils venaient d'être cueillis sur l'arbre. A l'inverse, l'utilisation d'eau à température ambiante accélère le mûrissement, affirme Doug Lockhart.

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Le système de refroidissement par géothermie installé chez Gebbers est peut-être le premier en son genre dans le secteur de la transformation des fruits, selon Doug Lockhart, de Lockhart Industries, fournisseur du système.


Wal-Mart a envoyé des représentants pour voir la nouvelle initiative verte qui produit des pommes de meilleure qualité, entraîne des économies financières et approche la transformation de manière durable.

Des résultats à la qualité élevée
"Avec un peu plus que des équipements de réfrigération, un pompage et des commandes innovants, nous avons pu augmenter la qualité," indique-t-il. On utilise aussi moins d'eau, ajoute Bob Grandy, et elle est utilisée de manière plus efficace.

Après avoir été triées, les pommes sont conditionnées dans des caisses et transférées vers la chambre frigorifique, que le système géothermique refroidit également à moins 1,7 degré Celsius.

"Un véritable avantage de ce système est qu'il refroidit les locaux et l'eau rapidement," déclare-t-il. "Et les pompes Grundfos sont essentielles dans ce processus, puisqu'elles alimentent l'échange de chaleur nécessaire au refroidissement de l'eau."

Enfin, le système géothermique pourrait être utilisé dans le chauffage au sol ou faire partie d'une station d'épuration biologique des eaux usées. Gebbers prévoit d'intégrer la géothermie par phases.

Les pompes CR Grundfos ont été intensivement utilisées en raison de leur large application, tant à la pression disponible qu'à la dynamique des flux.

"Elles permettent une régulation efficace et flexible de la vitesse," indique Doug Lockhart. "Lorsque les pompes CR ont été couplées au convertisseur de fréquence CUE correspondant (entraînement à fréquence variable), le système de régulation digitale directe a pu réguler le flux en fonction des besoins."

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PHOTO : Le système géothermique transfère la chaleur en excès vers le sol en été et l'extrait du sol en hiver. Au lieu de créer du froid, une pompe à chaleur déplace le froid existant.

Des attentes dépassées
"Les techniciens de Gebbers ont indiqué que les pompes Grundfos fonctionnaient bien, étaient efficaces et faisaient leur travail," déclare Bob Grandy. Il souligne que l'équipe de maintenance est satisfaite des performances de la pompe. "Nous ne pouvons pas nous offrir le luxe d'avoir de temps d'arrêt dans notre activité. Il faut que les choses fonctionnent."

Les clients sont aussi plus satisfaits. Plusieurs gros clients de Gebbers ont envoyé des représentants pour voir la nouvelle initiative verte qui produit des pommes de meilleure qualité, entraîne des économies financières et approche la transformation de manière durable.

"Bien que le nouveau système soit plus coûteux qu'un système conventionnel, nous avons découvert que sa précision, sa facilité de maintenance et ses performances globales répondent à nos attentes ou même les dépassent," ajoute Bob Grandy. "Une fois que toutes les fonctions seront totalement mises en oeuvre, le système devrait offrir à notre société d'autres résultats économiques et durables d'un point de vue environnemental."

- Récit et photos de Lora Shinn

Produits Grundfos fournis :
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Les pompes CR et les convertisseurs de fréquence CUE de Grundfos sont installés pour l'échange de chaleur principal dans le grand refroidisseur, le condenseur et le bassin.

• Les pompes de refroidissement à canal ont un corps LM Grundfos ; avec des exigences de pompage relativement faibles.

• Les pompes à volute TP Grundfos sont utilisées dans le condenseur à canal.

• Les pompes UPS Grundfos sont utilisées à la fois dans la chaudière et dans la circulation intégrée au plancher afin de minimiser l'équipement aérien ; elles pourraient supporter les températures d'eau de géothermie et les températures de la chaudière de secours.

PHOTO: Les pompes UPS Grundfos supportent les températures de l'eau de géothermie et de l'eau de la chaudière de secours.

Gebbers en chiffres
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Créée en 1909.
Implantée à Brewster, Washington.
Plus de 2.000 salariés en haute saison (juillet/octobre).
Fonctionne selon plusieurs postes de travail, 7 jours sur 7, en haute saison.
Gère plus de 2.225 hectares de pommes et 810 hectares de cerises.
Produit plus de 225.000 cageots de pommes et plus de 20.000 tonnes de cerises par an.

PHOTO: Gebbers Farms gère près de 3.200 ha d'arbres fruitiers dans la chaîne de montagnes Cascade Mountain, Etat de Washington, Etats-Unis.

Refroidir par le sol
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A propos de la géothermie
Le système géothermique utilisé chez Gebbers repose sur des pompes à chaleur et un réseau de tuyaux en plastique durables qui circulent dans un bassin de retenue. Les tuyaux, remplis d'une solution aqueuse antigel, agissent comme un échangeur de chaleur, en extrayant ou en libérant la chaleur dans l'eau, en fonction de la saison ou des besoins du bâtiment.

Tout comme un réfrigérateur domestique, la pompe à chaleur géothermique déplace l'énergie (première loi de la thermodynamique), la pompe à chaleur crée donc des zones à haute énergie dans lesquelles il faut de la chaleur et, par conséquent, des zones à basse énergie dans lesquelles il faut du froid. Chez Gebbers, les tuyaux d'eau intérieurs distribuent l'eau refroidie à travers les canaux de pommes.

Selon l'agence américaine pour la protection de l'environnement, les systèmes géothermiques sont les systèmes de conditionnement de l'espace les plus économes en énergie, les plus propres pour l'environnement et les plus rentables qui existent.

PHOTO: Une masse de pompes, de vannes, de tuyaux en HDPE et d'unités de condensation réfrigérantes métalliques à trois étages forment le "cerveau" de l'installation de Gebbers.





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