Réseaux de chaleur et énergies de récupération

La chaleur fatale rejetée par les usines d’incinération de déchets ou les industries et le biogaz produit par la méthanisation des déchets sont des sources importantes d’énergie pour les réseaux de chaleur. D’environ 0,4 Mtep/an actuellement, elles devront passer à 1,4 Mtep/an d’ici 2020.

  • Situation 2009 : 0,4 Mtep/an de chaleur de récupération distribuée par les réseaux ; 0,08 Mtep/an de biogaz, dont 20 % alimentent les réseaux de chaleur.
  • Objectif 2020 : 0,9 Mtep/an de chaleur issue de la part renouvelable des déchets ménagers ; 0,55 Mtep/an de biogaz (tous usages thermiques confondus).
  • Points forts : valorisation d’une ressource qui serait autrement perdue ; ressource énergétique peu coûteuse.
  • Points faibles : disponibilité territoriale limitée (cas de la chaleur de récupération) ; dépendance vis-à-vis de l’activité créant la chaleur fatale ou le biogaz.
  • Pistes : raccordement d’usines d’incinération existantes ; multiplication des sources de récupération.

Principe technique

Valoriser une ressource qui serait autrement perdue

La chaleur fatale est la chaleur qui est produite par un processus dont l’objet n’est pas la production de cette chaleur. C’est par exemple la chaleur rejetée lors de l’incinération des déchets, processus dont l’objet principal est la destruction des déchets et non la production d’énergie.

Les réseaux de chaleur sont un excellent moyen de valoriser cette chaleur fatale. Raccordée à un réseau de chaleur, une usine d’incinération d’ordures ménagères (UIOM) peut chauffer un foyer à partir des déchets de sept autres. On peut également raccorder des sites industriels, centrales électriques, et de manière générale toute installation dégageant d’importantes quantités de chaleur fatale.

L'usine de traitement des déchets d'Issy-les-Moulineaux 46% de la chaleur livrée par la CPCU (Paris et proche banlieue) provient de l’incinération des déchets. Cela représente le chauffage de 211000 équivalents-logements. A Brest, l’UIOM apporte 90% de l’énergie distribuée par le réseau de chaleur qui dessert 20000 équivalents-logements.

L’usine de traitement des déchets d’Issy-les-Moulineaux
46% de la chaleur livrée par la CPCU (Paris et proche banlieue) provient de l’incinération des déchets. Cela représente le chauffage de 211000 équivalents-logements. A Brest, l’UIOM apporte 90% de l’énergie distribuée par le réseau de chaleur qui dessert 20000 équivalents-logements.

Dans le cadre de cette valorisation thermique directe à travers des réseaux de chaleur, la partie biodégradable des déchets est considérée comme une énergie renouvelable. Cette partie biodégradable des déchets peut par ailleurs être utilisée pour produire du biogaz, par méthanisation via une unité de production spécifique ou suite à une mise en décharge (on parle alors de gaz de décharge). Ce biogaz et ce gaz de décharge peuvent être considérés, sur le principe, comme des énergies de récupération puisqu’ils sont issus du processus de traitement des déchets. La réglementation les considère également comme des énergies renouvelables (art. 29 de la loi POPE) puisqu’ils proviennent de la transformation de la biomasse. Le gaz produit peut ensuite être brûlé sur place, pour alimenter une chaufferie, ou bien être injecté dans le réseau de gaz naturel.

Biogaz et chaleur fatale sont considérés comme des énergies n’émettant pas de CO2, dans la mesure où il s’agit de la valorisation d’une ressource qui est de toute façon produite et rejetée.

Fonctionnement d’un réseau de chaleur de récupération

Valorisation thermique des déchets - Principes La valorisation thermique des déchets au bénéfice d’un réseau de chaleur peut se faire directement, par récupération de la chaleur dégagée par l’incinération, ou indirectement, par la combustion du biogaz ou du gaz de décharge produit par la méthanisation des déchets et distribué par le réseau de gaz naturel.

Valorisation thermique des déchets – Principes
La valorisation thermique des déchets au bénéfice d’un réseau de chaleur peut se faire directement, par récupération de la chaleur dégagée par l’incinération, ou indirectement, par la combustion du biogaz ou du gaz de décharge produit par la méthanisation des déchets et distribué par le réseau de gaz naturel.

Chaleur fatale

Le réseau de chaleur de récupération prend sa source au niveau du site où est produite la chaleur fatale, par exemple l’UIOM. Celle-ci est récupérée et transférée au réseau, sur place, via un échangeur thermique. La principale contrainte technique est l’éloignement du site de production par rapport aux zones à chauffer : alors que la chaufferie d’un réseau fuel, gaz, biomasse ou géothermie est positionnée en fonction des zones à desservir, le site depuis lequel on récupère la chaleur fatale a souvent été implanté suivant des critères de choix propres à l’activité exercée sur le site – parfois volontairement à l’écart des zones d’habitat ou de bureaux.

Biogaz

Le biogaz peut être injecté dans le réseau de gaz naturel et donc constituer ainsi une source d’énergie des réseaux de chaleur dont la chaufferie est alimentée par le gaz. Contrairement à la chaleur fatale, le gaz peut facilement être transporté sur de très longues distances. La localisation du site de méthanisation est donc relativement indépendante de celle des zones à desservir.

Chaleur de récupération : atouts, situation et perspectives

La chaleur fatale est difficilement valorisable sans réseau

Outre la valorisation thermique, la chaleur fatale peut servir à produire de l’électricité. Celle-ci est alors rachetée par EDF, par le biais du mécanisme des tarifs d’achat, et injectée dans le réseau de distribution électrique. Toutefois, si une valorisation thermique directe est possible (c’est-à-dire s’il existe un besoin de chaleur conséquent à proximité du site), cette dernière solution est plus pertinente sur le plan du rendement énergétique. La cogénération permet de combiner les deux formes de valorisation, et profiter ainsi des avantages de chacune d’elle.

1/5 de la chaleur des réseaux provient des déchets

L’incinération des déchets apporte aujourd’hui 21% de toute l’énergie distribuée par les réseaux de chaleur français, loin devant la biomasse et la géothermie. Le biogaz et la récupération de chaleur industrielle représentent quant à eux chacun 1% environ du total.

2020 : 2 fois plus de chaleur fatale valorisée, 7 fois plus de biogaz

2010-04_evolution_2008-2020_120px_cle0c8a11-cebbaLe Grenelle de l’environnement fixe à 0,9 Mtep l’objectif quantitatif de chaleur produite chaque année à partir de la part renouvelable des déchets d’ici 2020. En 2008, la production était de 0,4 Mtep. Il ne s’agit bien sûr pas d’accroître la quantité de déchets produits, mais d’augmenter le taux de valorisation des déchets non évitables.

La valorisation de chaleur rejetée par les industries pourrait également se développer. A Dunkerque, la chaleur fatale de la sidérurgie couvre ainsi aujourd’hui 60% des besoins en chauffage de 15000 logements. Les difficultés pour ce type de valorisation peuvent être techniques (transport de la chaleur sur des distances parfois longues) et organisationnelles (accord entre l’industrie concernée et l’exploitant du chauffage urbain).

Des expérimentations sont également menées sur la récupération de la chaleur des eaux usées, au niveau des réseaux d’assainissement. Cette technique est plutôt adaptée aux bâtiments à basse consommation car elle ne permet pas de récupérer de grandes quantités de chaleur.

Concernant le biogaz, l’objectif est de passer de 85 ktep de chaleur produite en 2008 (dont environ 20% utilisées pour alimenter des réseaux de chaleur) à 555 ktep en 2020, avec une utilisation majoritaire par les réseaux de chaleur et l’injection dans le réseau de gaz naturel.

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