Ne pas gaspiller, gagner gros: Réutiliser l’énergie thermique industrielle ou la vendre à profit
Le secteur industriel représentait 37 % de la consommation totale d’énergie finale et 24 % des émissions mondiales en 2018. Entre 20 et 50 % de l’énergie utilisée dans les processus industriels est perdue sous forme de gaz de combustion chauds, d’eau de refroidissement et de pertes de la chaleur émise par les équipements et les produits. Le projet SUSPIRE, financé par l’UE, a exploité cette importante opportunité de récupération et d’utilisation de la chaleur fatale, réduisant ainsi la consommation d’énergie et les émissions globales tout en offrant la possibilité de vendre l’énergie excédentaire.
Ouvrir la voie
Les fluides caloporteurs (HTF pour «heat transfer fluids») et les matériaux à changement de phase (MCP) font partie intégrante de nombreux systèmes de gestion de la chaleur. Les HTF transfèrent la chaleur entre les matériaux et les processus via des échangeurs de chaleur. Les MCP agissent comme des systèmes de stockage de chaleur réversibles, absorbant ou libérant de la chaleur lors des changements de phase comme la fonte d’un glaçon ou la congélation de l’eau. Selon Fernando Santos de chez Azterlan, coordinateur technique du projet SUSPIRE: «Bien que les HTF et les MCP aient joué un rôle important dans les centrales solaires, ils n’avaient pas été exploités pour la capture, le transfert et l’accumulation d’énergie résiduelle dans les installations industrielles de traitement, avant SUSPIRE.»
Une cascade d’efficacité énergétique
SUSPIRE a développé de nouveaux échangeurs de chaleur très performants combinés à des MCP innovants et les a intégrés à un système de stockage de plus longue durée et de réutilisation ou de commercialisation. Un MCP à base de silicium (inorganique) stocke la chaleur des gaz de combustion à des températures supérieures à 500 ºC en vue de les utiliser pour d’autres processus à forte intensité énergétique dans la même usine. Un MCP organique dans l’échangeur de chaleur par lequel passe la vapeur d’un autoclave industriel à haute température (Boilerclave®) permet de recycler la chaleur dans le Boilerclave® pour produire davantage de vapeur. SUSPIRE a également exploité le stockage géothermique par puits de forage (BTES), en tirant parti du sol lui-même en tant que matériau de stockage. Selon Fernando Santos, «SUSPIRE a exploité le BTES pour accumuler de manière saisonnière la chaleur des systèmes de réfrigération des équipements et l’excès de chaleur des systèmes de récupération d’énergie de SUSPIRE. Cette chaleur peut être utilisée pour la climatisation des locaux et le chauffage des bureaux selon les besoins. Elle peut également être commercialisée et vendue à des tiers à des fins de chauffage». Enfin, SUSPIRE a développé un logiciel sur mesure pour identifier les variables critiques et ajuster les paramètres du processus afin de réduire la consommation d’énergie due à la production de déchets.
Tout le monde est gagnant
Les solutions ont été testées dans une société de moulage à la cire perdue; les étapes du processus comprenaient la fabrication de moules en cire, la construction de coquilles, le déparaffinage, la cuisson, la fusion et le coulage. Le chauffage et le refroidissement des bureaux ont également été inclus dans la solution. Les économies d’énergie totales réalisées étaient d’environ 16 %, une combinaison de réduction de la consommation d’énergie et d’excédent disponible pour la vente à des tiers. Une analyse du cycle de vie a prévu une réduction de 22 % des émissions de CO2 grâce à la cascade de ces technologies. Le partenaire TELUR (site en espagnol) négocie actuellement la vente de l’énergie thermique excédentaire pour alimenter un centre sportif local, ce qui pourrait réduire de moitié ses besoins en gaz naturel. Plusieurs développements ont largement dépassé le niveau de maturité technologique prévu et les PME en sont à diverses phases de négociations et d’installation de leurs technologies avec les clients. Nombre de ces développements peuvent être appliqués individuellement et ne se limitent pas à l’industrie de transformation. Ce modèle commercial permet aux fournisseurs d’énergie d’investir dans des technologies de récupération et d’accumulation d’énergie dans des installations industrielles et d’en tirer profit en les vendant à des tiers comme des sociétés, des stades de sport ou des complexes d’appartements. Cela encourage l’investissement, réduit les émissions et profite à la communauté. Fernando Santos conclut: «Le recours à la récupération d’énergie résiduelle peut briser les barrières entre les industries manufacturières et la société, faisant de leur coexistence une opportunité plutôt qu’une menace.»
Mots‑clés
SUSPIRE, énergie, chaleur, émissions, industriel, MCP, stockage, chaleur fatale, gaz de combustion, échangeur de chaleur, stockage géothermique par puits de forage (BTES), fonderie, efficacité énergétique, industrie de transformation