Smart Energy
04/07/2017

Chaleur fatale : réutiliser l’énergie thermique perdue dans l’industrie

La chaleur fatale, énergie thermique produite mais rejetée dans l’atmosphère, peut être réutilisée et réinjectée dans le process industriel.

Certains procédés industriels génèrent de la chaleur qui n’est pas réutilisée : la chaleur fatale. Alors que l’industrie représente plus de 20 % des consommations énergétiques en France, plusieurs solutions contribuent à la valoriser pour permettre à l’usine d’économiser de l’énergie.

 

L’industrie en France rejette 16 % (51 TWh/an) de son énergie thermique dans l’atmosphère. Un four n’utilise par exemple généralement que 20 à 40 % de la chaleur produite. Le reste, perdu, est appelé la chaleur fatale. Produite mais non utilisée, elle engendre plusieurs conséquences : une surconsommation d’énergie par rapport aux minimums requis par le produit, une obligation de refroidissement des flux rejetés ou encore un respect des contraintes réglementaires/environnementales sur les effluents. Pourtant, la chaleur fatale représente un atout pour qui sait la valoriser.

 

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Pourquoi valoriser la chaleur fatale ?

 

Plus ou moins simples à récupérer selon qu’ils soient gazeux, liquides ou solides, ces rejets thermiques peuvent être valorisés directement ou indirectement dans le réseau industriel, dans un réseau de chaleur extérieur (écoparcs) ou bien converti en un autre vecteur d’énergie comme l’électricité.

 

Pour valoriser correctement la chaleur fatale dans le cas de procédés intermittents, la mise en place d’un système de stockage de cette énergie thermique s’avère nécessaire. « La pasteurisation et la stérilisation dans l’industrie agroalimentaire sont une bonne illustration de l’intérêt de la valorisation de la chaleur fatale », considère Paul Dède, ingénieur efficacité énergétique chez Actemium.

« La conservation des aliments demande de chauffer et refroidir fortement les produits. L’une des solutions consiste à mettre en place un système intermédiaire de stockage de la chaleur permettant de chauffer de l’eau pour le cycle suivant, économisant ainsi de 20 à 30 % sur le gaz naturel facturé ».

 

Selon la nature de la chaleur rejetée (température, débit, composition), la valorisation ne sera pas la même. L’objectif est que les niveaux de température entre les sources de chaleur et le besoin soient les plus proches possible. « Cela n’a pas de sens d’utiliser un rejet thermique à 500 °C pour chauffer une eau à 60 °C, c’est du gâchis. Il faut toujours essayer de détruire au minimum l’énergie contenue dans le fluide source », explique l’ingénieur.

 

Comment valoriser la chaleur fatale dans l’industrie ?

 

La valorisation de l’énergie perdue n’est pas un procédé nouveau. « Sur certains sites industriels, de très bonnes idées ont été intégrées dès l’origine, cela même si l’énergie était moins chère à l’époque et amenait donc les préoccupations différentes. Il reste néanmoins beaucoup de travail pour optimiser l’efficacité énergétique du secteur. La valorisation de la chaleur fatale est l’un des moyens d’y parvenir », estime Paul Dède.

 

Cette démarche commence généralement par la réalisation d’une analyse systémique afin de repérer les potentiels d’économie d’énergie sur le process et les utilités (chaudière, compresseur d’air, groupe froid…). « Dans un premier temps, nous proposons des solutions visant à réduire au maximum les rejets de chaleur fatale par l’optimisation des équipements, des consignes opératoires, etc., indique Paul Dède. Nous mettons ensuite en corrélation les énergies émises par l’ensemble des rejets (eau chaude, buée, fumées d’un four…) et celles requises par les besoins des procédés et des utilités ».

 

Ce travail utilise la méthode du pincement (pinch), qui clarifie et aide au choix du meilleur scénario technico-économique pour la récupération de chaleur. « Cela nous permet de définir le meilleur compromis entre la chaleur rejetée à un point A et le besoin d’un point B à l’intérieur ou à l’extérieur d’une usine».

 

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Transformer la chaleur fatale pour la réutiliser

 

Si l’énergie thermique émise n’est pas réutilisable telle quelle, d’autres solutions d’adaptation des niveaux de température et/ou de conversion de cette énergie seront proposées, à l’intérieur ou hors du périmètre du site.

 

« Nous pouvons notamment convertir la chaleur fatale en une autre source d’énergie. Nous avons par exemple installé des machines à cycle organique de Rankin (ORC) sur un centre de stockage de déchets ultimes (CSDU) pour Veolia Propreté. Elles permettent de transformer de l’énergie thermique en énergie électrique en utilisant une source de chaleur fatale. Nous valorisons a minima 70 % de l’énergie thermique dissipée sur l’installation », explique Gilles Saint-Germès , chef de l’entreprise Actemium Bordeaux Process.

 

L’objectif est évidemment de proposer la meilleure solution de valorisation de chaleur au client, en fonction de sa problématique. « Nous réalisons les projets de A à Z, quantifions les gains sur la facture, l’aidons dans sa recherche de financement… Nous travaillons main dans la main avec les équipementiers qui apportent des solutions de stockage, d’échangeurs, de conversion de chaleur afin de proposer une solution sur mesure », termine Paul Dède.

Le ROI maximal acceptable par les industriels sur un tel type d’installation est généralement de 3 ans. Les aides financières (Fonds Chaleur, CEE, tiers financement…) peuvent être un levier pour l’implantation de ces projets.

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