Récupération de chaleur industrielle : 3 bénéfices concrets pour passer à l’action

La récupération de chaleur industrielle constitue un véritable levier de compétitivité pour les industriels. En valorisant une chaleur issue d’une énergie déjà consommée, elle permet des économies d’énergies tout en améliorant la performance environnementale des sites. Dans un contexte de hausse des coûts de l’énergie et de comptabilité carbone, cette opportunité suscite un intérêt croissant, malgré des investissements initiaux (CAPEX) parfois conséquents.

Pour mieux comprendre les bénéfices concrets de ces projets, François VIAL, expert en décarbonation industrielle au CETIAT, revient sur trois bonnes raisons de passer à l’action.

Récupération de chaleur industrielle : valoriser une chaleur payée mais perdue

Un gisement énergétique encore sous-exploité

François VIAL :

Premièrement, il me paraît essentiel de rappeler la provenance de l’énergie fatale. Elle est issue d’une énergie consommée, majoritairement d’origine fossile. Cette énergie n’est pas totalement valorisée lors de son utilisation initiale.

La répartition de ces consommations énergétiques est très inégale selon les secteurs industriels. À peine 1 % des sites industriels concentrent près des deux tiers de la consommation totale d’énergie. Cette demande énergétique est principalement liée aux procédés thermiques. Ils représentent à eux seuls près de 70 % de la consommation énergétique de l’industrie.

Dans ce contexte, l’industrie française génère chaque année environ 109,5 TWh de chaleur fatale. Cela représente près de 30 % de l’énergie totale consommée par le secteur industriel, qui se transforme en pertes thermiques !

Transformer la chaleur fatale en levier de performance

François VIAL :

La chaleur fatale industrielle constitue donc aujourd’hui un gisement énergétique majeur, encore largement sous-exploité ! Sa récupération améliore la performance énergétique et génère des gains économiques. Elle contribue également à diminuer l’impact environnemental de l’industriel.

En limitant les besoins énergétiques supplémentaires et la consommation de combustibles fossiles, la récupération de chaleur fatale réduit directement les émissions de gaz à effet de serre. C’est un atout important à l’heure de la comptabilité carbone !

S’appuyer sur des données fiables pour faciliter la prise de décision

Identifier les opportunités de récupération de chaleur sur le site industriel

François VIAL :

Une usine peut ainsi être comparée à une véritable « boîte noire ». De l’énergie y entre sous différentes formes, tandis qu’une partie importante est rejetée sous forme de chaleur. Il est donc essentiel d’identifier et de qualifier ces flux avant de se lancer dans un projet de récupération de chaleur !

Tout projet doit commencer par un audit énergétique du site. Il permet d’identifier deux éléments structurants : les points de récupération de chaleur et les puits. Ces derniers correspondent aux endroits où la chaleur pourra être réutilisée. L’un ne va pas sans l’autre !

À cette étape, il est important de bien définir le périmètre de l’étude. Souhaite-t-on étudier le potentiel de récupération à l’échelle d’un procédé, d’un atelier ou de l’ensemble du site ? Ce périmètre va conditionner l’analyse des rejets et des besoins. Il influencera également les solutions de récupération à mettre en œuvre.

L’audit peut s’appuyer sur des interviews, mais aussi sur des données déjà disponibles. Les informations issues des systèmes de gestion de l’énergie ou des audits énergétiques réglementaires peuvent parfois suffire.

Par exemple, la norme ISO 50001, qui impose la réalisation d’une revue énergétique annuelle du site est un excellent point de départ !

Pour être financés, ces audits doivent respecter le cahier des charges de l’ADEME. Celui-ci repose sur un principe simple : réduire d’abord les déperditions avant d’investir dans la récupération de chaleur. Cette approche évite aux industriels des investissements inadaptés.

Approfondir les analyses pour valider et sécuriser le projet

François VIAL :

Une première analyse globale permet de vérifier l’intérêt d’un système de récupération de chaleur. Des études de faisabilité sont ensuite menées sur une ou deux sources à fort potentiel. Elles peuvent inclure un plan de mesurage complémentaire, une méthode du pincement ou PINCH, une analyse exergétique ou une simulation.

Elles permettront de quantifier et de qualifier plusieurs éléments :

• la quantité de chaleur disponible ;
• la qualité de l’effluent ;
• les niveaux de température ;
• l’état du fluide à récupérer.

Ces données sont déterminantes. Elles conditionnent directement la technologie de récupération à mettre en place.

Cette deuxième phase permet également d’anticiper les futurs CAPEX et OPEX. Ceux-ci peuvent s’avérer très coûteux s’ils ne sont pas correctement évalués.

Ces phases d’études thermiques sont essentielles : elles permettent à l’industriel de mûrir sa décision avant tout investissement. Cet outil lui apporte l’ensemble des éléments nécessaires pour avancer en toute sérénité !

La mise en place d’un plan de comptage adapté est également importante. Il peut concerner le gaz, l’électricité ou la vapeur. Ce dispositif permet de comparer précisément les consommations d’énergie avant et après la récupération de chaleur.

Améliorer l’efficacité énergétique du site au global

Créer des synergies énergétiques à l’échelle du site industriel

François VIAL :

Une fois la pertinence du système confirmée par les études techniques, l’installation peut être mise en œuvre. Elle apporte alors un bénéfice majeur : l’amélioration de l’efficacité énergétique du site industriel. La valorisation interne est généralement la solution la plus favorable pour l’entreprise, tant sur le plan énergétique qu’économique.

Une installation de récupération de chaleur fatale peut permettre d’optimiser entre 10 et 20 % de la consommation énergétique. L’indice de performance énergétique du site ou du procédé, mesuré en kWh par tonne produite, s’en trouve ainsi amélioré.

Cette optimisation peut être envisagée à plusieurs échelles. Elle peut concerner un procédé, un atelier ou l’ensemble du site industriel. La mise en relation de la source de chaleur avec son puits devient alors stratégique.

Le secteur des briques et tuiles, par exemple, est un excellent cas où les pertes issues du four peuvent facilement être réinjectées dans le séchoir sur la même ligne de production ! Un autre exemple est celui d’alimenter des brûleurs avec de l’air dont le préchauffage est issu des fumées récupérées. Ce système est particulièrement utilisé dans le secteur verrier ou la métallurgie.

Des solutions technologiques pour maximiser l’optimisation énergétique

François VIAL :

Évidemment, la corrélation entre une source de chaleur et son usage n’est pas toujours optimale. Plusieurs contraintes peuvent freiner les projets :

• le niveau d’investissement nécessaire.
• l’intermittence des procédés ;
• l’éloignement entre la source et le besoin ;

Plusieurs solutions permettent de dépasser ces limites. Les systèmes de stockage thermique compensent, par exemple, les décalages entre la production et la consommation de chaleur. Ils peuvent également améliorer la rentabilité des installations.

La chaleur récupérée peut également être valorisée de différentes manières.

Elle peut servir à produire de l’électricité grâce à un cycle ORC. Le rendement est alors d’environ 10 %.

Elle peut aussi produire du froid par absorption. Cette technologie, encore peu exploitée, présente un rendement compris entre 50 et 70 %.

À retenir

• La récupération de chaleur industrielle valorise une énergie déjà consommée mais encore inutilisée.
• L’audit énergétique permet d’identifier les sources de chaleur disponibles et les puits auxquels cette énergie peut être affectée.
• Les études de faisabilité apportent les données nécessaires pour sécuriser les choix techniques et les investissements.
• La récupération de chaleur peut améliorer la performance énergétique globale du site et réduire sa dépendance aux énergies fossiles.

Conclusion

Face à la hausse des coûts de l’énergie et aux enjeux de décarbonation, la récupération de chaleur industrielle s’impose comme un levier concret de performance.

Les industriels peuvent s’appuyer sur trois bénéfices majeurs :

• une amélioration globale de la performance énergétique du site
• un gain financier via la valorisation d’une énergie déjà consommée
• une prise de décision sécurisée grâce à des données fiables

Besoin d’un accompagnement ?

La réussite d’un projet de récupération de chaleur repose sur une analyse fine des flux énergétiques et des opportunités de valorisation propres à chaque site industriel.

Le CETIAT accompagne les industriels de l’audit énergétique jusqu’à la mise en œuvre des solutions. Cet accompagnement vise à améliorer durablement la performance énergétique des sites et à réduire leurs émissions.

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