Décryptages
Les sources et les réseaux de chaleur
Comme l’électricité, les carburants ou l’hydrogène, la chaleur est un vecteur d’énergie essentiel. L’enjeu est de la récupérer ou de la produire de façon renouvelable, puis de la transporter et de la connecter à des sites utilisateurs plus ou moins dispersés.
Le chauffage et la consommation d’eau chaude sanitaire des bâtiments résidentiels et des bureaux consomment en France 58,7 Mtep, soit quelque 38% de la consommation finale d’énergie. Sur ce chiffre, 34,6 Mtep proviennent du pétrolePétrole non raffiné. et du gaz et accaparent la moitié des importations françaises d’énergies fossiles, coûteuses et émettrices de CO2Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre... .
La moitié des importations françaises d’énergies fossiles est consacrée à la production de chaleur et d’eau chaude sanitaire.
De l’autre côté, le potentiel de chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... disponible en France – que ce soit par la récupération de chaleur ou la production renouvelable - peut être estimée de façon réaliste à 46 Mtep. Utiliser ce potentiel permettrait de ne plus utiliser les énergies fossiles pour se chauffer et mettre ainsi fin à une situation illogique : celle de brûler des hydrocarburesLes hydrocarbures sont des composés chimiques dont les molécules sont constituées d'atomes de carbone et d'hydrogène... à température de flamme supérieure à 1 000 °C pour chauffer des locaux avec une chaleur à 70-80 °C au maximum. L’abandon des hydrocarbures pour le chauffage économiserait une facture de quelque 20 milliards d’euros annuels et permettrait sans doute de créer 200 000 emplois.
C’est dire si la question d’une bonne gestion de la chaleur est un enjeu stratégique !
Les gisements de chaleur
Dans le domaine collectif, plusieurs grandes sources de chaleur sont accessibles :
- les chaleurs dites « fatales », c’est-à-dire générées par des processus industriels ou urbains et qui se perdent aujourd’hui dans la nature. Certaines sont disponibles en grandes quantités, produites à haute température (plus de 100 °C), donc transportables sur de longues distances et utilisables directement. Elles proviennent par exemple des industries des métaux, du verre, du ciment, des raffineries et des usines d’incinérationL’incinération est une technique de transformation des déchets en énergie... de déchets. D’autres sont disponibles en quantités réduites, à des températures inférieures à 100 °C, et donc plutôt utilisables localement. On les trouvera dans l’industrie agro-alimentaire, le papier-carton, la chimie ou des stations de traitement des eaux usées.
- les énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... dites « thermiques » (ENRth). Elles peuvent être produites ponctuellement, à des températures diverses, par exemple par une centrale à biomasseDans le domaine de l'énergie, la biomasse se définit par l'ensemble des matières organiques d'origine végétale ou animale... de la filière bois-énergie ou une installation géothermique profonde.
- enfin, s’y ajoute un foisonnement de sources de chaleur à caractère diffus et dispersé dans tous les territoires, notamment urbains, que l’on trouve dans les data-centers, les halls commerciaux, les petites industries locales, les réseaux d’eau potable et d’égouts, les tunnels de métro, les systèmes d’extraction d’air des grands immeubles, etc.
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Les réseaux de chaleur
Une fois récupérée ou produite, la chaleur doit être distribuée à ses utilisateurs, qu’il s’agisse de particuliers ou d’entreprises. La méthode la plus efficace est celle d’un réseau de chaleur qui connecte la source de l’énergie aux points d’utilisation. Un réseau « aller » conduit l’eau chaude ou la vapeur vers les différents sites à chauffer. Chaque site récupère une partie de cette énergie, via un échangeur de chaleur installé dans une sous-station. Un réseau « retour » rapporte l’eau devenue plus froide vers la chaufferie. Sur les réseaux les plus modernes, des éléments d’ « intelligence » peuvent être inclus pour moduler les températures aller et retour selon les variations du climat extérieur.
Le réseau de chaleur fonctionne sans émissions de CO2, sans fumée, sans poussière, et en diminuant les risque de sécurité. S’il est bien géré, il permet de réduire les factures de chauffage des utilisateurs.
L’utilisation de la chaleur
Les réseaux de chaleur sont des équipements lourds : dans les quartiers nouveaux, des réglementations sont nécessaires pour assurer leur installation dès le départ ; dans les quartiers anciens, ils sont difficiles et chers à implanter. Une étroite coordination entre la puissanceEn physique, la puissance représente la quantité d'énergie fournie par un système par unité de temps... publique et les entreprises est indispensable : les différents pays en sont sur ce point à des niveaux variés. (Voir le décryptage : « Chaleur : une utilisation inégale dans le monde»).
Faire coïncider le potentiel de chaleur et ses utilisations en bout de chaîne présente de multiples difficultés. (Voir le décryptage : « Utilisation de la chaleur : les obstacles à surmonter »).
L’utilisation de l’« eau de vache » Les laiteries industrielles sont conduites à « concentrer » le lait, une opération qui consiste à retirer une partie de l’eau qu’il contient. Pour cela, elles doivent porter le lait à ébullition en injectant de la vapeur : c’est souvent plusieurs tonnes de vapeur à l’heure rejetées dans l’atmosphère, car inutilisables en raison de températures trop faibles. Les laiteries ont mis au point des techniques de recompression mécanique des vapeurs (quelquefois appelées « eau de vache ») permettant de les réutiliser.