Des forces motrices pour la ventilation, le pompage et le déplacement de matières ; des flux thermiques pour les systèmes de climatisation, chauffage, et étapes de process, l’énergie établit la synergie entre de nombreux secteurs : de la pétrochimie, au secteur maritime en passant par l’agroalimentaire. D’une énergie boostant la productivité à une nécessité de réduction des consommations, le pas à franchir vers la performance énergétique est devenu indispensable pour maintenir sa compétitivité.

En outre, les déperditions thermiques sont une source considérable d’économie d’énergie : que ce soit l’énergie fatale des moteurs dans le secteur maritime et la production offshore, ou encore les réactions exothermiques des procédés chimiques dans le secteur de la chimie, pétrochimie ou le oil&gas, ou les condensats des fumées des chaudières biomasse ou des sources géothermiques. Selon l’ADEME, 51 TWh, soit 16 % de la consommation de combustibles dans l’industrie, sont rejetés sous forme de chaleur fatale supérieure à 100°C chaque année.

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Source : ADEME, La chaleur fatale industrielle (mars 2015)

Les ¾ du gisement concernent 4 grands secteurs d’activité : la chimie-plastiques, les matériaux non métalliques (le verre, le ciment), l’agro-alimentaire, et les métaux (dont la sidérurgie).

Origine des gisements de chaleur :

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Source : ADEME, La chaleur fatale industrielle (mars 2015)

De nombreuses sources sont encore exploitables. Mais que faire de cette énergie lorsque les besoins de chaleur n’existent pas à proximité ?

Et si la solution était d’utiliser cette source de chaleur pour faire du froid ? En fonction du type de chaleur disponible, de sa quantité et de sa qualité, est-ce toujours possible ? Quelles sont les conditions à réunir ?

Qu’est-ce qu’une machine à absorption ?

Le fonctionnement d’une telle machine est complexe. Tout comme un groupe froid classique, la machine à absorption produit du froid via l’évaporation et la condensation d’un fluide frigorifique. Mais alors que pour un groupe froid classique, le cycle de réfrigération est réalisé par une compression mécanique via un moteur électrique, dans le cas d’une machine à absorption, on utilise une réaction chimique endothermique à partir de bromure de lithium (par exemple). La production de froid n’est pas réalisée à partir d’électricité mais à partir d’une source de chaleur (vapeur, eau chaude ou combustion de gaz naturel).

Quand utiliser une machine à absorption ?

  • Quand le prix de l’électricité est élevé et que le prix du gaz est faible. En effet, bien souvent la récupération de chaleur disponible ne suffit pas pour réunir les conditions de fonctionnement d’une machine à absorption, le coût du gaz impacte donc directement la rentabilité du projet.
  • Lorsqu’une source de chaleur (eau chaude ou vapeur) est disponible particulièrement en été.

En effet, une machine qui doit être alimentée en eau chaude (un régime 88/83°C par exemple) pour fournir simultanément une puissance froide (eau glacée à un régime 7/12,5°C) et une puissance chaude de réjection (eau basse température à un régime 35/31°C).

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Avantages

  • Possibilité d’utiliser de l’eau chaude ou de la vapeur
  • Faible vibration et peu de nuisance sonore
  • Baisse de l’appel de puissance électrique

Inconvénients

  • Faible rendement
  • Investissement élevé
  • Équipements non familier des équipes de maintenance
  • Simultanéité des besoins : Les puissances produites simultanément par le groupe à absorption doivent être entièrement utilisées et consommées afin que le cycle de production du groupe soit continu et stable. Les débits d’eau et les températures doivent être respectés en permanence.

Exemple

Supposons un besoin frigorifique de 600kW durant 5000h/an soit 3GWh

Option 1 : Cas d’un groupe avec compresseur classique dont le COP est de 3, il faut 1kW électrique pour produire 3kW froid soit 1GWh électrique

Option 2 : cas de la machine à absorption, pour un rendement de 0.8, il faut 1kW chaud pour produire 0.8kW de froid soit 4.3GWh d’apport de chaleur.

Pour un coût de l’électricité à 100€/MWh, l’option 2 devient intéressante lorsque la chaleur est produite pour un coût de 23€/MWh (via la valorisation d’une récupération de chaleur par exemple).

Ainsi, malgré les coûts énergétiques très avantageux de l’électricité en France, produire du froid avec du chaud devient rentable dans le cas de valorisation d’énergie. La technologie a déjà fait ses preuves à l’étranger, notamment en Allemagne.

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