Valoriser les chaleurs fatales

Le diagramme de Sankey pour un four à combustible présente les différentes transformations de l’énergie thermique issue de la combustion dans un four : seule une part minime est effectivement valorisée (20 à 40 %), la part restante est perdue dans les fumées et dans les pertes vers l’ambiance.

Diagramme de Sankey pour un four à combustible

Les chaleurs fatales constituent la différence entre l’énergie thermique fournie par la chambre de combustion et la chaleur utile. Elles constituent plus de 51 TWh en France pour des rejets à des températures supérieures à 100 °C ; pour des températures comprises entre 100 et 200 °C, ce gisement s’établit à 28 TWh.

Pour valoriser ces pertes nettes, notamment en dessous de 200 °C, différentes technologies de valorisation énergétique sont envisageables. Au-delà de 200 °C, peu de technologies de valorisation sont disponibles si ce n’est les récupérateurs thermiques.

En dessous de 200 °C, on note les solutions suivantes :

• les récupérateurs thermiques qui doivent permettre le préchauffage des fluides entrants (par exemple, l’air de combustion dans le cas d’un four) ;
• les pompes à chaleur à haute température pour permettre de produire de la chaleur à haute température à partir d’une source thermique à plus bas niveau de température ;
• les groupes à sorption pour produire de l’énergie frigorifique à partir de chaleur à température suffisante ;
• les machines ORC (organic rankine cycle) pour la production d’électricité ;
• les procédés de distillation ou de concentration.

Pour compléter cet ensemble de technologies, les dispositifs de stockage thermique permettent de gérer un déphasage temporel entre la période de disponibilité des chaleurs fatales et la période d’usage de celles-ci.

Bien entendu, le choix de l’une ou autre de ces technologies suppose un ensemble d’analyses et d’évaluations pour aboutir à leur mise en place.

• Identifier les ressources énergétiques (fluide, flux et température) nécessaires au procédé : c’est l’objet d’un audit énergétique de répondre à ce point particulier.
• Évaluer les rejets de chaleur fatale à partir de plan de mesurage ou d’évaluation via des bilans énergétiques.
• Identifier les ressources énergétiques nécessaires au procédé ou à un atelier/bâtiment de proximité substituables par les rejets de chaleur fatale.
• Choisir le/les technologies permettant d’assurer cette substitution des ressources nécessaires par des ressources issues des rejets de chaleur fatale.
• Évaluer la rentabilité de l’opération à partir d’un avant-projet sommaire.