Valoriser les chaleurs fatales : Identifier les technologies de valorisation des rejets de chaleur fatale

2.1 - Phase 1 : représentation d’un procédé
2.2 - Phase 2 : représentation des flux de matière sortants
2.3 - Phase 3 : construire les courbes composites des flux entrants et flux sortants
2.4 - Phase 4 : analyser les courbes composites
2.5 - Phase 5 : identifier les technologies de récupération et de valorisation de la chaleur fatale

3 - Identifier les technologies de valorisation des rejets de chaleur fatale

3.1 - Pompe à chaleur à haute température
3.2 - Groupe de froid à sorption (ab ou adsorption)
3.3 - Cycle ORC (organic Rankine cycle)
3.4 - Distillation et concentration des solutions aqueuses

4 - Notre conseil

4.1 - Mettez en priorité la récupération thermique et si possible interne au procédé

5 - Erreurs à éviter

5.1 - Ne rejetez pas – a priori – une solution technique sans un minimum d’étude

Bibliographie & annexes

Présentation

Auteur(s)

Christophe MARVILLET : Professeur du CNAM - Titulaire de la chaire d’énergétique appliquée – Enseignant à l’IFFI et à l’ENSIATE

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INTRODUCTION

Les besoins en énergie thermique répondent aux exigences des procédés divers : séchage, concentration ou distillation, chauffage et apport thermique aux réacteurs chimiques. Ces besoins sont couverts pour 60 % par des combustibles fossiles (gaz, fioul, charbon), 30 % par l’énergie électrique et le reliquat pas des ressources diverses (renouvelables, biomasse…).

Au cours de ces processus, des quantités importantes de chaleurs sont libérées à plus bas niveau de température. Une part de cette chaleur est directement valorisée en étant réinjectée dans le procédé ou pour permettre un préchauffage des flux entrants ; une autre part est rejetée à l’atmosphère sans valorisation.

Pour valoriser ces pertes nettes, notamment en dessous de 200 °C, différentes technologies de valorisation énergétique sont envisageables. Au-delà de 200 °C, peu de technologies de valorisation sont disponibles, si ce n’est les récupérateurs thermiques.

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Version courante de oct. 2025 par Christophe MARVILLET

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-fic1802

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3. Identifier les technologies de valorisation des rejets de chaleur fatale

Sélectionner les technologies de valorisation nécessite la connaissance des paramètres suivants :

température de sources thermiques (sources froides et chaudes) ;
puissance thermique ;
fluides.

Différentes solutions techniques sont envisageables.

3.1 Pompe à chaleur à haute température

Fonction : capter l’énergie thermique (rejet de chaleur fatale) de la source froide et valoriser cette énergie dans un cycle à compression ou à sorption, pour permettre le réchauffage de la source chaude.
Limite des conditions d’usage : source froide <80 °C- source chaude <130 °C.
Critère de performance : COP, coefficient de performance = rapport de la puissance thermique à la source chaude et de la puissance du compresseur : 2 à 3.

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3.2 Groupe de froid à sorption (ab ou adsorption)

Fonction : capter l’énergie thermique (rejet de chaleur fatale) pour alimenter le générateur de vapeur du groupe de froid et valoriser cette énergie dans un cycle à sorption, pour permettre une production de froid et assurer le refroidissement de la source froide.
Limite des conditions d’usage : générateur <220 °C- source froide >0 °C.
Critère de performance : COP, coefficient de performance = rapport de la puissance thermique à la source froide et de la puissance du générateur : 0,5 (cycle mono-étagé) à 1,2 (cycle bi-étagé).

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3.3 Cycle ORC (organic Rankine cycle)

Fonction : capter l’énergie thermique (rejet de chaleur fatale) pour alimenter l’évaporateur d’un cycle moteur de Rankine et permettre la production d’énergie électrique.
Limite des conditions d’usage : générateur <300 °C- source froide >20 °C.
Critère de performance : rendement, rendement = rapport de la puissance électrique...

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