L’agence internationale de l’énergie (IEA) vient de faire paraitre sa première étude entièrement consacrée aux Pompes à Chaleur. Si cette technologie est déjà connue du grand public pour devenir incontournable sur le marché de l’habitat neuf et la rénovation de l’habitat individuel avec plus d’1 million de nouvelles installations chaque année en France (Haut-Commissariat au Plan-11 Octobre 2022), son application dans l’industrie reste pour l’instant confidentielle. La majorité des Pompes à Chaleur domestiques sont de type air-air et combinent une fonction de chauffage et une fonction de climatisation avec des coûts d’investissement et de mise en œuvre très bas, liés en particulier, à une fabrication en grande série. Si les Pompes à Chaleur fournissent aujourd’hui 10% du chauffage individuel mondial, l’objectif des états membres de l’IEA est d’atteindre 20% en 2030.
Il n’y a pas de barrières technologiques à concevoir et fabriquer des Pompes à Chaleur pour l’industrie et pourtant comme le rapport l’explique il y a très peu de références installées au-delà de 90°C et ce sont essentiellement des projets expérimentaux. Ce manque de références est lié à l’absence passée d’un marché qui se crée en accéléré du fait des efforts de décarbonation de l’industrie mondiale et du sevrage au gaz Russe lié à l’invasion de l’Ukraine.
Une particularité existe pour la technologie de compression mécanique de vapeur qui, déjà bien connue, est économique et reste promise à un bel avenir, sous réserve que l’industriel dispose de vapeur basse pression à recomprimer.
Du point de vue des performances de ces technologies, en valorisant des sources de chaleur fatale à basse température, typiquement 30 à 50°C, une Pompe à Chaleur à compression de forte puissance à simple étage présente un coefficient de performance (COP) généralement supérieur à trois (1 kWhe permet de produire 3 kWhth) pour des gains typiques de 35 °C. Le COP sera inférieur pour une pompe à chaleur à deux étages mais avec des gains pouvant aller jusqu’à 70 °C.
Pour la production de vapeur, et en particulier au-delà de 70 °C de gains, il faut combiner compression de vapeur et Pompe à Chaleur.
Pour des applications au-delà de 200°C l’IEA recommande encore l’utilisation directe de l’électricité dans une chaudière électrique.
Une Pompe à Chaleur destinée à produire de la vapeur sur un site industriel n’est pas un simple produit mais un système complexe qui nécessite une collaboration étroite et directe entre le fournisseur et son client.
Les sujets techniques les plus critiques pour obtenir des températures jusqu’à 150 °C sont la conception de l’évaporateur, du compresseur et de la régulation associée, du condenseur (le cas échéant évapo-condenseur), le raccordement de l’évaporateur à la source froide et l’éventualité d’une recompression mécanique de vapeur en aval de la pompe, voire de la réinjection partielle de fluide entre les étages de compression.
Outre ses aspects technologiques et d’intégration, la mise en œuvre d’une Pompe à Chaleur haute température et forte puissance nécessite aujourd’hui de monter d’abord des projets pilotes qui associent fabricants et industriels, capables ensemble, de gérer un projet qui ne peut pas être mis en œuvre comme un projet commercial classique. Il nécessite de combiner des subventions à l’innovation, CEE et modèle de mise en œuvre de type hybride, où le fabricant pourra gérer le risque technique en conservant la possibilité de prendre du temps pour mettre au point la Pompe à Chaleur et éventuellement de l’exploiter.
Il nécessite également d’inclure une étude de prédimensionnement pour valider le projet et son intégration dans le site industriel. Les conclusions de cette étude doivent permettre de figer les conditions d’une exploitation commerciale acceptable pour toutes les parties.
