Récupération de chaleur fatale : un enjeu d’efficacité énergétique

La chaleur fatale correspond à des pertes thermiques engagées lors d’un processus industriel. Ces pertes correspondent à un gaspillage énergétique. D’après l’Ademe, en France, le potentiel de la récupération de chaleur fatale en industrie est porté à un 109,5 TWh (2020). En exploitant ces gisements, une industrie peut améliorer son efficacité énergétique. Comment procéder ? Quelles sont les aides disponibles ?

Récupération de chaleur fatale : définition

La chaleur fatale est la chaleur perdue pendant un processus industriel. Dans de nombreux procédés industriels, une grande quantité de chaleur est générée en tant que sous-produit, qui est rejetée dans l’environnement sans être utilisée.

Cette chaleur fatale perdue provient de diverses sources, notamment des systèmes de combustion, des opérations de refroidissement et d’autres processus de production. Pour s’engager dans la transition énergétique, certaines entreprises mettent en place des solutions de récupération de la chaleur fatale.

Récupération de chaleur fatale : quels sont les avantages ?

Au-delà du cadre réglementaire sur la décarbonation, la récupération de la chaleur fatale industrielle offre un certain nombre d’avantages significatifs aux industries. Voici les principaux.

La réduction des factures énergétiques

En exploitant la chaleur perdue, les industries peuvent réduire l’utilisation de leur dispositif de chauffage. De cette manière, elles peuvent baisser les coûts liés à l’achat d’électricité ou de combustibles. Un moyen de minimiser le budget énergie de l’industrie.

En cela, elles peuvent préserver leur trésorerie. L’engagement dans la sobriété énergétique devient alors un levier de compétitivité.

La réduction des émissions de CO2 et RSE

En réduisant la nécessité d’utiliser des sources d’énergie externes, les émissions de gaz à effet de serre (GES) associées à la consommation d’énergie diminuent. De ce fait, on peut améliorer le bilan carbone de l’entreprise. Cela permet de respecter des engagements RSE.

C’est également l’opportunité de partager les progrès faits en matière de RSE avec les parties prenantes de l’entreprise. En effet, l’engagement environnemental est de plus en plus attendu par les consommateurs mais aussi par les salariés et les investisseurs.

Le respect de l’environnement

La récupération de la chaleur résiduelle peut contribuer au respect de normes environnementales de plus en plus strictes. C’est notamment le cas pour les grosses industries soumises au marché du carbone. Les industries de plus petite taille ont intérêt à s’intéresser à leur efficacité énergétique dès maintenant. En effet, il y a fort à parier que la réglementation évolue et impose une diminution de leur empreinte carbone.

Quelles sont les technologies de récupération de chaleur fatale ?

Plusieurs technologies existent et permettent aux industries de valoriser la chaleur fatale. Celles-ci sont complémentaires.

1. La cogénération

Selon la définition d’EDF : « La cogénération consiste à produire en même temps et dans la même installation de l’énergie thermique à flamme et de l’énergie mécanique. »

Dans ce système, un combustible est utilisé pour créer de la chaleur. Lors du processus de combustion, les vapeurs d’eau qui s’échappent sont réutilisées pour entraîner une turbine et un alternateur et produire de l’électricité.

2. L’échangeur de chaleur

L’échangeur de chaleur ou échangeur thermique est un dispositif qui permet de faire passer l’énergie thermique d’un fluide à un autre sans devoir les mélanger. On le retrouve par exemple dans les systèmes de ventilation industrielle. Sur le principe de la ventilation mécanique double-flux (VMC), ces équipements vont extraire l’air vicié pour le remplacer par de l’air neuf. Les calories présentes dans l’air vicié sont réutilisées pour chauffer l’air entrant afin d’empêcher les pertes thermiques.

3. La compression mécanique de vapeur (CMV)

La compression mécanique de vapeur est un procédé industriel qui consiste à comprimer les vapeurs produites lors d’une opération telle que le séchage ou la concentration, à l’aide d’un compresseur mécanique. Ces vapeurs comprimées peuvent alors servir à un processus industriel nécessitant de la chaleur.

4. Les cycles organiques de Rankine (ORC)

D’après l’Ademe « Le principe d’une machine ORC est de transformer la chaleur émise par un moteur en énergie utile via un fluide de travail. Au contact de la chaleur des gaz d’échappement, le fluide se vaporise, puis la vapeur se détend dans une turbine. La rotation de cette turbine produit alors de l’électricité. »

Ce dispositif thermodynamique, que l’on retrouve parfois sur les pompes à chaleur (PAC) permet d’améliorer l’efficacité énergétique d’une industrie et le rendement global de ses équipements.

Comment se lancer dans la récupération de chaleur fatale ?

Faire un audit énergétique

Pour améliorer les processus, il est essentiel de se pencher sur les usages énergétiques de l’entreprise. Un audit énergétique de l’industrie permet d’évaluer la consommation actuelle et les travaux à mener, y compris en ce qui concerne la récupération de la chaleur perdue.

Établir un plan de travaux

Sur la base des résultats de l’audit, il convient d’élaborer un plan détaillé de travaux d’efficacité énergétique. Ce plan doit intégrer un budget détaillé à allouer au projet ainsi que le temps de retour sur investissement et les aides existantes. Les entreprises industrielles ont intérêt à faire appel à une société de conseil en énergie pour les accompagner.

Suivre la performance des équipements

Une fois le système de récupération de chaleur fatale posé, l’entreprise doit contrôler et évaluer les performances de l’équipement sur le long terme. En utilisant des indicateurs de performance énergétique (IPE), il est possible de s’assurer que l’énergie thermique récupérée est utilisée de manière optimale.

Récupération de chaleur fatale : les aides existantes

L’investissement dans un dispositif de récupération de chaleur fatale représente un budget souvent important. Afin de lever les freins à la décarbonation de l’industrie, les autorités publiques ont mis en place des aides.

Les Certificats d’Economies d’Energie (CEE)

Au travers du mécanisme des Certificats d’Economies d’Energie (CEE), les « obligés », à savoir les fournisseurs d’énergie et vendeurs de carburant peuvent financer directement ou indirectement des travaux en industrie.  

Pour les PME et PMI, cela passe par le versement d’une prime énergie. Pour la grosse industrie, il convient plus de valoriser directement les CEE sur le marché du registre Emmy. La vente de ces documents électroniques permet aux obligés de répondre à leurs obligations réglementaires. Elle peut aussi servir de levier de trésorerie pour une industrie.

Le contrat de performance énergétique (CPE)

Le Contrat de Performance Energétique (CPE) est un contrat passé entre un fournisseur d’énergie et une entreprise afin de mettre en place un plan d’actions pour réduire la consommation énergétique. Les deux parties s’accordent sur un objectif d’économies d’énergie à atteindre. Si ces derniers ne sont pas atteints, le fournisseur doit s’acquitter de pénalités financières auprès de son client.

Le Fonds chaleur de l’Ademe

Doté d’un budget de 3,68 milliards d’euros, le Fonds chaleur de l’Ademe permet de financer des opérations de récupération de chaleur fatale dans l’industrie. Celles-ci doivent permettre une valorisation supérieure à 1 GWh/an. Pour en bénéficier les industries doivent répondre sous la forme d’appel à projet.

Caroline Dusanter

Diplômée d’un Master 2 du CELSA-Paris Sorbonne, Caroline s’est lancée comme rédactrice et chargée de communication éditoriale indépendante en 2017. Intéressée par les problématiques liées à la transition énergétique et à la mobilité, elle travaille avec Opéra Énergie depuis 2019.

Experte sur les problématiques liées à l'énergie et la rénovation énergétique, elle ambitionne à travers ses articles de faire de la pédagogie sur le marché du gaz et de l’électricité, en constante évolution.