Produire de la chaleur à faible contenu carbone pour les usages industriels

Les besoins de chaleur dans les industries de transformation peuvent être caractérisés par le niveau de température (en °C) et l'amplitude de la demande (en PJ soit petajoule = 10^15 Joule, par exemple pour la figure ci-dessous). Cette figure montre clairement deux pics de la demande de chaleur : 60 °C/120 °C et 1400/1500 °C. Le premier pic correspond à des procédés industriels tels que séchage, distillation/concentration, réaction chimique, chauffage fluide pour les industries de la chimie, agroalimentaire, papier… Le second pic correspond aux industries des métaux et du verre qui réclament de très hautes températures pour la mise en fusion de ces matériaux.

Pour le chauffage des bâtiments industriels, la demande de chaleur est située entre 50 et 80 °C.

Actuellement, les énergies primaires utilisées sont essentiellement des combustibles fossiles (gaz, fioul…) et de l'énergie électrique d'origine majoritairement nucléaire pour la France métropolitaine.

La décarbonation de l'énergie thermique réclame donc une évolution majeure dans le choix des énergies primaires et dans les technologies de conversion énergétique.

Les besoins de chaleur dans l’industrie en Europe (2014), en PJoule en fonction du niveau de température

Les combustibles utilisés dans les chaudières et les chaufferies sont essentiellement des combustibles issus de ressources fossiles dont les propriétés sont résumées dans le tableau suivant. Le gaz naturel à plus faible impact CO₂ sera préféré aux autres combustibles fossiles.

Le rendement des installations de combustion est conditionné par leur conception technique, mais aussi par les pratiques de maintenance. Pour assurer un rendement élevé, le suivi des installations de combustion est géré par le Code de l'environnement. Ainsi, l'article L. 224-1 du Code de l'environnement prévoit la base légale de la réglementation technique relative à la conformité énergétique des installations de combustion de plus de 400 kW.

Les articles R. 224-20 à R. 224-30 du Code de l'environnement prévoient les rendements énergétiques minimaux (cf. tableau suivant) que doivent satisfaire les chaudières d'une puissance comprise entre 400 kW et 20 MW et les appareils de contrôle nécessaires à la bonne exploitation de ces chaudières.

L’exploitant d'une chaudière définie à l'article R. 224-21 du Code de l'environnement et mise en service après le 14 septembre 1998 s'assure de ce que le rendement caractéristique de la chaudière respecte les valeurs minimales fixées dans le tableau suivant.

Pour les chaudières mises en service à compter du 1^er juillet 2020, autres que les chaudières biomasse, ces valeurs sont augmentées de deux points.

Les articles R. 224-31 à R 224-41 du Code de l’environnement concernent le contrôle du respect des obligations réglementaires précitées par des organismes accrédités.

Le contrôle périodique porte sur :

• le rendement caractéristique de chaque chaudière qui doit satisfaire aux rendements mentionnés par la réglementation ;
• la vérification de l’existence des appareils de mesure et de leur bon état de fonctionnement ;
• la bonne tenue du livret de chaufferie.

L’amélioration de la performance énergétique des installations de combustion s’inscrit dans un processus qui prévoit la réalisation d’un audit énergétique, étape essentielle pour un exploitant ou une entreprise souhaitant améliorer son efficacité énergétique et réduire sa consommation d’énergie.

Dans le cadre de la réglementation sur les établissements classés pour la protection de l’environnement, lors du réexamen périodique prévu à l’article L. 515-28 du Code de l’environnement ou tous les dix ans à compter de l’autorisation pour les installations de puissance inférieure à 50 MW, l’exploitant fait réaliser par une personne compétente un examen de son installation et de son mode d’exploitation visant à identifier les mesures qui peuvent être mises en œuvre afin d’en améliorer l’efficacité énergétique, en se basant sur les meilleures techniques disponibles relatives à l’utilisation rationnelle de l’énergie.