Eau chaude et alternative à la vapeur
Améliorez l’efficacité, réduisez la demande en vapeur et faites un pas concret vers la décarbonation industrielle.
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La voie vers la décarbonation : une feuille de route flexible
Les trajectoires de décarbonation varient selon les sites et pas une seule et même approche ne s’applique universellement. Thermal Energy International développe des stratégies pragmatiques qui optimisent les actifs existants, génèrent des gains de performance immédiats et mettent en place les infrastructures nécessaires à une décarbonation à long terme, en intégrant, lorsque cela est pertinent, des solutions de chauffage industriel de l’eau adaptées aux besoins du site.
L’efficacité avant tout
Des mesures ciblées permettent souvent d’obtenir des gains d’efficacité les plus rapides, d’éviter les coûts et les perturbations liés à une suppression de vapeur complète et de poser les bases d’une décarbonation à long terme, avec des temps de retour sur investissement plus courts et des risques plus faibles que des changements d’infrastructure majeurs réalisés en une seule étape.
Même avec une croissance rapide, les énergies renouvelables modernes devraient couvrir moins d’un cinquième de la demande mondiale de chaleur d’ici 2030 (AIE). Des projets viables et progressifs sont donc essentiels pour réduire immédiatement les émissions tout en préparant l’intégration future de technologies bas carbone.
1. Suppression de la vapeur pour des gains d’efficacité
Il existe une différence d’efficacité significative entre la vapeur et l’eau chaude.
Dans un système vapeur gaz non optimisé, seulement 60 % de l’énergie achetée atteint le point d’utilisation. Le reste est perdu au niveau des chaudières, des cheminées, de la distribution, des purgeurs défaillants et des pertes liées à la vapeur flash.
La vapeur a historiquement été privilégiée car elle transporte efficacement l’énergie sous forme latente, avec environ 50 fois moins de masse à déplacer que l’eau chaude pour une même puissance thermique et sans nécessité de pompage. Toutefois, les réseaux vapeur requièrent des compétences spécifiques, les infrastructures vieillissantes sont coûteuses à maintenir et l’expertise devient de plus en plus difficile à mobiliser.
Les réseaux d’eau chaude nécessitent des diamètres de canalisation plus importants, du pompage et une gestion rigoureuse des températures de retour. Pour autant, les gains d’efficacité ne nécessitent pas toujours une suppression totale de la vapeur.
La première étape consiste à adopter une approche « efficacité d’abord »: en récupérant la chaleur fatale, en améliorant les performances des chaudières et en éliminant les pertes liées aux purgeurs grâce à des solutions permanentes telles que les purgeurs GEM™. Les sites peuvent ainsi réaliser des gains d’efficacité substantiels sans engager immédiatement un lourd projet d’infrastructure.
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2. Suppression de la vapeur pour la décarbonation
La suppression de la vapeur s’inscrit dans une stratégie de décarbonation à long terme, via l’électrification ou l’intégration de pompes à chaleur.
Les opportunités d’électrification varient fortement selon les secteurs. Lorsque les températures de process sont inférieures à 120°C, la distribution d’eau chaude constitue une base adaptée à l’électrification. La majorité des besoins process se situent dans cette plage, faisant de l’eau chaude un vecteur naturel pour les pompes à chaleur industrielles haute température. Les unités actuelles atteignent généralement des COP de 3 à 4 mais la rentabilité dépend fortement des prix de l’énergie et des infrastructures existantes.
Les pompes à chaleur sont une technologie clé de la décarbonation industrielle mais leur efficacité dépend de leur mode d’intégration.
Les unités haute température peuvent aujourd’hui fournir jusqu’à 120°C, couvrant de nombreux besoins process, avec un COP de 3 à 4 selon la source de chaleur et les conditions de fonctionnement (plus faible pour l’air ou la géothermie, plus élevé avec des flux thermiques plus chauds). À titre de comparaison, la récupération de chaleur lorsque l’on rapporte la consommation électrique auxiliaire des pompes et des ventilateurs à l’énergie thermique récupérée, peut atteindre un COP effectif de 50 à 100. Récupérer la chaleur fatale en amont réduit l’élévation de température requise par les pompes à chaleur, améliore leur COP et renforce la viabilité économique globale.
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3. Suppression de la vapeur partielle ou progressive
La suppression de la vapeur dans une optique de décarbonation n’implique pas nécessairement l’élimination totale de cette dernière, ni en une seule étape. La récupération de chaleur basse température avant qu’elle ne soit perdue renforce l’intérêt économique de l’électrification et des pompes à chaleur et rend la transition plus attractive.
Les projets de récupération de chaleur FLU-ACE de Thermal Energy International intègrent une partie des infrastructures d’eau chaude, offrant ainsi des temps de retour sur investissement très compétitifs. Cela permet de compenser une partie des coûts significatifs liés à des projets futurs de suppression de la vapeur totale ou partielle et d’électrification. Cette approche progressive réduit immédiatement les émissions, évite des investissements pour rien et prépare le terrain pour l’adoption de futures technologies.
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4. Absence de besoin en vapeur
Uniquement de l’eau chaude requise sur site
Pour les installations ne nécessitant que de l’eau chaude, le remplacement de la vapeur par une production directe d’eau chaude constitue la trajectoire la plus efficace à long terme, une fois les opportunités d’optimisation traitées. Thermal Energy International propose des technologies éprouvées permettant de produire immédiatement de l’eau chaude à haut rendement et à la demande, notamment le PERCO-ACE pour une production d’eau chaude très performante jusqu’à 85 °C ainsi que des configurations hybrides intégrant la récupération de chaleur fatale.
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