Chaleur fatale
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DOSSIER

Chaleur fatale : vers un avenir énergétique plus durable

Face aux enjeux de décarbonation et de transition énergétique, la récupération et la valorisation de la chaleur fatale, générée par les procédés industriels, représente une source d’énergie non négligeable pour contribuer à un avenir plus durable. Où en est-on aujourd’hui ? Quels sont les secteurs d’activité qui peuvent tirer parti de cette source d’énergie ? Pour quels avantages ?

Qu’est-ce que la chaleur fatale ?

Selon les experts, 1/3 de l’énergie consommée par l’industrie lors d’un procédé de production ou de transformation est perdue sous forme de chaleur. C’est ce qu’on appelle la chaleur fatale. Fatale, car cette chaleur produite en excès est définitivement rejetée sous forme d’eau, de buée, de vapeur, de gaz ou de condensats de fumée. Or, cette chaleur perdue représente une source d’énergie non négligeable, si on la récupère en amont. Cette valorisation de la chaleur fatale constitue un enjeu majeur pour les entreprises et les industriels, désireux de s’engager dans la décarbonation tout en augmentant les performances énergétiques de leurs procédés.

Disponible et gratuite (puisque déjà produite), la chaleur fatale peut être utilisée dans une variété d'applications :

Réutilisation de l’énergie pour l’industriel lui-même.
Alimentation d’un réseau de chaleur.
Chauffage des bâtiments.
Préchauffage d'eau.
Séchage.
Refroidissement.
Production d'électricité.

Elle peut également constituer une source d’approvisionnement non négligeable pour un bassin résidentiel situé à proximité ou une zone d’activités industrielle/tertiaire, via un réseau de chaleur.

Comment récupérer la chaleur fatale ?

Largement utilisé dans l’industrie, l’échangeur thermique est une solution de choix pour capturer la chaleur fatale, avant qu’elle ne soit rejetée dans l’atmosphère ou dans l’eau. Il existe aujourd’hui différents types d’échangeurs thermiques, que l’on choisira selon la nature de la chaleur fatale, le niveau de température, le degré d’acidité etc. ENGIE Solutions conseil ses clients sur la meilleure technologie à adopter. Avantage : cette chaleur résiduelle pourra être réinjectée directement dans un process ou stockée pour répondre à la variabilité des consommations.

Outre les échangeurs thermiques, il existe également des technologies de Pompes A Chaleur (PAC) qui captent la chaleur fatale à basse température (30°C à 40°C) puis la chauffe à une température supérieure (jusqu’à 150°C), via un compresseur. Une solution idéale pour exploiter les eaux usées ou de nettoyage, les effluents à basse température, le refroidissement par eau/air (compresseurs, condenseurs…). De façon générale, la Pompe A Chaleur sera utilisée pour produire de l’eau chaude sanitaire ou de process, mais aussi pour des opérations de séchage.

Le fonctionnement d'une pompe à chaleur

Ou récupérer de la chaleur fatale ?

Les gisements potentiels et valorisables concernent de nombreux secteurs d’activité et présentent une manne stratégique tant pour l’industrie que pour les entreprises du tertiaire. Selon une étude de l’ADEME, le potentiel de chaleur fatale serait estimé à 118 TWh (guide 2017), pour l’industrie française.

Les rejets thermiques se présentent sous forme d’eau, de buée ou de fumée, avec des températures variant de 30°C pour les eaux usées jusqu’à plus de 200°C pour la fabrication du verre et du clinker.

Process générant de la chaleur fatale :

Procédés industriels des fonderies, des raffineries de pétrole, des centrales nucléaires et thermiques mais aussi les process de fabrication liés aux secteurs de la chimie, de la sidérurgie/métallurgie, aéronautique, cimenterie/verre, automobile, textile.
Systèmes de refroidissement de certains sites tertiaires comme les hôpitaux ou les data centers dotés de tours de refroidissement.
Processus de combustion comme les incinérateurs, des Unités d’Incinération des Ordures Ménagères (UIOM) ou des Unités de Valorisation Energétique (UVE).
Procédés de séchage de certains secteurs, comme l'agroalimentaire ou la papeterie.
Les eaux usées ou de nettoyage des Stations d’Epuration des eaux usées (STEP).

Le saviez-vous ?

Dans un contexte de raréfaction des ressources et de diminution des émissions de CO2, la valorisation de la chaleur fatale apparaît comme un levier stratégique pour s’engager dans la transition énergétique et répondre aux objectifs européens.

Les 6 atouts de la chaleur fatale

Réduction des émissions de CO₂ : l'une des principales raisons de valoriser la chaleur fatale réside dans son potentiel à réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO₂). En récupérant cette chaleur résiduelle pour le chauffage, la production d'électricité supplémentaire ou d'autres besoins, les entreprises contribuent à la lutte contre le changement climatique.
Préservation des ressources naturelles : la récupération de la chaleur fatale participe à la réduction de la pression sur les ressources naturelles finies (pétrole, gaz, charbon). Une démarche essentielle pour réduire sa dépendance aux énergies fossiles et assurer un approvisionnement durable pour les générations futures.
Réduction des dépenses énergétiques : l'utilisation de la chaleur fatale permet aux entreprises et aux industries de réduire leurs coûts énergétiques et donc, de réaliser des économies financières substantielles à long terme.
Amélioration de l’efficacité énergétique : la récupération de chaleur fatale permet d'optimiser l'utilisation des ressources énergétiques existantes et de diversifier les sources d’énergie en sécurisant vos source d’approvisionnement en énergie.
Création d’emplois sur les territoires : le développement de systèmes de récupération de chaleur fatale stimule l’économie locale, en créant des emplois non délocalisables dans les domaines de l'ingénierie, de la technologie et de la maintenance.
Promotion de l’économie circulaire et du développement durable : l’exploitation de la chaleur résiduelle s’aligne parfaitement avec les objectifs de développement durable et favorise l’économie circulaire, avec une approche plus durable de la production.

Pourquoi faire le choix de la chaleur fatale ?

Ziad Nemr, responsable de département chez ENGIE Solutions, vous en dit plus sur le potentiel de cette énergie de récupération.

Découvrir l'interview de notre expert en chaleur fatale

Quel environnement réglementaire ?

La législation européenne…

La récupération de la chaleur fatale s’inscrit dans un contexte législatif de transition énergétique. Avec un enjeu clé pour l’Union européenne : devenir le premier continent à atteindre la neutralité carbone en 2050. Pour se donner les moyens de ses ambitions, l’Europe a promulgué un certain nombre de réglementations, afin que les états membres s’engagent non seulement à limiter leurs émissions de gaz à effet de serre mais aussi à promouvoir la récupération de la chaleur.

Publié en septembre 2023, le texte phare du paquet climat « fit for 55 », introduit ainsi de nouvelles exigences pour les data centers. En effet, avec le développement exponentiel des datacenters, le cloud computing pourrait représenter 2 % des émissions mondiales de CO₂ d’ici à 2030, selon une étude menée par greenly. Par ailleurs, la consommation énergétique des data centers devrait représenter plus de 3 % de la demande d’électricité en Europe en 2030. Pour s’engager dans la sobriété énergétique, le texte exige que les data centers, d’une puissance totale nominale supérieure à 1MW, adoptent une stratégie de récupération de la chaleur fatale, avec une mise en conformité dès 2025.

…et française

En France, la Loi relative à la Transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) s’est fixée comme objectif que l’Hexagone atteigne 32 % d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dans le bouquet énergétique en 2030.

Dans le cadre de son Plan de Relance, le gouvernement fait également de la décarbonation un pilier phare de la transition énergétique, en soutenant les initiatives les plus innovantes. Dans ce contexte, la valorisation de la chaleur résiduelle apparaît comme un levier énergétique et économique à fort potentiel, et le gouvernement entend accélérer sur la récupération de la chaleur fatale et les réseaux de chaleur, en renforçant notamment le fonds chaleur et les obligations d’études de faisabilité, avec la mise en place de mécanismes incitatifs dans les territoires via France Renov’.

En somme, le législateur fixe désormais des objectifs clairs pour encourager la récupération et l'exploitation de la chaleur fatale, en vue de participer à la transition vers une économie climatique et énergétique plus durable.

Quels sont les dispositifs d’aide existantes ?

Conscient de l’importance de valoriser la chaleur fatale, le gouvernement a initié plusieurs dispositifs d’aide à la transition, pour inciter ce type de projet, en remplacement des énergies fossiles.

Le Fonds Chaleur

L’ADEME soutient, via son Fonds Chaleur, la production de chaleur renouvelable à partir d’énergies renouvelables (biomasse, géothermie, solaire thermique) ainsi que la récupération de chaleur fatale. Le fonds chaleur concerne les entreprises, les collectivités et les associations. Pour être éligible, il est nécessaire de réaliser un diagnostic énergétique ou une étude de faisabilité, de plus, les projets doivent exploiter une quantité d’énergie thermique supérieure à 1GWH/an. Des aides existent pour la réalisation de cette étude de faisabilité : notamment grâce à la mise à disposition d’un cahier des charges ADEME : Testez votre éligibilité sur le simulateur de l’Agence de la transition écologique

Les Certificats d’Economies d’Energie (CEE)

La mise en place d’un système de récupération de chaleur fatale peut être en partie financée par les CEE, sous condition d’éligibilité. Les primes sont versées par les fournisseurs d’énergie, et varient d’un fournisseur à l’autre. Attention, les CEE ne sont pas cumulables avec le Fonds Chaleur.

Le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER)

Dans le cadre du FEDER 2021-2027, la France bénéficie d’une enveloppe de 9,1 milliards d’euros pour soutenir la transition vers une économie bas carbone et investir dans la recherche, l’innovation en vue d’améliorer la compétitivité des PME. Certains projets peuvent bénéficier d’une aide européenne, s’ils sont utiles au territoire et bénéfiques à l’économie, la qualité de vie et la transition verte. Pour consulter les appels à projets et les programmes européens.

Un accompagnement personnalisé

Reconnu pour son expertise historique dans le génie climatique, ENGIE Solutions s’affirme comme un acteur majeur pour concevoir et réaliser des projets de valorisation de chaleur fatale sur la chaîne du froid et sur tout type d’infrastructure industrielle.

Un accompagnement sur mesure

Les équipes ENGIE Solutions se positionnent comme alliés au côté de ses clients sur l’ensemble de la chaîne de valeur, de l’étude du projet jusqu’au financement, avec des critères de performances et d’économie garanties pour le client. Les solutions proposées peuvent concerner une valorisation interne de la chaleur fatale ou externe au site industriel.

ENGIE Solutions conçoivent les systèmes de récupération de chaleur fatale selon des objectifs défini en amont, les installent et les exploitent sur la durée. Cet accompagnement clé en main et personnalisé permet de maîtriser le risque technique tout en réduisant l’empreinte carbone.