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Connaître pour agir La chaleur fatale industrielle 2 Face aux enjeux de la Tran

Connaître pour agir La chaleur fatale industrielle 2 Face aux enjeux de la Transition Energétique et à un secteur Industrie qui représente plus de 20 % des consommations énergétiques de la France, l’accompagnement des acteurs industriels dans leurs efforts de réduction des consommations d’énergie est essentiel. Ceci d’autant plus, qu’à production égale, un potentiel d’efficacité énergétique de l’industrie atteignable d’ici 2030 est estimé par l’ADEME à 20 % 1. La récupération et la valorisation de la chaleur fatale issue de l’industrie constituent un potentiel d’économies d’énergie à exploiter. Lors du fonctionnement d’un procédé de production ou de transformation, l’énergie ther- mique produite grâce à l’énergie apportée n’est pas utilisée en totalité. Une partie de la chaleur est inévitablement rejetée. C’est en raison de ce caractère inéluctable qu’on parle de « chaleur fatale », couramment appelée aussi « chaleur perdue ». Cependant, cette appellation est en partie erronée car la chaleur fatale peut être récupérée. C’est seulement si elle n’est pas récu- pérée qu’elle est perdue. La récupération de la chaleur fatale conduit à deux axes de valorisation thermique complé- mentaires : une valorisation en interne, pour répondre à des besoins de chaleur propres à l’entreprise ; une valorisation en externe, pour répondre à des besoins de chaleur d’autres entreprises, ou plus largement, d’un territoire, via un réseau de chaleur. Au-delà d’une valorisation thermique, la chaleur récupérée peut aussi être transformée en électricité, également pour un usage interne ou externe. Ainsi, les procédés industriels peuvent être mis en synergie : la chaleur récupérée sur un procédé peut servir à en alimenter un autre. Ils peuvent aussi constituer une source d’approvisionnement en chaleur pour un bassin d’activité industrielle, tertiaire ou résidentiel. Cette perspective, est d’autant plus intéressante que l’optimisation énergétique et son rôle crucial dans la lutte contre le réchauffement climatique nécessite une cohérence d’action entre tous les acteurs. Pour mieux prendre en considération le potentiel énergétique disponible issu de l’industrie, à destination d’un bassin de population par exemple, les acteurs chargés de la planification terri- toriale doivent pouvoir bénéficier d’une information sur les gisements d’énergie récupérable, claire et argumentée par des données fiables. Forte de récentes études, l’ADEME met à disposition des chiffres qui montrent l’existence de gisements significatifs pour les industries comme pour les territoires. 1 Étude Contribution de l’ADEME à l’élaboration de visions énergétiques 2030-2050 disponible en téléchargement sur : www.ademe.fr/mediatheque 3 La chaleur fatale industrielle Sommaire La chaleur fatale industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 La chaleur dans l’industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 La récupération de chaleur fatale industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Des gisements identifiés et quantifiés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Gisement national de chaleur fatale industrielle et répartition par région . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Gisement de chaleur fatale industrielle pour les réseaux de chaleur existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Gisement de production d’électricité à partir de chaleur fatale industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 E Pour aller plus loin : le Fonds Chaleur ADEME . . . . . . . . . . . . . . . . 38 La chaleur dans l’industrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 La récupération de chaleur fatale industrielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Des gisements identifiés et quantifiés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 La chaleur fatale industrielle 6 La chaleur dans l’industrie Les combustibles, essentiellement importés et d’origine fossile représentent la prin- cipale énergie utilisée pour la production de chaleur dans l’industrie. Cette énergie provient d’une consommation en combus- tibles de 271 TWh 2 dont près de 190 TWh (70 %) servent à l’alimentation des fours et des séchoirs. consommation de combustibles en 2012 dans l’industrie : 310 TWh 40% 21% 6% 21% 12% CHAUFFAGE DES LOCAUX AUTRES UTILISATIONS MATIÈRES PREMIÈRES FOURS SÉCHAGE U S A G E É N E R G É TI Q U E 27 1 T W h US A G E N O N ÉN ER G É TI Q U E 39 T Wh Une faible part d’électricité (18 %, soit 21 TWh en 2012) sert à la production ther- mique (fours à résistance et à arc principale- ment) 3. Source : Chiffres clés Climat, air et énergie de l’ADEME, édition 2014 2 Les combustibles peuvent être aussi utilisés comme matière première : gaz naturel pour la production d’engrais, coke de pétrole pour la fabrication d’électrodes nécessaires à la production d’aluminium primaire… Les combustibles utilisés dans les réactions thermochimiques – le coke pour les hauts fourneaux qui sert aussi à la réaction de réduction du minerai de fer- sont comptabilisés par convention en usage énergétique. 3 L’essentiel (70 %) de l’énergie électrique est destiné à la force motrice. 4 Hors secteur de l’énergie (raffi neries…), mais comprenant les cokeries intégrées à la sidérurgie. RAPPEL Source : Chiffres clés Climat, air et énergie de l’ADEME édition 2014 L’InDuSTRIE FORTEMEnT DÉPEnDAnTE DES COMBuSTIBLES FOSSILES… Combustibles fossiles Électricité Énergies renouvelables Spéciaux (boues, huiles, pneus) Gaz sidérurgique Vapeur achetée (hors industrie) 60 % 30 % 6 % 4 % 1 % -1 % Gaz naturel 30 % Charbon coke 16 % Produits pétroliers 14 % SECTEuRS D’ACTIVITÉ LES PLuS COnSOMMATEuRS D’ÉnERGIE Chimie-plastiques Agro-alimentaire Sidérurgie Papier-carton Mécanique-fonderie Matériaux non métalliques (ciment, verre, tuile et brique) 26 % 16 % 15 % 14 % 9 % 8 % L’industrie 4 représente 21 % de la consommation nationale d’énergie fi nale (hors usage en matière première). L’industrie est la 3e consommatrice d’énergie après le secteur Résidentiel et le Transport. Cela correspond à une consommation de 31,8 Mtep (sur un total de 154,1 Mtep). Avec quelles énergies, pour quels usages ? 7 La chaleur fatale industrielle > ChALEuR DE RÉCuPÉRATIOn On utilise également le terme de chaleur de récupération pour désigner la chaleur fatale (ou aussi perdue). C’est la chaleur générée par un procédé qui n’en constitue pas la fi nalité première, et qui n’est pas récupérée. Ainsi, la chaleur issue de la cogénération - dont le but est de produire simultanément de la chaleur et de l’électricité à partir de combustibles - n’est pas considérée comme une chaleur de récupération d’après le bulletin offi ciel BOI 3-C- 107 n°32 du 8 mars 2007 (relatif aux conditions d’application de la TVA réduite sur les livraisons d’énergie calorifi que). Elle est générée lors du fonctionnement d’un procédé. Par exemple, lors du fonctionnement d’un four, seulement 20 à 40 % de l’énergie du combustible utilisé constitue de la chaleur utile, soit 60 à 80 % de chaleur fatale potentiellement récupérable. À SAVOIR > LA ChALEuR FATALE, PAS quE DAnS L’InDuSTRIE De façon générale, la chaleur fatale peut être issue : des sites industriels ; des raffi neries ; des sites de production d’électricité (centrales nucléaires et thermiques) ; des sites tertiaires (hôpitaux, data center) ; des sites d’élimination (usines d’Incinération des Ordures Ménagères - UIOM). Bilan thermique, en régime permanent d’un four à combustible Chaleur utile (comprend la chaleur utile pour la transformation et celle contenue dans le produit issu du four) 20 à 40 % Pertes aux ouvertures 3 à 10 % Pertes des convoyeurs, supports… 5 à 20 % Pertes aux parois 3 à 10 % Pertes aux fumées 25 à 60 % Combustible 100 % La chaleur fatale… Par comparaison aux 271 TWh de consommation des sites industriels, la consommation de combustibles pour l’activité des raffi neries est de 44 TWh. uploads/Industriel/ 710-chaleur-fatale-industrielle.pdf