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Pour une « co-valorisation » de la chaleur fatale

05 Sep. 19

Transformer la chaleur fatale en électricité rend disponible et exploitable tout le potentiel énergétique de la chaleur fatale. Explications.

La chaleur fatale représente un gisement important d’énergie (en France, 52 900 GWh à plus de 100°C selon l’ADEME). Lorsqu’il est valorisé, il améliore considérablement l’efficacité énergétique des procédés intensifs des industriels. Les gisements de chaleur fatale sont en pratique insuffisamment exploités. Les sites industriels peinent à trouver un débouché économique pour écouler leur chaleur fatale locale, soit parce qu’il n’existe pas de réseau de consommateurs de chaleur à proximité, soit parce que d’autres sources d’énergie existantes viennent concurrencer ces gisements en alimentant les réseaux ou consommateurs locaux. Autre difficulté : la mise en œuvre de l’exploitation de ces gisements représente des investissements importants et confronte l’industriel ou l’opérateur à une notion de risque financier et industriel, lié à la pérennité des sites eux-mêmes et à la durée souvent trop longue des temps de retour sur investissements.
Tous ces facteurs ne doivent pourtant pas empêcher l’industriel d’agir : lorsque cette chaleur devient disponible et exploitable, des consommateurs peuvent être trouvés. La priorité est donc de capter la chaleur fatale en adoptant un cadre économique viable permettant ce captage. Comment ? L’ORC transforme la chaleur en électricité, mais une partie de cette chaleur peut facilement être détournée vers de nouveaux consommateurs qui apparaissent en cours de développement ou d’exploitation de l’ORC .

L’exigence est ici d’obtenir, pour le cofinancement de ces machines, le même niveau d’aide que celui apporté aux réseaux de chaleur utilisant de la chaleur fatale. La captation de la chaleur fatale serait ainsi financée grâce à l’électricité produite par l’ORC et autoconsommée par l’usine ; l’objectif à terme de l’industriel pourrait être de détourner une partie de cette chaleur apportée à l’ORC vers des nouveaux consommateurs de chaleur.
Les ORC haute température ont des rendements de l’ordre de 20 à 22% ; chaque MWh thermique détourné de l’ORC pendant la durée de vie de l’installation pour alimenter une nouvelle application chaleur ne réduit finalement que de 200 kWh la production électrique de l’ORC. En prenant un MWh chaud environ trois fois moins cher que le MWh électrique, chaque nouveau consommateur de chaleur améliorerait ainsi l’économie du projet et serait donc naturellement privilégié. C’est le principe de la co-valorisation qu’apporte la transformation de la chaleur en électricité par l’ORC. In fine, transformer la chaleur fatale en électricité permet d’optimiser sa valorisation thermique ; mieux que la cogénération, c’est la co-valorisation de la chaleur fatale qui est la solution !

Ce concept est ainsi particulièrement intéressant pour le développement de nouveaux réseaux de chaleur urbains. Le principe de co-valorisation permettrait à ces réseaux de monter en puissance sans difficultés et sur plusieurs années, en réduisant progressivement la production électrique de l’ORC en hiver alors qu’elle serait conservée en pleine capacité en été.
Dans certains cas, les ORC installés pourront être facilement adaptés après quelques années, pour fonctionner en cogénération. Ceux-ci valoriseront l’intégralité de la chaleur récupérée sous forme d’électricité tout en alimentant en continu un réseau de chaleur, améliorant d’autant plus l’économie globale du projet.
Pour aller encore plus loin, un projet ORC sur une usine alimentée en gaz naturel pourrait inclure la valorisation de l’énergie de détente de ce gaz, en utilisant une partie de la chaleur au condenseur de l’ORC pour préchauffer le gaz avec l’objectif à terme de trouver un consommateur pour le froid généré par cette détente pour des besoins en climatisation/refroidissement. Un froid dont la valeur du MWh est aujourd’hui plus élevée que le MWh électrique.

Cette approche très technologique et multi-énergie doit être mise en œuvre par l’industriel lui-même ou peut l’être par une Société de Service Energétique partenaire, à forte valeur ajoutée technologique. Cette société aurait pour mission de concevoir, financer, construire et opérer les installations concernées dans la durée en devenant acteur local d’une production d’énergie diversifiée adaptée au développement des territoires et capable d’évoluer avec eux.

La co-valorisation peut devenir un réel enjeu d’attractivité des territoires industriels, en donnant ainsi l’opportunité à ces territoires d’attirer de nouvelles industries, en leur proposant une ressource énergétique compétitive tout en rémunérant l’industriel producteur déjà installé et/ou en réduisant sa facture énergétique.

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