Récupération de chaleur fatale : tout comprendre

D’ici 2028, la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie (PPE) vise une ambition majeure : injecter 8,75 TWh par an de chaleur fatale dans les réseaux de chaleur. Issue de la valorisation de chaleur perdue (notamment dans les processus industriels), la chaleur de récupération peut être réutilisée sur site ou bien être acheminée à d’autres bâtiments, sites industriels ou agricoles, via un réseau de chaleur. Pourquoi et comment récupérer cette chaleur fatale dans une logique de décarbonation de l’industrie et du tertiaire ? Explications.

Qu’est-ce que la chaleur fatale ? Définition

La chaleur fatale est une chaleur produite de manière inévitable lors de certains processus (procédés thermiques, utilités…), souvent comme un sous-produit non souhaité. Elle constitue des pertes de chaleur pour l’industrie.

Cette énergie peut se manifester sous différentes formes :

• Gazeuse : sous forme de vapeur d’eau, de fumées, ou encore d’air conditionné évacué.
• Liquide : via les eaux de refroidissement utilisées pour abaisser la température des machines ou des processus.
• Diffuse : lorsqu’elle est dispersée dans l’environnement par rayonnement thermique, comme la chaleur émanant des parois chaudes d’un four ou d’un serveur dans le cadre des data centers.

Autrefois, cette chaleur était tout simplement perdue. Aujourd’hui, il est possible de récupérer cette chaleur fatale.

Cette récupération permet de la valoriser, par exemple en l’utilisant pour :

• Chauffer les bâtiments de son entreprise ;
• Produire de l’eau chaude sanitaire ;
• Réinjecter cette chaleur dans des procédés ou utilités ;
• Alimenter un réseau de chaleur.

Ce faisant, on engage son entreprise dans une démarche de transition énergétique.

Pourquoi récupérer la chaleur fatale ? 3 avantages

La récupération de chaleur fatale présente plusieurs avantages pour les entreprises. Quels sont-ils ?

Réduire sa facture énergétique

Tout d’abord, la valorisation de chaleur fatale est synonyme d’économies d’énergie. Elle permet à l’entreprise ou l’industrie de diminuer ses factures énergétiques. Elle agit donc comme un levier pour préserver la trésorerie d’une organisation.

Améliorer son bilan carbone

En outre, elle permet de réduire l’empreinte d’une entreprise. En limitant sa consommation d’énergie, cette dernière fait baisser ses émissions de gaz à effet de serre (GES), notamment lorsque la chaleur fatale vient remplacer des combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, fioul, etc.), et par conséquent améliorer son bilan carbone.

Générer de nouveaux revenus en alimentant un réseau de chaleur ?

Enfin, si la chaleur fatale est réinjectée dans un réseau de chaleur, elle va pouvoir proposer aux riverains une source de chaleur renouvelable et à moindre coût. Pour l’entreprise qui la vend, c’est un moyen de générer des revenus complémentaires. C’est par exemple le cas à Lyon où le réseau de chaleur de la Métropole valorise 30 GWh de chaleur fatale récupérée sur le site industriel de Tokai COBEX à Vénissieux, soit l’équivalent des besoins en chauffage de 4 000 logements.

Un projet de récupération de chaleur fatale ?

Quelles sont les sources de chaleur fatale ?

La chaleur fatale peut provenir de plusieurs sources, souvent spécifiques aux processus industriels ou aux activités du secteur tertiaire. Les principales sont :

• Les rejets thermiques des procédés industriels ou utilités : Dans des secteurs comme la sidérurgie, la chimie ou l’agroalimentaire, une grande quantité de chaleur est dissipée par les cheminées ou les systèmes de refroidissement des machines.
• Les eaux usées industrielles ou urbaines : Ces effluents contiennent souvent une chaleur résiduelle exploitable, particulièrement dans les secteurs de la production alimentaire ou des stations d’épuration.
• Les systèmes de refroidissement : Ce type d'équipement rejette de l’énergie thermique en grande quantité.
• Les bâtiments tertiaires : Les centres de données, les supermarchés ou encore les hôpitaux produisent également de la chaleur fatale, notamment via leurs systèmes de ventilation ou de climatisation.
• L’incinération des déchets et ordures ménagères : Le processus de combustion des déchets génère des pertes de chaleur notables.

Fin 2022, l’Ademe estimait le gisement de chaleur fatale dans l'industrie à 85,2 TWh/an. À titre de comparaison, la consommation primaire d’énergies renouvelables pour usage de chaleur s’élevait à 181 TWh en 2023 (source : Ministère de la Transition écologique). La valorisation de cette chaleur perdue représente donc un marché considérable pour le secteur industriel.

Chaleur fatale industrielle : gisements sectoriels et technologies de récupération

Le gisement théorique de chaleur fatale en France est d’environ 90 TWh/an (chiffres fin 2022), dont 95 % concernent le secteur de l’industrie. Ce dernier constitue donc, de loin, le 1^er gisement de valorisation de chaleur fatale du pays.

Les principaux secteurs industriels concernés

Certaines filières à forte intensité énergétique présentent un potentiel particulièrement fort de récupération de chaleur. Dans l’ordre, les gisements les plus importants se situent dans les secteurs suivants :

• Agroalimentaire (31 %*)
• Chimie / Plastiques (22 %*)
• Papeterie (13 %*)
• Métallurgie dont sidérurgie (12 %*)
• Matériaux non métalliques (11 %*)
• Raffinage (3 %*)
• Autres (8 %*)

* Chiffres 2017 issus du guide de l'ADEME sur la chaleur fatale

Les technologies de récupération de chaleur fatale en industrie

La chaleur fatale est présente sous trois grandes formes physiques : les gaz, les liquides et les surfaces rayonnantes. Naturellement, la technologie de valorisation utilisée dépendra donc du type de chaleur que l’on souhaite récupérer.

Le choix et le dimensionnement doivent être réalisés par un bureau d’études compétent, qui pourra notamment réaliser un audit énergétique complet du site si besoin.

Exemple d’application dans l’industrie agroalimentaire : la chaleur issue d’un procédé de stérilisation peut être récupérée et réinjectée dans ce même procédé afin de réduire la consommation d’énergie de l’opération.

À noter également que si la chaleur récupérée n’est pas exploitable immédiatement, il existe des systèmes de stockage pouvant conserver cette dernière (dans des matériaux ou par l’intermédiaire de réactions chimiques), en attendant de pouvoir l’utiliser.

Comment valoriser la chaleur fatale industrielle ?

Une fois captée, la chaleur fatale peut être valorisée selon deux grandes voies :

• Usage direct (sous forme de chaleur) : chauffage de locaux ou de serres agricoles, utilisation dans un autre procédé, alimentation d’un réseau de chaleur, etc.
• Usage indirect (conversion) : production de froid, d’électricité, ou d’énergie mécanique.

Le choix du mode de valorisation dépend des besoins du site et des éventuels bénéficiaires situés à proximité.

 Source : Chaleur fatale : origines, caractéristiques et valorisation, ADEME 

Comment mettre en place la récupération de chaleur fatale ?

La mise en œuvre d’un projet de récupération de chaleur fatale nécessite une approche méthodique. Pour ce faire, il convient souvent de se faire accompagner par un bureau d’études, comme Akéa Énergies. Voici les principales étapes à suivre :

1. Identification des sources de chaleur fatale, cela peut se faire de différentes manières, notamment grâce à la réalisation d’une étude sur les opportunités du mix énergétique. Cette étude peut être réalisée dans le cadre du programme PACTE Industrie de l’ADEME, qui propose des formations et accompagnements dédiés à la transition énergétique des industriels.
2. Étude de faisabilité technique et économique : cette phase permet de définir les solutions adaptées pour récupérer et utiliser la chaleur. Elle inclut des calculs sur la rentabilité de l’investissement, en fonction des coûts de mise en place et des économies prévues.
3. Choix des technologies : selon la nature de la chaleur fatale (basse, moyenne ou haute température), différentes technologies peuvent être déployées, comme les échangeurs de chaleur, les pompes à chaleur, ou encore les turbines pour produire de l’électricité.
4. Mise en œuvre : une fois le projet validé, il convient de procéder à l’installation des équipements, en tenant compte de toutes les contraintes réglementaires et des normes de sécurité.
5. Suivi et optimisation : après la mise en service, un suivi régulier est indispensable pour s’assurer de l’efficacité du système et identifier d’éventuelles pistes d’amélioration.

Mis en place par l’Ademe, le site recuperation-chaleur.fr permet aux industriels de se faire une idée des gisements de chaleur perdus dans leur entreprise et des possibilités de valorisation.

Akéa Énergies vous accompagne dans chacune de ces étapes, mais aussi sur le volet financier avec le montage et le suivi des dossiers d’aide.

Quelles sont les aides financières disponibles ?

Bien que cela soit rentable sur le long terme, investir dans un système de récupération de chaleur fatale peut s’avérer très coûteux. Pour accompagner les entreprises et industries à se lancer, il existe des aides financières.

Le Fonds Chaleur de l’ADEME

Doté d’une enveloppe de 4.3 milliards d’euros, le Fonds Chaleur, géré par l’Ademe, est un dispositif financier destiné à soutenir des projets liés à la récupération et à la valorisation de chaleur, notamment la chaleur fatale.

Il permet de financer l’installation d’équipements pour récupérer la chaleur perdue. Pour qu’une entreprise soit éligible à cette aide, elle doit avoir réalisé un diagnostic énergétique ou une étude de faisabilité dans les deux années précédant sa demande.

Ensuite, le montant de l’aide dépend de plusieurs critères, comme :

• La taille de l’entreprise ;
• Le type de valorisation envisagé (chauffage direct, production d’électricité, alimentation d’un réseau de chaleur, etc.).

L’Ademe va prendre en charge un pourcentage de l’investissement à mener. Entre 12 % et 27 % selon les témoignages que l’on peut lire sur le site.

Les aides locales

Enfin, il existe des aides régionales pour financer les opérations de récupération de chaleur fatale. C’est par exemple le cas en Provence Alpes Côte d’Azur, où la région propose une aide allant jusqu’à 45 % du montant des travaux.

Afin de savoir à quelles aides, elles peuvent prétendre, les entreprises et industries ont tout intérêt à se renseigner auprès des autorités locales ou de la CCI (Chambre de commerce et d’industrie) dont elles dépendent.

Les Certificats d'Économies d'Énergie (CEE)

En complément des subventions publiques, les entreprises et industries peuvent se tourner vers le mécanisme des CEE (Certificats d’Économies d’Énergie). Ce dispositif impose aux fournisseurs d’énergie de financer des actions d’efficacité énergétique. Les entreprises qui mettent en place des systèmes de récupération de chaleur peuvent ainsi obtenir des primes énergie dans ce cadre.

Plusieurs primes CEE ciblent spécifiquement les industriels qui souhaitent valoriser la chaleur fatale émise par leurs procédés ou utilités.

Vous souhaitez savoir à quelles aides vous pouvez prétendre ? Nos équipes vous accompagnent dans la recherche de subventions et l’optimisation de votre stratégie d’investissement.