Notre guide de la norme VSME (EFRAG)
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Le VSME est un cadre relevant du volontariat, conçu pour aider les PME non cotées à réaliser des reporting ESG de manière standardisée et efficace.
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Atouts liés à la récupération de la chaleur fatale
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La chaleur fatale constitue une ressource immense, encore largement sous-exploitée, capable de satisfaire les besoins énergétiques croissants, à condition d'intégrer également une démarche de sobriété.
“ La chaleur fatale est l’énergie thermique générée par des procédés industriels, souvent rejetée sans être utilisée (source : ADEME). ”
Chaleur fatale, définition
La chaleur fatale désigne l’énergie thermique produite involontairement par les machines et qui est ensuite dissipée sans être exploitée.
On parle plus spécifiquement de chaleur résiduelle industrielle lorsqu’elle provient des procédés de fabrication dans des secteurs comme la sidérurgie, la chimie ou l’agroalimentaire, etc.
Qu'est-ce que la chaleur fatale d’après l’ADEME ?
L'Agence de la Transition Écologique (ADEME) décrit la chaleur fatale comme la chaleur générée par une usine ou un processus industriel. Ce phénomène se produit lorsque l'énergie (électricité, gaz, etc.) est utilisée pour faire fonctionner les équipements, entraînant une conversion partielle de cette énergie en chaleur, résultant des réactions chimiques, des frottements ou du fonctionnement des machines, entre autres. Ensuite, pendant le fonctionnement, une partie de cette énergie s’échappe : c’est la « chaleur fatale » ou « chaleur perdue ».
“ Cette chaleur est dite « fatale » car elle est la part de l'énergie thermique produite et non utilisée lors d'un processus de production, donc inévitablement rejetée après ce processus. Néanmoins, cette chaleur peut être récupérée (source : ADEME, 2020). ”
Qu’elle soit émise sous forme de gaz, de liquide ou diffusée, cette chaleur peut être récupérée au lieu d'être perdue, et les volumes concernés sont considérables : c'est ce qu'on nomme la récupération de chaleur perdue. Cette chaleur peut être :
- soit valorisée en interne, ce qui permet de réutiliser la chaleur en l'intégrant de nouveau dans le circuit énergétique de l'usine ;
- soit valorisée à l'extérieur pour subvenir aux besoins thermiques d'un tiers.
NB : À noter que la récupération de la chaleur résiduelle n'est pas limitée à l'industrie, elle s'étend également aux raffineries, centres de données, hôpitaux, usines d'incinération et bien d'autres secteurs. De plus, l’industrie gaspille énormément de chaleur : elle rejette l’équivalent de plus d’un tiers de l’énergie qu’elle consomme, dont une grande partie à plus de 100°C. Par ailleurs, des centres de traitement des déchets, des stations d’épuration et des centres de données libèrent aussi de la chaleur inutilisée. Une partie de cette chaleur pourrait pourtant chauffer environ 1,6 million de logements grâce aux réseaux de chaleur existants (source : ADEME, 2020).
Exemple concret de chaleur fatale dans les data centers
La chaleur fatale dans les datacenters provient principalement de l'activité des serveurs et des machines informatiques.
En fait, lorsqu'un serveur effectue des calculs ou des traitements de données, il utilise de l'électricité pour alimenter ses composants (processeur, carte mère, mémoire, disques, etc.). Une partie de cette énergie ne sert pas au travail “utile” et est transformée en chaleur. Ainsi, une fois cette chaleur produite, elle est évacuée par des ventilateurs ou des systèmes de refroidissement.
C’est à ce moment-là qu’on peut la récupérer, en captant l’air chaud ou l’eau chauffée avant qu’elle ne soit perdue.
Une fois cette énergie collectée, elle peut être soit valorisée et réintégrée dans le système, soit transformée en ressource énergétique (électricité), se rapprochant ainsi des panneaux solaires ou des pompes à chaleur, comme l'explique Data4 :
“ À titre d’exemple, c’est la piscine du Val d’Europe à Paris qui est alimentée à 95% par la chaleur fatale d’un data center situé à proximité. Les 5% restants sont alimentés par un chauffage à gaz d’appoint (source : Data4, 2023). ”
Comment fonctionne la récupération de la chaleur fatale ?
“ Selon l’ADEME, environ ⅓ de l'énergie utilisée dans le secteur industriel est perdue sous forme de chaleur fatale (source : ADEME). ”
Comment récupérer la chaleur fatale industrielle ?
“ La valorisation de la chaleur fatale s'effectue en fonction de son niveau de température à l'aide de pompes à chaleur (électrique ou gaz), de la compression mécanique de la vapeur (CMV) ou d'un éjecto-compresseur (source : Veolia). ”
La valorisation de la chaleur fatale dépend principalement de son niveau de température, avec des rejets thermiques industriels variant de 30°C (eaux usées) à 500°C (gaz de combustion). Pour transformer ce gisement énergétique en ressource utilisable, plusieurs technologies complémentaires sont déployées (source : Actu-Environnement).
L'échangeur thermique constitue la solution la plus répandue dans l'industrie, récupérant directement les calories des fumées, des eaux usées ou des gaz d'échappement pour les réutiliser dans les processus de production.
Pour les différents niveaux de température, des technologies spécifiques sont employées : pompes à chaleur (électriques ou gaz) pour les basses températures, compression mécanique de vapeur (CMV) ou éjecto-compresseurs pour les températures moyennes (source : Veolia).
Lorsque la chaleur récupérée ne peut être directement utilisée, une phase de refroidissement est nécessaire. La chaleur non exploitable directement peut être convertie en électricité grâce aux systèmes ORC (Organic Rankine Cycle), particulièrement efficaces pour valoriser les basses températures. Les réseaux de chaleur urbains permettent ensuite d'acheminer cette énergie régénérée vers les bâtiments environnants (source : Actu-Environnement).
C'est la combinaison stratégique de ces différentes technologies, qui transforme progressivement ce qui était considéré comme un déchet énergétique de l'industrie.
Valorisation de la chaleur fatale : zoom sur la cogénération
“ Basée sur la récupération de la chaleur résiduelle issue de la production d’électricité, la cogénération produit simultanément de l’énergie thermique et électrique à partir d’une seule source d’énergie (source : Veolia). ”
Particulièrement adaptée aux environnements à haute température (>150°C) comme la métallurgie ou la verrerie, la cogénération transforme efficacement cette chaleur intense en électricité via des turbines à vapeur, tout en récupérant la chaleur résiduelle pour des usages thermiques.
Pour les applications à température moyenne, elle s'associe avantageusement aux machines à absorption, créant des systèmes de trigénération qui produisent électricité, chaleur et froid industriel.
La cogénération fonctionne comme une centrale énergétique optimisée : lorsqu'un combustible comme le gaz naturel, la biomasse ou le biogaz est brûlé, il produit à la fois de l'électricité et de la chaleur. Au lieu de gaspiller cette chaleur, comme c'est souvent le cas dans les systèmes classiques, elle est récupérée et réutilisée pour chauffer des bâtiments, alimenter des processus industriels ou fournir de l'eau chaude.
Cette approche permet de consommer moins d’énergie et de limiter les émissions de CO₂, en exploitant au maximum chaque unité de combustible – comme l'indique Veolia :
“ La cogénération permet de réduire les émissions de CO₂ par rapport aux installations classiques : environ 14 % pour celles fonctionnant au gaz, 24 % pour celles au fioul et jusqu’à 28 % pour celles alimentées au charbon (source : Veolia). ”
Quels sont les avantages de récupérer la chaleur fatale ?
Un des atouts majeurs de cette énergie utile, collectée de façon fortuite, est sa facilité de récupération ne nécessitant ni infrastructures compliquées, ni dépenses élevées, ni soucis d'approvisionnement. Ainsi, elle représente une opportunité à la fois économique (réduction des coûts) et technologique (amélioration de l’efficacité énergétique et de la compétitivité) pour une société.
“ Un autre point important : elle permet de réduire significativement l'impact environnemental d'une usine industrielle – avec 0 g de CO₂ émis durant la phase d'exploitation, c'est-à-dire la phase de production (source : ADEME, 2020). ”
NB : Dans le contexte d'un centre de données, l'avantage est d'autant plus crucial étant donné que ces centres fonctionnent sans interruption. Par conséquent, la chaleur résiduelle d'un centre de données est constamment disponible, été comme hiver (source : ADEME).
En résumé, la récupération de la chaleur permet de (source : ADEME, 2020) :
- diminuer le volume des achats d’énergie extérieure – et donc faire des économies ;
- créer des synergies positives, en faisant bénéficier d’autres structures ayant un besoin énergétique, et ainsi dynamiser le tissu économique local ;
- réduire les émissions de gaz à effet de serre ou fortifier la stratégie RSE de l’entreprise ;
- répondre aux besoins en chaleur d’un bassin de population…
Qu’est-ce que le Fonds Chaleur de l’ADEME ?
Le Fonds Chaleur est un dispositif de financement opéré par l’ADEME depuis 2009 – créé afin d'accélérer la construction d'usines de récupération de chaleur afin de produire de l’énergie renouvelable.
Le Fonds Chaleur poursuit trois objectifs (source : info.gouv.fr, 2022) :
- financer des projets de production de chaleur à partir de sources d'énergie renouvelables et de récupération, ainsi que des réseaux thermiques associés à ces installations ;
- encourager l'emploi et l'investissement dans ces domaines d'activité ;
- explorer de nouveaux domaines pour optimiser l'utilisation des énergies renouvelables et de récupération, dans l'optique de leur diffusion à grande échelle.
En effet, le Fonds Chaleur soutient des projets qui utilisent différentes sources d'énergie renouvelable pour produire de la chaleur. Cela signifie que les domaines suivants sont éligibles : le chauffage urbain, la biomasse, la géothermie, l'énergie solaire thermique, la méthanisation ou le recyclage de chaleur résiduelle.
“ Depuis 15 ans, le Fonds chaleur a permis d’aider plus de 8 500 installations d’énergies renouvelables et de récupération (EnR&R) dont 3 800 km de réseaux de distribution grâce à 4,28 milliards d’euros d’aides, ayant généré près de 14 milliards d’euros d’investissements (source : ADEME, 2024). ”
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Qu'est-ce que l'énergie fatale ?
L’énergie fatale, concept plus large que la chaleur fatale, désigne toute forme d’énergie inévitablement produite au cours d’un processus, mais qui n’est pas directement utilisée pour la production énergétique.
“ L'énergie fatale est simplement une périphrase pour désigner la récupération d'énergie, parfois difficilement récupérable et ainsi «fatalement» perdue (source : Le Figaro, 2022). ”
La chaleur fatale est la forme thermique la plus connue de l’énergie fatale. Ce sont, par exemple, les calories perdues par les usines, les data centers ou les stations d’épuration.
Mais l’énergie fatale ne se limite pas à la chaleur : elle inclut aussi l’énergie mécanique des freins de métro, la pression résiduelle des réseaux de gaz ou encore l’énergie potentielle des eaux usées en mouvement.
Bibliographie
Chaleur fatale pour une entreprise, ADEME, https://fondschaleur.ademe.fr/filieres/la-chaleur-fatale-entreprise/
La chaleur fatale des datacenters : Une nouvelle source d’énergie disponible et exploitable ?, Data4, 2023, https://www.data4group.com/ressources/la-chaleur-fatale-des-datacenters-une-nouvelle-source-denergie-disponible-et-exploitable/
Chaleur fatale, pour une entreprise, ADEME, https://fondschaleur.ademe.fr/filieres/la-chaleur-fatale-entreprise/
La chaleur fatale - Énergies renouvelables, ADEME, 2020, https://librairie.ademe.fr/ged/8006/Recuperation-chaleur-fatale-012221-2.pdf?modal=false
Le Fonds chaleur, levier de la transition énergétique des industriels, entreprises et collectivités, 2022, https://www.info.gouv.fr/actualite/le-fonds-chaleur-levier-de-la-transition-energetique-des-industriels-entreprises-et-collectivites
BILAN 2023 DU FONDS CHALEUR, ADEME, 2024, https://www.ademe.fr/presse/communique-national/bilan-2023-du-fonds-chaleur/
Cogénération et performance environnementale, Veolia, https://www.veolia.com/fr/solutions/cogeneration-performance-environnementale
Récupération et valorisation de la chaleur fatale, Veolia, https://www.industries.veolia.com/fr/solutions/je-decarbone-mes-sites-industriels-tertiaires/refonte-votre-schema-energetique-1
La chaleur fatale industrielle - Actu-Environnement, Actu-Environnement, https://www.actu-environnement.com/media/pdf/dossiers/710-chaleur-fatale-industrielle.pdf
L'énergie fatale, un concept remis au goût du jour, Le Figaro, 2022, https://www.lefigaro.fr/conjoncture/l-energie-fatale-un-concept-vieux-comme-le-monde-remis-au-gout-du-jour-20220722
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