Références
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Auteur(s)
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Christophe MARVILLET : Professeur du CNAM - Titulaire de la chaire d’énergétique appliquée – Enseignant à l’IFFI et à l’ENSIATE
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Lire l’articleINTRODUCTION
La consommation d’énergie primaire de la France s’élève à 2 571 TWh en 2020 (en données non corrigées des variations climatiques). Le bouquet énergétique primaire réel de la France se compose de 40 % de nucléaire, 28 % de pétrole, 16 % de gaz naturel, 14 % d’énergies renouvelables et déchets et 2 % de charbon. À l’exception des énergies hydraulique, photovoltaïque et éolienne (qui représentent à elles trois une somme de 117 TWh), les énergies primaires sont dans un premier temps transformées en énergie thermique puis pour certaines en énergie mécanique et électrique. L’énergie finale alors consommée pour les usages du bâtiment, des transports et de l’industrie, est évaluée à près de 1 600 TWh annuels (année 2020).
Dans cette fiche, nous nous limitons aux usages thermiques strictement industriels (hors production d’électricité) pour les utilités et les procédés de transformation industrielle par l’intermédiaire de chaudières ou de fours.
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Substituer des combustibles faiblement carbonés aux combustibles fossiles1. Maintenir les rendements énergétiques des chaudières et chaufferies à un haut niveau
Les besoins de chaleur dans les industries de transformation peuvent être caractérisés par le niveau de température (en °C) et l'amplitude de la demande (en PJ soit petajoule = 10^15 Joule, par exemple pour la figure ci-dessous). Cette figure montre clairement deux pics de la demande de chaleur : 60 °C/120 °C et 1400/1500 °C. Le premier pic correspond à des procédés industriels tels que séchage, distillation/concentration, réaction chimique, chauffage fluide pour les industries de la chimie, agroalimentaire, papier… Le second pic correspond aux industries des métaux et du verre qui réclament de très hautes températures pour la mise en fusion de ces matériaux.
Pour le chauffage des bâtiments industriels, la demande de chaleur est située entre 50 et 80 °C.
Actuellement, les énergies primaires utilisées sont essentiellement des combustibles fossiles (gaz, fioul…) et de l'énergie électrique d'origine majoritairement nucléaire pour la France métropolitaine.
La décarbonation de l'énergie thermique réclame donc une évolution majeure dans le choix des énergies primaires et dans les technologies de conversion énergétique.
Les combustibles utilisés dans les chaudières et les chaufferies sont essentiellement des combustibles issus de ressources fossiles dont les propriétés sont résumées dans le tableau suivant. Le gaz naturel à plus faible impact CO2 sera préféré aux autres combustibles fossiles.
Le rendement des installations de combustion est conditionné par leur conception technique, mais aussi par les pratiques de maintenance. Pour assurer un rendement élevé, le suivi des installations de combustion est géré par le Code de l'environnement. Ainsi, l' article L. 224-1 du Code de l'environnement prévoit la base légale de la réglementation technique relative à la conformité énergétique des installations de combustion de plus de 400 kW.
Les articles R. 224-20 à R. 224-30 du Code de l'environnement prévoient les rendements énergétiques minimaux (cf. tableau suivant) que doivent satisfaire les chaudières d'une puissance comprise entre 400 kW et 20 MW et les appareils de contrôle nécessaires à la bonne exploitation de ces chaudières.
L’exploitant d'une chaudière définie...
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