Chaleur fatale industrielle : valorisation par le stockage thermocline

La chaleur fatale est la chaleur générée qui n’est pas utilisée, et qui est donc rejetée dans l’atmosphère. Elle est particulièrement présente dans différents secteurs industriels tels que la céramique, la métallurgie, la verrerie, l’alimentaire, la construction, etc. Une partie de la chaleur perdue dans ces secteurs industriels se trouve sous forme de fumées chaudes. En fonction du secteur et du procédé industriel, les fumées rejetées présentent des caractéristiques différentes en termes de température, de composition, de débit et d’intermittence d’émission. À ce jour, la chaleur fatale industrielle est encore peu valorisée.

La valorisation de la chaleur fatale industrielle par le stockage thermocline apparaît comme une solution potentielle. Il s’agit d’un système de stockage constitué d’une enveloppe isolante qui est remplie d’un matériau de stockage thermique. Lors de la phase de charge, les fumées chaudes générées par un site industriel passent par cette enveloppe et cèdent la chaleur au matériau de stockage. Une zone de gradient de température (zone de thermocline) est formée au sein du matériau de stockage, qui délimite les zones chaude et froide. Cette thermocline se déplace au fur et à mesure vers la sortie de l’enveloppe de stockage. Lors de la phase de décharge, un fluide à la température ambiante (par exemple de l’air) circule dans le système et récupère la chaleur stockée, générant un fluide chaud en sortie. Ce fluide chaud est utilisé et ainsi la chaleur fatale est valorisée.

Cet article présente les gisements de chaleur fatale qui sont disponibles en France et dans le monde, les solutions de valorisation, en particulier la solution de stockage thermocline. Les fluides de transfert thermique et les matériaux de stockage thermique sont discutés. Un exemple de l’application industrielle récente de valorisation des fumées d’un site de production de céramique est présenté.