Quel est le fonctionnement de la récupération de chaleur ?

Après la COP21 à Paris fin 2015 et la loi sur la transition énergétique, la récupération d’énergie est devenue un enjeu important pour tous, grand public comme industriels.

Faisons donc le point sur le fonctionnement de la récupération de chaleur.

Fonctionnement de la récupération de chaleur

fonctionnement récupération d'énergie

La récupération d’énergie permet de limiter les émissions !

L’énergie se trouve partout, dans nos vies quotidiennes, et l’industrie est le plus grand consommateur d’énergie en France.

Dans la plupart des applications industrielles (et même domestiques !), de l’énergie est consommée, et une partie est bien souvent rejetée dans l’air ambiant, sous forme de chaleur.

C’est similaire à un ordinateur, qui, dans son fonctionnement normal, chauffe beaucoup.

On peut considérer que la chaleur qui s’échappe de l’ordinateur est « perdue », car elle se dégage dans l’air ambiant sans être valorisée.

On peut donc imaginer de récupérer cette chaleur, que l’on appelle « fatale », pour la réutiliser ailleurs.

Bien sûr, dans le cas de l’ordinateur, la quantité de chaleur à récupérer serait tellement faible que l’intérêt l’est tout autant.

Cependant, à l’échelle de procédés industriels, on comprend que les quantités de chaleur à valoriser soient importantes !

L’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie) considère que chaque année, dans l’industrie, plus de 100 TWh de chaleur sont perdus, dont plus de 60% à plus de 100°C !

La récupération de chaleur est donc devenue une nécessité pour beaucoup d’industriels, d’autant qu’elle permet bien souvent de réduire consommation énergétique, coûts de fonctionnement et impact environnemental tout en améliorant la performance.

Quelle chaleur récupérer ?

Au niveau domestique, de nombreuses innovations ont lieu en permanence tant le sujet est à la mode, et on pourra par exemple bientôt récupérer la chaleur des eaux « usées » de la douche pour préchauffer l’eau chaude sanitaire de la maison.

Mais c’est bien entendu du côté de l’industrie que la récupération de chaleur est la plus intéressante.

Où récupérer la chaleur fatale ?

Dans les procédés industriels, la chaleur est tellement présente qu’il est difficile de lister tous les endroits où elle peut être récupérée.

Il faut cependant considérer deux choses avant de savoir comment et où récupérer la chaleur.

D’abord, le type de rejet de chaleur.

La chaleur est rejetée sous forme d’effluents, qui peuvent être gazeux, liquides, etc.

Mais elle peut aussi être perdue, au sein de l’installation, parce que certaines tuyauteries sont mal isolées, ou parce que des fuites sont présentes.

Ensuite, il faut connaître la température de rejet.

C’est elle qui déterminera le potentiel de récupération de chaleur.

Il va sans dire que plus la température est élevée, plus il sera facile de valoriser la chaleur fatale.

Ces deux paramètres vont déterminer, au sein d’une installation, où il est le plus intéressant de récupérer de l’énergie.

Comment récupérer ?

échangeur de chaleur à plaques et joints barriquand

Échangeur de chaleur à plaques et joints Barriquand

Pour récupérer la chaleur, le moyen le plus simple est d’installer un échangeur de chaleur.

Cet appareil permet de faire passer l’énergie thermique d’un fluide à un autre, et donc de rediriger la chaleur fatale vers un autre lieu d’utilisation.

Lorsque l’on parle de récupération de chaleur, et donc de performance, il faut se diriger vers les échangeurs à plaques, qui sont beaucoup plus performants et compacts que leurs homologues tubulaires.

Un échangeur à plaques peut ainsi s’adapter sur n’importe quel type d’installation.

Si vous souhaitez optimiser la récupération de chaleur et améliorer la performance de vos équipements, l’échangeur de chaleur est une pièce maîtresse.

Un échangeur de chaleur vous permettra par exemple de valoriser la chaleur fatale :

  • au sein du procédé dont elle provient (préchauffer un four à partir de la chaleur contenue dans ses fumées par exemple)
  • au sein d’un procédé voisin (utiliser la chaleur contenue dans les fumées du four pour préchauffer un fluide), pour chauffer vos locaux ou votre eau chaude sanitaire
  • en stockant cette chaleur pour la réutiliser plus tard.

Il est aussi possible de valoriser certains types de chaleur en énergie mécanique, puis éventuellement en électricité.

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Récupération de chaleur : quel coût ?

Maintenant que nous avons bien fait le tour du fonctionnement de la récupération de chaleur, abordons la question très difficile du coût.

Il est impossible, dans connaître les caractéristiques des installations, de savoir combien coûtera la mise en place d’un processus de récupération de chaleur.

D’autant que, comme on l’a vu, la récupération de chaleur peut intervenir à plusieurs échelles.

Toutefois, il faut comprendre que le retour sur investissement est extrêmement bon, puisque la récupération de chaleur permet d’économiser de l’énergie, d’améliorer la performance des installations, et de réduire les consommations énergétiques et l’impact environnemental.

Par exemple, à titre d’anecdote, il peut être intéressant de changer un échangeur tous les deux ans dans certaines applications extrêmes (la durée de vie d’un échangeur en utilisation normale est de dix à quinze ans) tant il fait économiser d’énergie, et donc gagner d’argent !