Économisez de l’énergie en récupérant la chaleur fatale

La chaleur fatale, une nouvelle source d’énergie

« Rien ne se perd, rien ne se crée : tout se transforme ». Le principe de Lavoisier se vérifie une nouvelle fois avec la chaleur fatale. En effet, de nombreuses activités de production industrielle génèrent des rejets d’énergie thermique dont la température est plus ou moins élevée. Ces rejets sont autant de chaleur « perdue », qualifiée de fatale car ces déperditions sont inéluctables.

Récupération de chaleur : quelle capacité énergétique à exploiter ?

Concrètement, l’industrie consomme de l’énergie qui n’est pas totalement exploitée. Par exemple, lorsqu’un four fonctionne, seulement 20% à 40% de l’énergie utilisée est de la chaleur véritablement utile. Soit un potentiel de 60% à 80% de chaleur fatale récupérable, notamment au niveau des fumées. 

Le secteur industriel est le troisième consommateur d'énergie finale, derrière le résidentiel et le transport. Il représente plus de 21% de la consommation nationale d'énergie (selon l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie, ADEME). Les activités les plus concernées sont la chimie-plastique (26%), l’agro-alimentaire (16%) et la sidérurgie (15%). Elles consomment du gaz (40%), de l’électricité (35%), des produits pétroliers (9%) et des énergies renouvelables (7%). 

Le potentiel de récupération de la chaleur fatale dans l’industrie est donc très important. L’ADEME l’a estimé à 109,5 TWh, l’équivalent de 25% de la consommation électrique annuelle en France.

L’industrie : un gisement majeur

La moitié de ce gisement correspond à des rejets de chaleur supérieurs à 100°C, un niveau thermique hautement valorisable. Il peut s’agir de : 

• rejets liquides (purges de chaudières, de condensats de vapeur…),
• rejets gazeux (buées, vapeur de procédé ou de flash, fumées de fours, de chaudière, d’incinérateurs, de turbines…)
• ou de rejets diffus liés à des défauts d’isolation de canalisations, de parois et d’ouvertures, au refroidissement naturel des produits, à la chaleur rayonnée, etc.

Les principaux gisements proviennent de l’industrie des métaux, du verre, du ciment ou encore des tuiles et des briques. Différents types de procédés industriels sont concernés comme le séchage de produits, des systèmes de refroidissement ou de compression.

Comment récupérer et valoriser la chaleur fatale ?

La consommation d’énergie peut être minimisée grâce à cette nouvelle source d’énergie, disponible et déjà payée. Les solutions existent, portées par des technologies maîtrisées.

Le transfert à d’autres fluides

La chaleur fatale peut être collectée, pour la transférer ensuite à d’autres fluides, via l’installation de différents dispositifs :

• des échangeurs de chaleur
• des pompes à chaleur
• des hottes sur des pièces de refroidissement

Une fois captée, cette chaleur peut être utilisée pour deux types d’usages complémentaires : internes à l’industrie, ou externes, pour d’autres entités via des réseaux de chaleur dédiés.

La chaleur fatale peut être valorisée sous forme de chaleur pour préchauffer l’air (sécheur, centrale de traitement d’air) ou l’eau (eau chaude sanitaire, chauffage, besoin en eau chaude pour le process, etc.), sous forme de froid, etc.

La production de l’électricité grâce au Cycle Organique de Rankine

La chaleur fatale peut être utilisée pour générer de l'électricité grâce à l'effet thermoélectrique. Dès lors que la chaleur récupérée atteint les 150°C, elle peut être directement utilisée par le site industriel (autoconsommation) ou injectée dans le réseau d’Enedis. 

Cette valorisation nécessite une technologie spécifique : les machines ORC (Organic Rankine Cycle – Cycle Organique de Rankine).