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Récupérer la chaleur industrielle, pratiquer la cogénération, utiliser les réseaux de chaleur/froid comme vecteur

Récupérer la chaleur industrielle, pratiquer la cogénération, utiliser les réseaux de chaleur/froid comme vecteur

Les possibilités de récupération de chaleur des grandes entreprises industrielles et des centrales électriques, y compris à partir et pour la production de froid, sont exploitées. Le potentiel de cogénération voire de tri-génération (à partir d’énergies renouvelables prioritairement, puis de gaz naturel) par exemple pour le secteur du chauffage ou du rafraîchissement, est connu et exploité. Les technologies et les sources d’énergie utilisées, sont choisies dans une approche multicritère climat-air-énergie. La mobilisation du potentiel de récupération de chaleur est pensée en cohérence avec le développement des réseaux chaleur/froid.

Catégories :

Energie

Sommaire du dossier

Fiche action Cit'ergie

REFERENCES AU CATALOGUE CIT'ERGIE

Domaine 3 : Approvisionnement énergie, eau et assainissement
Sous-domaine : 3.2. Production énergétique locale
Mesure : 3.2.1.
Points (sur 500) : 12
Thématique : Gestion, production et distribution de l'énergie
Secteur(s) réglementaire(s) : Industrie branche énergie, Industrie hors branche énergie

CONTEXTE ET ENJEUX

Les systèmes d’échanges de chaleur visent à récupérer de la chaleur perdue issue d’un procédé et à la valoriser. La valorisation de la chaleur perdue des procédés industriels est un gisement important de maîtrise de l’énergie. Par exemple, la valorisation de l’énergie perdue dans les fumées d’un four par la mise en place d’un système de récupération de chaleur peut être amortie en moins d’un an.

L’industrie présente un potentiel de chaleur fatale de 109,5 TWh, soit 36 %de sa consommation de combustibles, dont 52,9 TWh sont perdus à plus de 100°C.

À ce gisement s’ajoute 8,4 TWh de chaleur rejetés au niveau des UIOM, STEP et Data Center. Par ailleurs, 16,7 TWh de chaleur fatale à plus de 60°C sont identifiés à proximité d’un réseau de chaleur existant. Ce potentiel représente un peu plus de 1,66 millions équivalents logements.

Par ailleurs, la production d’électricité par cogénération est encouragée en Europe, notamment par des tarifs de rachat avantageux. La cogénération permet la production simultanée de deux formes d’énergie différentes au sein du même processus de production : l’énergie mécanique convertie en électricité et la chaleur issue de la production électrique. Différentes techniques sont disponibles selon le combustible utilisé : Moteurs (stirling, ou combustion interne), turbine à gaz, turbine à vapeur Cycle organique de Rankine (ORC). L’énergie thermique est récupérée sur les gaz d’échappement et les circuits de refroidissement des moteurs ou turbines à gaz ou sur la vapeur détendue dans les turbines à vapeur. L’utilisation de l’énergie primaire est considérablement améliorée, ce qui permet d’atteindre un rendement global élevé dépassant les 80 % (rendement jusqu’à 95% possible). Entre 15% et 40% d’économies d’énergie primaire sont réalisées comparé à des productions d’électricité et de la chaleur séparées. La cogénération est principalement destinée au marché des chaufferies, de l'industrie, des serres et des réseaux de chaleur, du tertiaire ainsi que du logement collectif.

En dessous d’un certain seuil de puissance électrique (seuil fixé par la directive européenne 2004/8/CE de 50 kW électrique), on parle de micro-cogénération. Cette gamme de puissance permet alors de proposer des technologies adaptées au résidentiel individuel ou au petit tertiaire.

CONTEXTE REGLEMENTAIRE (Informations données à titre indicatif n'ayant pas de valeur légale)

- Arrêté du 9/12/14 précisant le contenu de l’analyse coûts-avantages pour évaluer l’opportunité de valoriser la chaleur fatale à travers un réseau de chaleur ou de froid ainsi que les catégories d’installations visées.

- ICPE : Obligation d’étude de valorisation de la chaleur fatale via un réseau de chaleur.

Depuis le 1er janvier 2015, les installations ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) d’une puissance thermique totale supérieure à 20 MW ont obligation de réaliser une étude coûts-avantages en cas de rénovation substantielle ou d’installation nouvelle. pour un industriel, cette étude permet d’évaluer la rentabilité de valoriser de la chaleur fatale par un raccordement à un réseau de chaleur ou de froid. Le champ de cette étude ne s’applique pas à la valorisation de la chaleur fatale in situ ou à la valorisation entre deux sites industriels voisins. Elle concerne également les installations de production d’énergie sur réseau de chaleur ou de froid, afin d’identifier les fournisseurs potentiels de chaleur fatale situés à proximité et juger de la rentabilité du raccordement.

- Arrêté du 08/11/07 pris en application de l'article 2 du décret n° 2006-1118 du 5 septembre 2006 relatif aux garanties d'origine de l'électricité produite à partir de sources d'énergies renouvelables ou par cogénération donne des définitions.

- Règlementation liée à l’autoconsommation :

Loi n° 2017-227 du 24 février 2017 ratifiant les ordonnances n° 2016-1019 du 27 juillet 2016 relative à l'autoconsommation d'électricité et n° 2016-1059 du 3 août 2016 relative à la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables et visant à adapter certaines dispositions relatives aux réseaux d'électricité et de gaz et aux énergies renouvelables

REFERENTIEL D'ACTIONS

Légende de la nomenclature pour chaque action :

Niveau d’exigence/Complexité : C=Démarrer/Simple ; B=Consolider/Moyen ; A=Etre exemplaire/Complexe

= Action Qualité de l’air ; = Action d’adaptation au changement climatique

Niveau C

Evaluer le potentiel de récupération de chaleur et de cogénération

- approfondir la connaissance du tissu industriel présent sur leur territoire : recensement large puis pré-ciblage des industries à partir de la qualification de leurs activités (via les bases de données publiques disponibles, ex : base SIRENE)

- rapprochement auprès des industries a priori pertinentes et des gros consommateurs

- identification des projets existants et de sites ainsi que des zones de demande en chaleur/froid

- évaluation qualitative des rejets thermiques des entreprises industrielles

- évaluation quantitative du potentiel à travers une étude de potentiel préalable récente qui :

* caractérise le gisement de chaleur fatale ;

* fait un état des lieux sur les besoins énergétiques du site ;

* identifie les actions d’économie d’énergie à mener et définit un plan d’actions ;

* définit la meilleure stratégie de valorisation de chaleur (pour la production de froid ou d'électricité pour les DOM), et fixe des objectifs chiffrés de récupération.

- étude sur le potentiel en auto-consommation

- étude de potentiel de micro-cogénération

- étude de potentiel d’injection vers un réseau de chaleur existant, potentiel pour réaliser des (micro) réseaux de chaleur/froid

Niveau B

Soutenir les installations de récupération de chaleur industrielle et de cogénération sur le territoire

- des dispositions contraignantes et des objectifs de développement sont fixés dans la programmation énergétique de la collectivité

- la collectivité conseille activement les porteurs de projets du territoire

- la collectivité permet aux entreprises de se rencontrer et d’identifier des synergies potentielles relatives à la récupération de chaleur (dans une démarche globale d’écologie industrielle évaluée dans la mesure 6.3.1).

- la collectivité soutient une campagne / un programme de promotion de la micro-cogénération

- elle participe financièrement aux installations lorsque la desserte concerne un réseau de chaleur urbain

Niveau A

Suivre le développement de la récupération de chaleur et de la cogénération et atteindre les objectifs fixés

- des installations sont en fonctionnement sur le territoire (connaissance si possible des MWh récupérés/produits) et servent d’exemples

- le potentiel de récupération de la chaleur industrielle identifié est épuisé

- le potentiel principal de cogénération est épuisé (hors micro-cogénération)

- L’injection vers un réseau de chaleur à proximité est réalisée (taux d’ENR&R du réseau de chaleur valorisé dans la mesure 3.2.2)

INDICATEURS

Indicateurs prioritaires

- Taux d'énergie renouvelable et de récupération (ENR&R) des réseaux de chaleur (en %)

Indicateurs complémentaires

- Potentiel d’énergie de récupération à l’horizon 2021, 2026, 2030-31, 2050 (indicateurs réglementaires PCAET)

- Nb d’entreprises pratiquant la récupération de chaleur

- Nb d’installations de cogénération

- Energie produite par cogénération

- Chaleur fatale récupérée

EXEMPLES DE BONNES PRATIQUES

Ville et Agglomération de Quimper : Soutien aux projets de cogénération

Des installations privées de cogénération sur le territoire ont été identifié et soutenues dans la perspective de l’échéance des contrats de rachat (Entremont, Hôpital de Quimper Cornouaille).

Vire : Micro-cogénération

La réfection de la chaufferie d’un bâtiment administratif de Vire a occasionné l’installation de 3 centrales micro-cogénérations en série. D’une puissance totale de 72 kW, elles consomment annuellement 57 449 kWh de gaz et produisent 5 100 kWh d’électricité. Celle-ci est autoconsommée, le surplus étant donné au réseau, et couvre 25 % des besoins annuels, en particulier la nuit pour les serveurs du service informatique. Le suivi des consommations électriques du bâtiment a fait ainsi apparaître un gain de 3 560 kWh dès la première année.

AUTRES RESSOURCES ET OUTILS

- Site sur le Fonds Chaleur : http://www.ademe.fr/expertises/energies-renouvelables-enr-production-reseaux-stockage/passer-a-laction/produire-chaleur/fonds-chaleur-bref

- « Chaleur fatale », ADEME, septembre 2017, http://www.ademe.fr/chaleur-fatale

- Guide à la rédaction d'un CDC pour la réalisation d'une étude de faisabilité chaleur fatale, en ligne sur Diagademe (depuis début 2017)

- Site du CETIAT : http://www.recuperation-chaleur.fr/

- Fiche technique de l’ADEME sur les chaudières à micro-cogénération : http://www.ademe.fr/chaudieres-a-micro-cogeneration-ecogenerateurs

LIENS ENTRE LES FICHES ACTIONS

Liens vers d’autres actions

- 2.2.3 : augmenter l’utilisation des énergies renouvelables pour la chaleur et le rafraîchissement sur les bâtiments publics

- 3.1.1 : optimiser le service public de distribution d’énergie

- 3.2.2 : augmenter l’utilisation des énergies renouvelables pour la chaleur et le rafraîchissement sur le territoire

- 6.3.1 : Favoriser les activités économiques durables (écologie industrielle)