Garder les avantages du gaz tout en éliminant ou diminuant ses défauts, en premier lieu sa nocivité pour le climat ? Pour GRDF comme pour la planète, l’enjeu est grand. L’opérateur de distribution du gaz en France a précisé lors d’un webinaire organisé en décembre les briques technologiques nécessaires à cette transformation. Bien sûr, la meilleure solution pour le climat reste l'électrification.
Mais face aux infrastructures déjà en place et à la large domination des combustibles fossiles dans le mix énergétique, GRDF croit encore au gaz et... cherche des moyens de le verdir. La production de biométhane, l’optimisation et le remplacement des brûleurs industriels, la prévention des fuites, ou encore la capture et le stockage du CO2 ont toute leur place sur le tableau. Mais c’est le potentiel d’efficacité énergétique ouvert par la récupération de la chaleur fatale, soit les calories émises lors des procédés de fabrication mais non exploitées, qui a tiré la couverture à lui, en multipliant les cas d’application innovants, capables de tirer partie de ce gisement d’énergie encore peu exploité.
Multiplier les usages
« En France, l’Ademe [Agence de la transition écologique] estime que 110 térawattheures (TWh) de chaleur produits par les installations industrielles vont réchauffer les petits oiseaux », pointe Grégory Verbrugghe, responsable du marché industrie chez GRDF, auprès de L’Usine Nouvelle. Cette dissipation de chaleur non exploitée vers l'atmosphère s'apparente à un véritable gâchis que le secteur veut transformer en ressource. A titre de comparaison, la France consommait près de 500 TWh de chaleur à partir de gaz en 2019, dont 154 pour l’industrie.
« Rapprocher l’offre et la demande de chaleur n’est pas simple », justifie Grégory Verbrugghe. Issues de chaudières ou d’installations nécessitant de hautes températures (fours, fonderies…), les calories fatale sortent à une température donnée - pas toujours la bonne pour un autre usage - et ne sont pas forcément disponibles au moment ou à l’endroit où les besoins se font sentir. Résultat : la récupération directe de chaleur fatale, via des échangeurs dédiées, a beau se multiplier dans les usines (des fonderies aux imprimeries industrielles), elle ne peut suffire à écouler le stock. Pour aller plus loin, GRDF est donc passé par un appel à projet, lui ayant permis d'identifier, courant 2021, quatre pépites élaborant des solutions pour multiplier les usages de la chaleur perdue.
La fée électricité premier débouché
L’électricité fait figure de premier débouché. Une possibilité ancienne mais dont les performances et le spectre de chaleur d’entrée s’améliorent. GRDF a ainsi sélectionné Entent, une jeune pousse créée à Aix-en-Provence (Bouches-du-Rhône) en janvier 2018 qui prévoit son premier pilote pour 2023. Elle développe un moteur à cycle organique de Rankine (une configuration thermodynamique particulière) pour récupérer les chaleurs à basse température (de 60 à 150°C) produites dans tous types d’usines, et en faire des électrons. De quoi imaginer, dans le futur, une multitude de petites installations électrogènes installées aux pieds des fours industriels, de la même manière que les panneaux photovoltaïques ont conquis les toits des usines.
Autre lauréate, Hévatech (Drôme) vise les hautes chaleurs issues des cimenteries, sidérurgies et autres verreries. Originale, elle propose un modèle utilisant l’énergie cinétique d’une colonne emplie d’huile végétale (accélérée par les calories perdues) pour faire tourner une turbine à basse vitesse et produire de l’électricité. Sa technologie est déjà installée sur de premiers sites clients.
Air comprimé et stockage
Mais la réutilisation de chaleur explore d’autres voies. Pour preuve, la PME parisienne H2P Systems a développé un moteur à air chaud (issu de la biomasse ou de sources industrielles de chaleur) pour produire de l’air comprimé à destination des installations industrielles. Le système thermodynamique de récupération de chaleur interne, développé depuis 2009, utilise notamment un piston pour comprimer l’air et peut être couplé à une brique de production d’électricité. Le moteur, en cours de mise à l’échelle industrielle, est fabriqué à Gardanne (Bouches-du-Rhône) et doit être testé dans une usine du groupe Mersen en Ile-de-France début 2022.
Dernière lauréate, la toulousaine WaterHorizon joue la logistique en développant une batterie chimique, capable de récupérer la chaleur industrielle à 100 ou 200°C, de la stocker et la transporter sur plusieurs dizaines de kilomètres. Avant de la redistribuer à des consommateurs distants sous forme de chaleur, mais aussi de froid. Elle affiche deux pilotes fonctionnels et développe un prototype à échelle industrielle.
Si GRDF se concentre sur le transport du gaz et n'utilisera pas lui-même ces produits, il a néanmoins engagé une enveloppe budgétaire de 120 000 euros au profit des lauréats et promet un accompagnement sur la durée pour « accélérer l'émergence de ces produits innovants » et les multiplier dans les usines. Un petit caillou parmi ceux - biométhane en tête - qui compose sa stratégie pour « faire en sorte que le gaz contribue à l'ambition de neutralité carbone », explique Grégory Verbrugghe. Si elle advient, cette ambition serait aussi au bénéfice de l'opérateur de distribution français.
