SYMPOSIUM
Cool and Comfort 100 – février 2024

Pompes à chaleur industrielles – The future is electrified, get ready!

La conférence internationale Industrial Heat Pumps s’est déroulée à Prague les 29 et 30 novembre 2023. Sans exagération, ce fut un événement historique, car jamais auparavant, un nombre aussi important d’experts en PAC industrielles ne se réunirent en un même lieu. Chaque participant (environ 150 dont la moitié issus de Tchéquie, le reste provenant de l’international) a pu nouer de nouveaux contacts, découvrir des évolutions technologiques et avoir une meilleure vision d’applications complexes.

Le potentiel des pompes à chaleur à haute température (HT) en matière de décarbonation du chauffage industriel est considérable, notamment par le biais de l’électrification et de l’efficience énergétique. En ce sens, elles constituent une technologie clé dans la stratégie de durabilité à mener d’ici 2030 par les différentes entreprises. Bien que la plupart des applications exigent des températures supérieures à 100°C, la disponibilité des technologies adaptées est limitée. Le transfert de connaissances ainsi que des exemples pratiques créent un climat de confiance, tout en donnant au marché de la pompe à chaleur une solide impulsion dans la bonne direction. Une fierté dont peut d’ores et déjà ce prévaloir cette conférence.

Électrification + efficacité

« Environ la moitié de la demande de chaleur dans les processus industriels est inférieure à 200°C, et peut donc parfaitement être fournie par des PAC », explique Jas Rosenow, un des influenceurs internationaux les plus suivis en faveur de l’industrie de la pompe à chaleur. « À l’heure actuelle, en Europe, 78% de cette chaleur provient encore de la combustion de combustibles fossiles. Il existe ici d’incroyables possibilités de développement durable. Dans le même temps, les processus seront passés à la loupe, ce qui permettra indéniablement de réaliser d’importantes économies d’énergie. L’électrification et l’efficacité vont toujours de pair. »

« Les gens pensent encore trop souvent que les pompes à chaleur sont essentiellement utilisables dans les bâtiments résidentiels, mais ce n’est pas vrai », affirme clairement Stephan Renz, chairman Technology Collaboration Programme on Heat Pumping Technologies chez IEA. « Les premières pompes à chaleur ont été conçues pour un usage industriel, et ce n’est qu’à partir de là que l’attention s’est portée sur les logements. Mais ne perdons pas de vue qu’indépendamment de l’application ou du contexte, la technologie de pompe chaleur constitue la pierre angulaire d’un système énergétique sûr, abordable, hautement efficace, propre et zéro émissions destiné au chauffage et au refroidissement. »

La solution miracle

Il n’est pas aisé de disposer de données fiables à propos de l’utilisation des PAC industrielles et des capacités mises en œuvre, car tant les utilisateurs finaux que les fabricants et les distributeurs ne sont pas enclins à partager ces données. Cela pourrait donner une idée de leur business model, qu’ils préfèrent garder en interne. Thomas Novak, secrétaire général sortant de l’EHPA, est en quête de données fiables. « Nous avons organisé une enquête à ce sujet, et la réponse la plus fréquente fut en effet qu’il serait très utile d’avoir un aperçu clair de la situation des pompes à chaleur industrielles, mais concrètement très peu de données nous sont parvenues. De là mon appel à l’industrie afin qu’elle réponde à notre prochaine enquête ; et à ce sujet, je m’engage à respecter la confidentialité requise. »

Existe-t-il une solution miracle pour une large implémentation des PAC industrielles? Thomas Novak ne l’exprime pas en ces termes, mais il sait pertinemment que le déclencheur pourrait être une utilisation judicieuse de la chaleur résiduelle. « Partout où il y a une demande de froid, de la chaleur est également produite. Et comment cela se passe-t-il aujourd’hui ? La plupart du temps de la même manière que dans une habitation au sein de laquelle fonctionne un système de climatisation : l’unité extérieure se trouve sur le toit et rejette sa chaleur. À l’échelle industrielle, nous nous situons à un autre niveau. Chaque MW de puissance frigorifique produit 1,2 MW de puissance calorifique sur la chaleur résiduelle. Prenons une installation frigorifique avec une base annuelle de 3.000 heures d’exploitation : cela se traduit par 3,6 GWh de chaleur excédentaire qui est évacuée dans l’environnement. Pour produire une telle quantité de chaleur à l’aide de centrales thermiques au gaz, on a besoin d’environ 400.000 m³ de gaz fossile. Vous cherchez la solution miracle ? Elle est là : la chaleur résiduelle. »

Chaleur industrielle de 100°C jusqu’à > 500°C

« Sans source de chaleur, une pompe à chaleur ne sert à rien », explique Cordin Arpagaus, Senior Research Engineer chez OST (Ostschweizer Fachhochschule). « Nous avons les pompes à chaleur classiques que vous connaissez également dans les applications résidentielles et commerciales -air, eau, soleil, géothermie-, mais dans l’industrie, l’accent est mis sur la réutilisation de la chaleur résiduelle. Je vous donne un chiffre : nous estimons la demande de chaleur annuelle dans l’industrie européenne à 1952 TWh. Dans ses processus de production (cuisson, séchage, blanchiment), l’industrie papetière est une grande utilisatrice de chaleur, et donc également une productrice de chaleur résiduelle. On peut ainsi pourvoir en grande partie à la demande de chaleur grâce à une réutilisation intelligente de la chaleur résiduelle. »

Cordin Arpagaus a également donné un aperçu de la situation en matière de PAC à haute température destinées à l’industrie. Il répartit ici le marché en quatre catégories, en fonction de la demande de chaleur. La chaleur industrielle < 100°C, qui représente 11%, et pour laquelle les PAC sont déjà en service. La chaleur industrielle entre 100 et 200°C qui représente 26%. Les PAC pour répondre cette demande de chaleur ont été développées et apparaissent sur le marché (dans le cadre d’un scénario pilote ou non). Mais le véritable défi reste à venir. La chaleur industrielle comprise entre 200 et 500°C représente 11%, alors que la majeure partie consiste en de la chaleur industrielle supérieure à 500°C (52%). En ce qui concerne ces deux dernières catégories, nous sommes encore en pleine phase de découverte : peut-on répondre à cette demande de chaleur avec des pompes à chaleur HT. Et à l’heure actuelle, nous sommes encore loin d’avoir trouvé des solutions prêtes à l’emploi. Mais je conclurai avec le même message que celui de la plupart des orateurs : la première étape vers plus de durabilité est la réduction de la consommation d’énergie. Et pour cela, vous n’avez pas besoin de pompes à chaleur HT. »

Par Rudy Gunst