Le refroidissement par eau profonde des lacs (DLWC) de Toronto est le plus grand au monde. Voici comment cela fonctionne.

À quelques minutes de la fin du cinquième match de la finale de la NBA 2019, les Raptors de Toronto ont drainé un sauteur de 16 pieds pour prendre une avance de six points. À peine une âme était assise ou silencieuse alors que les partisans acclamaient l'équipe en vue du premier championnat de basketball du Canada.

Mais la foule à guichets fermés a également posé un défi. La National Basketball Association exige que les arènes soient refroidies entre 65 et 72 degrés Fahrenheit. Et, sans contrôle, les 20 144 spectateurs de l'arène étaient susceptibles de produire un désordre étouffant qui déclencherait des alarmes au siège de la ligue.

"Les gens apportent avec eux beaucoup de chaleur corporelle", a déclaré Kyle Lamkey, directeur de l'ingénierie de l'arène. "Le refroidissement est probablement l'une des parties les plus critiques de notre bâtiment."

Mais contrairement à d'autres sites sportifs, la Scotiabank Arena ne maintient pas ses températures sous contrôle à l'aide de climatiseurs. Toronto abrite le plus grand système de refroidissement par eau de lac profond (DLWC) au monde.

Conceptuellement, la technologie est relativement simple. Au lieu de compter sur des compresseurs et des refroidisseurs énergivores pour dissiper la chaleur des bâtiments, DLWC utilise l'eau du lac Ontario à proximité pour évacuer la chaleur.

Le système a été lancé en 2004 avec seulement une poignée de clients dans la ville, mais il refroidit maintenant plus de 100 bâtiments du centre-ville, allant de l'hôtel de ville et de l'hôpital général de Toronto aux hôtels et même à une brasserie.

Enwave, la société qui possède et exploite le DLWC de Toronto, affirme que le système permet déjà d'économiser 90 000 mégawattheures d'électricité par an, soit à peu près assez pour alimenter une ville de 25 000 habitants. Il est si populaire que la ville a presque atteint sa capacité et s'est récemment engagée dans une expansion.

"C'est un gros investissement", a déclaré Carlyle Coutinho, président d'Enwave, à propos du projet à venir de 100 millions de dollars canadiens. Mais il a ajouté qu'"il serait difficile de continuer à croître commercialement sans augmenter la charge de base".

Le processus de refroidissement de Toronto commence à environ 3,5 miles au sud de la ville et à 280 pieds sous l'eau, dans les profondeurs du lac Ontario où l'eau reste fraîche toute l'année. L'eau est d'abord aspirée dans la ville par trois tuyaux massifs, espacés d'environ un demi-mille. Dans l'agrandissement prévu, un quatrième tuyau sera ajouté pour augmenter la capacité de 60 %.

Une fois que l'eau du lac atteint la ville, le système DLWC fonctionne via une série de boucles d'eau. Il y a une boucle qui déplace l'eau du lac; une boucle qui déplace l'eau dans le centre-ville ; et des boucles dans chaque bâtiment desservi par le système. L'eau se déplace à travers ces tuyaux en utilisant relativement peu d'énergie.

Les systèmes de refroidissement à eau commerciaux traditionnels impliquent souvent des tours qui évaporent l'eau comme moyen d'expulser la chaleur. DLWC évite cette évaporation et Enwave estime que le système de Toronto économise environ 220 millions de gallons d'eau par an.

Une autre façon pour le système de Toronto d'économiser consiste à utiliser des échangeurs de chaleur largement passifs, plutôt que des climatiseurs et des refroidisseurs à forte consommation d'énergie.

Les échangeurs de chaleur transfèrent la chaleur ou la fraîcheur entre les boucles d'eau et sont situés là où ces boucles d'eau se rencontrent - sur chaque site client et là où les conduites d'eau du lac rencontrent les conduites de la ville. Ce dernier échangeur de chaleur utilise la fraîcheur de l'eau du lac pour dissiper la chaleur des bâtiments du centre-ville.

DLWC permet finalement aux bâtiments de consommer moins d'électricité. Lamkey affirme que la Scotiabank Arena utilise environ 3 millions de kilowattheures d'électricité de moins par an que si elle était refroidie à l'aide de méthodes traditionnelles, soit une réduction d'environ 70 %. Bien qu'il doive parfois faire appel à un refroidissement excessif des refroidisseurs électriques d'Enwave, il dit que c'est rare.

La plupart du temps, le lac fait le travail.

Trouver les conditions appropriées pour un système DLWC n'est pas toujours simple.

L'emplacement est le premier obstacle à la faisabilité de la technologie. Une grande partie de la côte est des États-Unis, par exemple, a un plateau océanique peu profond et incliné qui rend difficile le positionnement d'un système aux profondeurs nécessaires. Il doit également y avoir une demande de refroidissement suffisante pour justifier un système.

Ensuite, il y a les énormes coûts initiaux. Le système de refroidissement par l'eau du lac de l'Université Cornell - le plus grand et le plus ancien des États-Unis - a coûté 58,5 millions de dollars. L'investissement, cependant, "s'est facilement rentabilisé", a déclaré Todd Cowen, ingénieur à l'université, car les coûts d'exploitation et de maintenance sont si bas.

Le système de Toronto coûte (CAD) 170 millions de dollars et, contrairement à Cornell, Enwave avait besoin de clients. Lou Di Gironimo, directeur général de Toronto Water, dit que la question était : « Serait-ce une activité économique durable ? Mais toute crainte d'échec a été de courte durée. Commençant avec seulement quelques clients en 2004, la clientèle DLWC d'Enwave s'est depuis développée rapidement.

DLWC ne va pas sans pièges potentiels. Alex Horne, ingénieur en environnement et spécialiste des lacs, souligne que si l'eau plus chaude et riche en nutriments provenant des systèmes DLWC est rejetée trop près de la surface du lac, cela peut entraîner des problèmes tels que la prolifération d'algues, y compris potentiellement toxiques. variantes. Mais Horne, professeur émérite à l'Université de Californie à Berkeley, affirme que la solution est assez simple : évacuer l'eau plus profondément dans un lac et à travers des diffuseurs dans les tuyaux. "C'est une sorte de bon sens", a-t-il déclaré. "Mais si vous êtes un ingénieur en chauffage-climatisation, vous n'y pensez pas."

Selon Hermann Kugeler, de Makai Ocean Engineering, Inc., une entreprise qui conçoit et installe des canalisations pour les systèmes, le potentiel de refroidissement de l'eau de source est considérable. Il a ajouté qu'il y avait également eu des progrès sur la climatisation à l'eau salée (SWAC), qui utilise l'océan au lieu de l'eau du lac comme liquide de refroidissement.

Bien qu'ils n'aient peut-être pas proliféré à l'échelle d'autres types de technologies respectueuses du climat, les systèmes DLWC et SWAC sont désormais opérationnels dans des dizaines d'endroits à travers le monde, de Hong Kong à Bahreïn. "Je pense que le plus important est d'informer les gens qu'il existe", a déclaré Kugeler. "Les gens ne savent pas que c'est une option."

Toronto a célébré le succès de la ville - non seulement sous la forme d'économies d'énergie DLWC et d'un agrandissement prévu, mais aussi avec son équipe de basket-ball. Alors que l'équipe a fini par perdre de justesse le match 5, elle a clôturé le titre NBA 2019 trois jours plus tard et a offert à Toronto son premier championnat sportif majeur en plus d'un quart de siècle.

Pour commémorer, Coutinho a fabriqué des t-shirts avec le logo de la griffe des Raptors éclaboussé sur le devant avec les mots : "Chillin' the Champs".

Aaron Steckelberg a contribué à ce rapport.

Une version précédente de cet article déformait les économies d'énergie du système de Toronto. C'est 90 000 mégawattheures, pas des kilowattheures.

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