• Les chaudières à biomasse utilisent des matériaux organiques biogéniques pour produire de la chaleur. Plusieurs technologies (grille mobile, pulvérisation) existent selon la forme du combustible (block, granulé ou poussière) et la qualité de chaleur (eau chaude, air chaud, vapeur). Elles ciblent une production stable de vapeur car leur rendement se dégrade vite lorsque le régime baisse.

• Un système de chaudière à biomasse nécessite plus d'espace qu’une chaudière à gaz, pour les réception, stockage et traitement du combustible, le traitement des fumées et le stockage des cendres.

• Le combustible biomasse doit répondre aux exigences de durabilité de la directive RED III, notamment quant aux émissions liées à sa préparation et son transport, à sa traçabilité et à la préservation de la biodiversité.

• Dans les industries françaises, >50 % de l'énergie perdue se situe en-dessous de 100°C, et >25 % se situe en-dessous de 40°C, rendant la récupération directe de cette chaleur très difficile.

• La pompe à chaleur (PAC) est une technologie qui permet d’élever le niveau thermique de la chaleur fatale / naturelle, et de satisfaire des besoins en chaleur de température plus élevée. Les PAC classiques permettent de monter à 120°C, et les technologies émergentes (cycle Stirling) en phase de démonstration industrielle peuvent même atteindre les 200°C à partir d’une source à 30 °C).

• Le Coefficient de Performance (COP) mesure l'efficacité énergétique d'une PAC, en comparant la quantité de chaleur produite à l’énergie consommée. Le COP varie entre 2 et 6, selon la montée en température, le type de fluide frigorigène utilisé, le type d’échangeurs et la conception du cycle.

• La géothermie profonde valorise l’énergie du sous-sol profond (allant de 200m à plus de 10km) pour produire directement de la chaleur et/ou de l’électricité. Ces ressources sont concentrées dans les aquifères profonds (25-90°C) et les fossés d'effondrement (jusqu’à 200°C) en France métropolitaine.

• La géothermie profonde est exploitée via des doublets de forages atteignant des profondeurs de 600 à 5000 mètres. Le forage de production extrait le fluide géothermal chaud et le délivre à la centrale géothermique. Grâce à un échangeur thermique, l’énergie du fluide géothermal est transférée au réseau de chaleur, qui la distribue en surface, puis le fluide retourne à l'aquifère via un forage de réinjection. Si la température de la ressource n'est pas adaptée à l'usage prévu, on peut avoir recours à une pompe à chaleur ou un appoint.

• L'installation d’équipements solaires thermiques est une solution intéressante de production de chaleur sur site sans émissions de GES visant à utiliser l'énergie solaire pour chauffer l'eau ou l’air.

• Le système solaire thermique est typiquement adapté aux sites ayant un besoin de température de l’eau peu élevé (ex : réglage de température de réacteur, CTA, chauffage de bâtiment, mise en culture, chauffage de l’air de séchage).

• Le système inclue des composants tels que des systèmes de récupération de chaleur, des champs solaires thermiques, des systèmes de stockage et de valorisation de l'énergie, ainsi que des pompes à chaleur.

• Pour pallier la saisonnalité du taux d’irradiation, le système peut être associé à un groupe d'adsorption pour produire du froid et à une pompe à chaleur pour générer de la vapeur.

• L’énergie perdue dans la fumée de combustion représente la plus grande perte dans un système de chaudière, à hauteur de ~10% à 20% de la consommation totale d’énergie.

• L'installation d'un économiseur (échangeur de chaleur fumée / eau dans la cheminée) est une stratégie de récupération de la chaleur perdue dans les fumées qui permet d’utiliser la chaleur sensible, voire latente, pour réchauffer un fluide liquide comme l’eau d’alimentation de chaudière ou l’eau de chauffage bâtiment.

• Il existe 2 types d’économiseurs, en fonction de la condensation de l’eau de combustion. L’économiseur sans condensation permet de réduire la température de fumée jusqu’à 90°C, et l’économiseur avec condensation peut la réduire au-dessous de 50°C et récupérer plus de chaleur (en incluant la chaleur latente).

• L’énergie perdue dans la fumée de combustion représente la plus grande perte dans un système de chaudière, à hauteur de ~10% à 20% de la consommation totale d’énergie.

• Plus la teneur en oxygène est élevée dans la fumée, plus la perte est importante. Le taux d’oxygène d’une chaudière à gaz est normalement situé à 3% mais peut atteindre 7% par manque de réglage, entrainant une réduction du rendement entre 1 à 4%.

• Il est alors nécessaire d’ajuster le niveau d’oxygène, qui dépend du ratio air-combustible du brûleur. L’intervention d’un prestataire de maintenance est recommandée pour ajuster ce ratio à 3% d’oxygène et changer le système de vannes du brûleur obsolète.

• Des systèmes de contrôles avancés doivent être mis en place dans le cas où l'air de combustion est préchauffé ou recyclé.

• Les systèmes industriels de vapeur rencontrent des problèmes de corrosion causés par la présence de gaz dissous dans l'eau d'alimentation des chaudières.

• L'oxygène cause des dommages majeurs dans les systèmes à vapeur pour deux raisons principales : il se fixe aux surfaces internes, formant rouille et tartre, et réagit avec le dioxyde de carbone pour former de l'acide carbonique, accélérant la corrosion.

• La majeure partie de la vapeur se condense, mais une petite fraction (généralement de 5 à 14%) doit être évacuée.

• L’utilisation de dispositifs de surveillance continue de l'oxygène dissous pour le contrôle des dégazeurs est recommandée afin de mesurer la consommation de vapeur et identifier les besoins de maintenance ou de remplacement d’équipements.

• Pour réduire la quantité de solides en suspension et dissous dans une chaudière, l'eau est périodiquement évacuée ou purgée.

• Cela entraîne des conséquences indésirables telles que la perte d’eau et d'énergie thermique, ainsi que des risques de contamination de la vapeur et de dommages aux équipements.

• Avec un système de contrôle automatique des purges, des sondes mesurent la conductivité de l'eau, fournissant des données à un contrôleur qui ajuste la purge en fonction des niveaux de conductivité. Cela permet de réguler efficacement les niveaux de solides dissous dans l'eau de la chaudière.

• Les chaudières sans système de récupération de la chaleur de purge et avec des taux de purge élevés offrent le plus grand potentiel d'économies d'énergie.

• Les lignes de distribution de vapeur et de retour de condensat non isolées sont une source importante de gaspillage d'énergie.

• L'isolation peut réduire les pertes d'énergie jusqu'à 90%, garantissant une pression de vapeur adéquate au niveau de l'équipement de l'usine.

• Toute surface dépassant 50°C doit être isolée, y compris les surfaces de chaudières, les tuyauteries de distribution de vapeur et de retour de condensat, ainsi que les raccords.

• Par ailleurs, lors des maintenances, les tuyaux, vannes et raccords perdent leur isolation thermique, augmentant ainsi les risques de sécurité et les pertes de chaleur. Pour cela, des couvertures isolantes amovibles et réutilisables peuvent être utilisées.

• Des solutions d’imagerie thermique peuvent être utilisées pour détecter les hautes températures et les pertes de chaleur

• Les procédés industriels perdent une quantité importante de chaleur (>80% de chaleur perdue). Parallèlement, dans les usines pharmaceutiques, on trouve des consommateurs à basse température (ex : eau sanitaire à 50°C, eau d’alimentation à 30°C, air de combustion à 25°C, air frais CTA à 15-30°C).

• L’interaction de chaleur entre les procédés est rarement prise en compte dans la conception. Un procédé peut être la source de chaleur d’un autre, réduisant la consommation totale de chaleur.

• 3 solutions de valorisation de la chaleur résiduelle des gaz d'échappement dans les procédés secondaires à température plus basse sont possibles :
(1) Récupération directe de chaleur entre 2 procédés (2) Echange direct avec un échangeur de chaleur (3) Echange indirect vers un réseau d’utilités

• L'énergie contenue dans le condensat peut représenter plus de 10% de l'énergie totale de vapeur d'un système typique.

• On peut alors mettre en place un retour des condensats vers la chaudière, consistant à récupérer les condensats générés lors du processus de chauffage et les renvoyer à la chaudière pour être réutilisés comme eau d'alimentation.

• Le transport et la récupération du condensat en vue de sa réutilisation nécessitent toujours une pression différentielle positive entre la source et la destination.

• L’installation d’une pompe pourrait être requise pour transférer le condensat vers la zone de récupération (ex : pompes centrifuges électriques ou à turbine, pompes mécaniques sans électricité, pompes centrifuges spécialisées sans cavitation)

• Les coûts opérationnels élevés liés à la climatisation sont un problème courant dans les usines. Pour y remédier, de refroidisseurs à adsorption alimentés par des chaleurs fatales de bas grade peuvent alimenter des réseaux d’eau froid pour CTA ou process.

• Ces systèmes utilisent de la chaleur (>85°C) au lieu de l'énergie mécanique pour fournir du froid jusqu’à 3 °C, en utilisant des matériaux absorbants (eau/bromure de lithium et ammoniaque/eau) pour extraire la chaleur de l'environnement, créant un refroidissement. Il se compose de quatre étapes : l'adsorption, la désorption, la condensation et l'évaporation.

• Les refroidisseurs à adsorption sont disponibles en deux modèles : simple effet avec un COP thermique de 0,7 et double effet avec ~40% d’efficacité additionnelle.