Chaleur de récupération des processus industriels

Le Jeudi 8 décembre 2016
La chaleur de récupération (ou chaleur fatale) est la chaleur générée par un procédé dont l’objectif premier n’est pas la production d’énergie, et qui de ce fait n’est pas nécessairement récupérée [la directive sur les énergies renouvelables en cours de révision va introduire une nouvelle définition des énergies fatales]. Il s’agit de capter puis transporter cette chaleur, qui serait perdue, pour favoriser son exploitation sous forme thermique. Dans un contexte de limitation progressive du recours aux ressources fossiles et de diminution des émissions de CO2, la récupération et la valorisation de l’énergie fatale gaspillée dans certains processus constitue un objectif essentiel pour une utilisation plus rationnelle de l’énergie, conformément aux objectifs de la transition énergétique.

Présentation des sources de chaleur fatale industrielle 

 

Les sources de chaleur fatale sont très diversifiées. Il peut s’agir de chaleur contenue dans les fumées de fours, de chaleur émanant de matériels fabriqués et en cours de refroidissement... Sont donc concernés :

  • les sites de production industrielle,
  • les bâtiments tertiaires d’autant plus émetteurs de chaleur qu’ils en sont fortement consommateurs (comme les hôpitaux),
  • les datacenters
  • les unités de valorisation énergétique des déchets (sous l’angle de leur partie non renouvelable
  • les unités d’incinération des déchets autres que ménagers.

La valorisation de cette chaleur de récupération peut ensuite se faire sur le site lui-même pour ses besoins propres (séchage, préchauffage, chauffage des locaux...), pour répondre à des besoins de chaleur d’entreprises situées à proximité (réseau entre deux entreprises) ou pour des besoins de chaleur d’un territoire (réseau de chaleur urbain) ou enfin pour la production d’électricité.

 

Chiffres clés de la chaleur fatale industrielle

 

État des lieux

La quantité de chaleur de récupération actuellement valorisée est difficile à estimer. On peut cependant se baser sur l’enquête annuelle des réseaux de chaleur et de froid qui fait état en 2016 de 525 GWh de chaleur de récupération industrielle et 9,3TWh issue des unités de valorisation énergétique des déchets, dont 50% est considérée comme renouvelable, véhiculée par les réseaux (soit 28 % de la quantité totale de chaleur des réseaux).

 

Objectifs et potentiel

 

Au-delà du potentiel de développement dans l’industrie et du potentiel d’amélioration de la récupération de chaleur dans les unités de valorisation énergétique, il existe également des perspectives de développement de la chaleur de récupération dans de nouveaux gisements comme les datacenters, ou les eaux usées par exemple. Une étude réalisée par l’ADEME en 2015 et actualisée en 2017 a permis d’estimer un potentiel de chaleur fatale de 109.5TWh en France (y compris les UIOM, stations d'épuration et data centers). Le gisement de chaleur fatale à proximité de réseaux de chaleur existants est d'environ 16,7TWh à plus de 60°C.

 

La programmation pluriannuelle de l’énergie fixe des objectifs de développement de la chaleur renouvelable et de récupération dans les réseaux de chaleur et de froid. Ainsi, le graphe ci-dessous illustre les perspectives pour 2018 et 2023 (la PPE est en cours de révision et fixera des objectifs quantitatifs indicatifs pour les énergies de récupération dans les réseaux de chaleur et de froid pour 2023 et 2028) :

Cadre réglementaire de la chaleur fatale industrielle  

 

L’analyse coûts avantages

La directive européenne 2012/27/UE relative à l’efficacité énergétique favorise la valorisation de la chaleur fatale. Ainsi, les installations de plus de 20MW qui émettent de la chaleur fatale et situés à proximité d’un réseau de chaleur doivent réaliser une analyse coûts-avantages afin d’étudier les possibilités de valoriser cette chaleur fatale dans le réseau (uniquement en cas d’installation nouvelle ou modifiée de façon notable). De même, toute installation de production d'énergie de plus de 20MW nouvelle ou modifiée, raccordée à un réseau de chaleur, doit également évaluer les différents potentiels de récupération de chaleur fatale avant de dimensionner l'installation de production d’énergie.

Ces dispositions ont été traduites dans le droit français par le décret n°2014-1363 du 14 novembre 2014 et l’arrêté du 9 décembre 2014. Cet arrêté précise les catégories d’installations visées ainsi que le contenu de l’analyse coûts-avantages permettant d’évaluer l’intérêt de valoriser la chaleur fatale à travers un réseau. suite à la réforme de l'évaluation environnementale, ces textes ont été révisés afin de faire de l'analyse coûts avantages une pièce du dossier d'autorisation et du dossier d'enregistrement pour les installations concernées :

Arrêté du 3 août 2018 modifiant l'arrêté du 9 décembre 2014 précisant le contenu de l'analyse coûts-avantages pour évaluer l'opportunité de valoriser de la chaleur fatale à travers un réseau de chaleur ou de froid ainsi que les catégories d'installations visées https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000037285002&dateTexte=&categorieLien=id

 

 

Dispositifs de soutien de la filière  

 

Le code de l'énergie ne prévoit aucun dispositif de soutien pour la production d'électricité à partir de chaleur fatale. Du point de vue énergétique, la conversion de chaleur en électricité est en effet un procédé moins efficace que la valorisation directe de la chaleur. La chaleur fatale peut néanmoins servir à produire de l'électricité à des fins d'autoconsommation ou de vente sur le marché : cette valorisation peut s'avérer pertinente s'il n'existe pas de débouché chaleur à proximité.

 

 

Fonds chaleur

 

Le fonds chaleur soutient depuis 2015 la récupération de chaleur fatale. L’ADEME accompagne ainsi la valorisation de la chaleur fatale pour une utilisation à l’extérieur ou au sein même du site. Ainsi, 74 installations de récupération de chaleur fatale ont pu être soutenues par le fonds chaleur depuis 2015, pour un montant d'aide de près de 23 M€ et une production de 100ktep/an.

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