A la recherche de l’énergie perdue.
Introduction
La chaleur fatale définit une chaleur perdue et évacuée dans des rejets gazeux, liquides ou diffus.
Exemples :
- Rejets liquides : purges de chaudières, eaux usées, etc.
- Rejets gazeux : fumées de chaudières ou des procédés, rejets d’air chaud, etc.
- Rejets diffus : pertes par les parois, fuites sur les réseaux, etc.
C’est donc une énergie disponible et déjà payée.
Qu’est-ce que la chaleur fatale ?
La chaleur fatale est une énergie qui a été fournie à une utilité mais non utilisée par celle-ci.
En industrie nous pouvons donner l’exemple de fours devant fonctionner à plusieurs centaines de degrés et rejetant de l’air très chaud. Ou l’air utilisé pour refroidir les compresseurs d’air ; air qui sera réchauffé et immédiatement rejeté.
Exemple chiffré : lors du fonctionnement d’un four, seulement 20 à 40 % du combustible utilisé constitue de la chaleur utile. Soit 60 à 80 % de chaleur fatale !
Dans le résidentiel, nous pouvons désigner deux exemples de chaleur fatale que nous voyons au quotidien.
L’eau chauffée par un ballon ou une chaudière qui servira à prendre une douche est rejetée à la même température (ou presque) que lorsqu’elle sort du pommeau de douche.
L’air chauffé par le système de chauffage en période d’hiver et extrait par le système d’extraction d’air (VMC par exemple) en est un autre exemple.
Deux critères permettent de caractériser la chaleur fatale :
- La nature du rejet : liquide, gazeux ou diffus (comme écrit plus haut)
- La température du rejet : cette température détermine le potentiel récupérable et les possibilité de valorisation
Quels sont les gisements ?
La chaleur fatale est une source importante d’amélioration pour l’industrie qui représente 22 % de la consommation française d’énergie, soit 380 TWh par an.
Dans une étude de 2017, l’ADEME a calculé que le gisement de chaleur fatale dans l’industrie s’élevait à 109,5 TWh, soit 29 % de la consommation totale. Enorme !
Comment récupérer la chaleur fatale ?
Pour mettre en place une récupération d’énergie, il faut procéder en 3 étapes :
- Identifier la source de chaleur fatale
- Analyser les possibilités d’utilisation
- Analyser la faisabilité du projet
Détaillons ces étapes.
Identifier la source de chaleur fatale :
Comme écrit plus haut, identifier la source de chaleur fatale veut dire déterminer sa nature et sa température. D’autres critères doivent être étudiés comme les temps de fonctionnement.
Analyser les possibilités d’utilisation
Que faire de cette énergie disponible ? Il est nécessaire à ce stade d’analyser les besoins énergétiques du site ou de ses alentours afin d’identifier une destination à la chaleur que nous voulons récupérer. Une valorisation de chaleur fatale est envisageable s’il y a des besoins en chaleur ou en électricité sur le site ou à proximité.
Analyser la faisabilité du projet
Nous avons identifié une source de chaleur fatale et savons ce qu’elle alimentera. Il faut maintenant déterminer les aspects techniques de cette récupération. Il faut donc étudier le type d’échangeur à mettre en place, le mode de fonctionnement, la régulation, etc.
Deux modes d’utilisation de la chaleur fatale
La chaleur fatale récupérée peut en effet être utilisée sous deux formes : directement sous forme de chaleur ou en la transformant en électricité.
Sous forme de chaleur, elle pourra répondre à des besoins propres à l’entreprise : utilisation sur d’autres procédés, chauffage des locaux, préchauffage de l’air comburant d’un four ou d’une chaudière, chauffage de l’ECS, etc. Elle pourra également être utilisée pour un autre site à proximité et pour ces mêmes finalités. Enfin, elle pourra alimenter un réseau de chaleur urbain.
Sous forme d’électricité, après transformation par un cycle de Rankine par exemple, elle pourra alimenter le réseau interne ou un réseau externe.
Quelles sont les technologies existantes ?
Un grand nombre de solutions technologiques existent. Elles dépendent de la nature du rejet et de sa température, mais aussi de l’utilisation souhaitée.
Ce graphique de l’ADEME donne un bon aperçu des solutions existantes.
Des enjeux à 3 niveaux
Si la chaleur fatale est payée directement par l’entreprise, il apparaît que sa récupération représente un triple enjeux :
- Au niveau de l’entreprise
- Au niveau territorial
- Au niveau national
Au niveau de l’entreprise, elle permet de limiter l’achat d’énergie extérieure, de réaliser un gain économique, de réduire les émissions de gaz à effet de serre ou encore d’enrichir une stratégie RSE.
Au niveau territorial, elle permet de créer une synergie économique et environnementale avec le tissu industriel, de répondre à un besoin en chaleur d’un bassin de population ou encore d’appliquer un schéma régional (type SRCAE ou PCET).
Au niveau national, elle permet de réduire les importations d’énergie et diminuer la dépendance énergétique en améliorant ainsi la balance commerciale ; de favoriser le développement industriel par l’investissement dans les équipements de valorisation ou encore des respecter les engagement environnementaux liés aux politiques européennes.
Existe-t-il des aides financières ?
Les deux principales aides mobilisables pour la mise en place d’une récupération de chaleur sont le fonds chaleur de l’ADEME et les CEE -Certificats d’Economies d’Energie).
Fonds Chaleur : il permet de financer les projets de production de chaleur à partir d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) ainsi que les réseaux de chaleur liés à ces installations. Ces aides financières permettent à la chaleur renouvelable d’être compétitive par rapport à celle produite à partir d’énergies conventionnelles.
CEE : Le dispositif des certificats d’économies d’énergie permet de financer une partie d’un investissement générant des économies d’énergie. Il est basé sur l’obligation pour les grands fournisseurs d’énergie de participer à la transition énergétique.
La priorité : éviter la chaleur fatale !
Nous l’avons vu, la chaleur fatale est définie comme étant une énergie payée mais perdue ; consommée mais inutilisée. Et sa récupération ne doit être que l’ultime solution à mettre en place dans une stratégie de performance énergétique.
En effet dans une démarche de transition énergétique et de manière générale dans un comportement éco responsable, il convient d’appliquer la devise : « l’énergie la moins polluante est celle qu’on ne consomme pas » !
Nous chercherons donc à optimiser les usages et les procédés, donc à réduire au maximum l’existence de chaleur fatale, avant de vouloir la récupérer !
Sur ce sujet, n’hésitez pas à (re)lire notre article « La sobriété énergétique ».
La différence ELAF énergies
ELAF énergies mobilise des ingénieurs cumulant connaissances techniques, expérience opérationnelle et veille technologique afin de vous proposer un accompagnement pertinent.
ELAF énergies vous accompagne depuis le diagnostic jusqu’à la mise en place d’un système de récupération (état des lieux, recherche de la meilleure solution, recherche de prestataires, recherche de financement, suivi de travaux, etc.).
Si vous souhaitez analyser votre chaleur fatale, ou simplement avoir un échange sur le sujet, nous vous invitons à nous contacter en cliquant ici.
Bibliographie :
- recuperation-chaleur.fr
- La chaleur fatale – Edition 2017 – ADEME
- http://www.fonds-chaleur.ademe.fr/
