Chaleur industrielle: le passage à la durabilité est en cours
Le renforcement de l'objectif climatique européen et les prix élevés du gaz accélèrent le passage à la chaleur durable dans l'industrie. La journée d'étude sur le virage thermique dans l'industrie organisée par Warmtenetwerk Vlaanderen, Energik et Flux50 le 20 octobre à Anvers a donc été très suivie. Notre conclusion? On peut déjà économiser beaucoup d'argent et de CO2 en (ré)utilisant intelligemment la chaleur produite en interne et en concluant des partenariats avec d'autres entreprises.
LA PRODUCTION DURABLE DE CHALEUR DANS L'INDUSTRIE, C'EST POSSIBLE!
Jo Neyens, responsable de la politique des réseaux de chaleur à l'Organisation pour l'énergie durable (ODE), a ouvert la journée d'étude. "En Flandre, 17% de la demande totale d'énergie concerne l'électricité, 23% le transport et 60% la chaleur. La chaleur est un géant de l'énergie en sommeil. Sur ces 60%, 30% sont utilisés pour le chauffage, le refroidissement et l'eau chaude dans les foyers, et les 30% restants pour la production de chaleur industrielle. Il est donc absolument nécessaire de rendre l'approvisionnement en chaleur industrielle plus durable. Non seulement pour atteindre les objectifs climatiques européens, mais aussi pour maintenir le poids économique de notre industrie dans la crise énergétique actuelle."
"Les connaissances et les technologies nécessaires pour le rendre plus durable sont là", poursuit Jo Neyens. "Tout commence, bien sûr, par les économies de chaleur et l'utilisation utile de la chaleur résiduelle. L'étape suivante consiste à utiliser des sources d'énergie renouvelables, telles que la chaleur géothermique, l'aquathermie, l'énergie du sol, la chaleur solaire et la bioénergie. Des solutions technologiques sont également disponibles pour le transport, l'échange et le stockage de la chaleur renouvelable."
"Bien qu'il existe des défis spécifiques pour l'industrie", ajoute Guy Vekemans, responsable du développement commercial au sein du cluster énergétique flamand Flux50. "Considérez, par exemple, les niveaux de température. Certaines opérations nécessitent 500 °C ou plus. Repenser l'approvisionnement en chaleur existant est également un exercice de réflexion difficile. Y a-t-il une chaleur résiduelle? Quels sont les nouveaux systèmes énergétiques appropriés? Comment les faire correspondre aux besoins du processus? Mais des innovations sont en cours pour relever ces défis. Le portefeuille de projets d'innovation de Flux50 en témoigne déjà."
CONSEILS POUR L'INDUSTRIE
Repensez votre approvisionnement en chaleur
Chez le producteur de matériaux Umicore, cet exercice de réflexion est déjà fait. Jan Casteels, directeur du développement durable du site d'Umicore: "Umicore souhaite que ses émissions de gaz à effet de serre soient nulles d'ici 2035. Rendre notre site d'Olen plus durable est nécessaire pour atteindre cet objectif. En 2020, le site était encore responsable d'un gros 80.000 tonnes d'émissions de CO2."
Umicore Olen date des années 1920. L'époque où la vapeur était encore fabriquée avec du charbon. Aujourd'hui, la vapeur est toujours fabriquée. "Il existe une centrale à vapeur fonctionnant au gaz naturel qui fournit 20 bars de vapeur", explique Hartwin Leen, directeur du cabinet de conseil en énergie Kelvin Solutions. "En fait, ces 20 bars ne sont pas nécessaires car la majeure partie des lignes de production n'a pas besoin de 20 bars."
"Dans un premier temps, l'infrastructure de vapeur basée sur le gaz naturel sera partiellement complétée par un réseau de chaleur intelligent à basse température", précise Hartwin Leen. "Ce réseau est alimenté par la chaleur résiduelle et l'énergie géothermique renouvelable. L'ambition est de réaliser un projet géothermique de pointe entre Umicore et les communautés basées autour d'Umicore."
"Bien que le véritable défi dans cette histoire soit d'obtenir l'adhésion de toutes les parties prenantes", précise Jan Casteels. "Cela va de vos propres ingénieurs, qui pourraient préférer ne pas s'écarter des sentiers battus, au voisinage du site et aux agences gouvernementales concernées."
Jusqu'à 400 °C avec des panneaux solaires
La technologie ne s'arrête pas, et celle des panneaux solaires non plus. "Cependant, la technologie avec laquelle nous travaillons est une technologie vieille de 100 ans, qui n'a pas été développée davantage car le gaz et le pétrole étaient moins chers à l'époque", explique Koen Vermout, directeur commercial d'Azteq. "Aujourd'hui, la technologie connaît un renouveau. L'énergie solaire thermique concentrée (CST) est idéale pour être utilisée comme source thermique de haute qualité dans l'industrie. En utilisant la lumière concentrée du soleil, nous générons de la chaleur à haute température. Ce faisant, nous pouvons générer des températures allant jusqu'à 400 °C, y compris en Belgique. L'installation a une durée de vie de plus de 25 ans. À Ostende et Kallo, nous avons des sites qui fournissent de la vapeur à 180 °C à 10 bars; à Genk, le site produit de l'huile thermique à 180 °C pour un réseau de chaleur."
Se connecter à un hub énergétique
Selon Patrick Verdonck, responsable du développement commercial et de l'innovation chez Antea Group, la collaboration est également cruciale. Pour lui, les pôles énergétiques dans les parcs d'activités sont la clé de la transition thermique. "Un pôle énergétique est une zone géographiquement définie au sein de laquelle le parc d'activités fait office de pôle énergétique pour l'ensemble. Dans le pôle énergétique, les sources renouvelables sont utilisées autant que possible."
"En fait, l'objectif est de rendre le parc d'activités autosuffisant", précise Patrick Verdonck. "Bien sûr, tous les parcs d'activités ne sont pas adaptés. Il faut, d'une part, répondre à la demande d'énergie et, d'autre part, fournir de l'énergie: par exemple, à partir de capteurs solaires ou de certaines technologies de conversion telles que les pompes à chaleur. D'autre part, il existe également un besoin de stockage, par exemple via le sol ou des systèmes de batteries."
"Même avec quelques entreprises, un pôle énergétique peut être réalisé. Dans le port d'Anvers, par exemple, nous avons réuni trois entreprises: la société de nettoyage de réservoirs Cotac qui a besoin de beaucoup de vapeur et d'eau pour ses activités de nettoyage, le producteur de pétrole Aveno dont la consommation est standard, et le spécialiste de la logistique Mexico Natie qui dispose d'une zone de stockage avec un grand toit et qui n'a pas de demande d'électricité. Au lieu que chaque entreprise réponde séparément à sa demande d'énergie, elle a choisi de le faire conjointement."
"Pour couvrir la demande de chaleur de Cotac, une centrale de cogénération s'est avérée idéale, avec une centrale à gaz supplémentaire pour gérer les pics. Cerise sur le gâteau, l'électricité produite par la cogénération peut couvrir une grande partie de la demande d'électricité d'Aveno. Une centrale photovoltaïque installée sur le toit de Mexico Nation fournit le reste."
"Les pôles énergétiques sont donc bien une solution viable lorsque des entreprises aux profils énergétiques complémentaires travaillent ensemble. Je plaide donc pour que le profil énergétique soit un élément clé dans le choix de l'implantation d'entreprises grandes consommatrices d'énergie dans un parc d'activités."
La chaleur de la voile, une lacune dans le marché?
"Nous disposons d'un réseau dense de voies navigables en Flandre. Idéal pour le transport de la chaleur", explique Jan D'Haeyer, directeur commercial de Shipit. "Nous avons trouvé un moyen de capter la chaleur résiduelle de l'industrie et de la collecter dans un navire. Au lieu de devoir construire un pipeline pour transporter cette chaleur, nous pouvons la transporter avec notre navire. Parle-t-on de 5 km ou de 50 km? Pas de problème. Si la source et le client sont sur l'eau, nous pouvons changer très rapidement. Nous avons des solutions à basse et haute température. En théorie, nous pouvons transporter la chaleur jusqu'à 500 °C."
Suivez l'évolution de la situation dans votre ville
Il y a aussi la durabilité au niveau des villes. Tom Meeus, échevin de l'environnement et de l'énergie à la ville d'Anvers. "Notre ville n'est certainement pas en mauvaise posture en termes d'émissions de CO2. Nous émettons 30% de CO2 en moins par rapport à 2005. L'industrie et les ménages ont déjà fait beaucoup. Mais n'oubliez pas que la plupart des Anversois ne contrôlent pas eux-mêmes leurs émissions de CO2. 7 Anversois sur 10 vivent dans un appartement et 6 sur 10 n'en possèdent pas. C'est pourquoi, en tant que ville, nous devons prendre des mesures et adopter une politique soucieuse du climat."
"Anvers veut se débarrasser du gaz", précise Tom Meeus. "Nous allons donc faire une chasse à la chaleur. Nous recherchons des sources de chaleur potentielles. Nous pensons très largement, même à la chaleur des eaux usées ou à l'aquathermie, ou encore à la chaleur de la voile où un bateau transporte la chaleur résiduelle industrielle vers un quartier." Entre-temps, les grandes lignes de la politique d'Anvers sont claires.
"Alors que dans notre première feuille de route, nous nous sommes concentrés sur une source centrale de chaleur résiduelle à haute température, comme notre incinérateur de déchets, un réseau et un régime de température, nous avons depuis élargi notre champ d'action. Nous voulons diversifier et cibler nos sources. Les sources de chaleur résiduelle à haute température sont idéales pour les consommateurs de chaleur à haute température, comme les bâtiments du centre historique de la ville, mais les nouveaux bâtiments n'ont pas une demande de chaleur aussi élevée. Pour cela, les sources de chaleur résiduelle à basse température sont parfaites. En outre, nous croyons fermement à la mise en place de cascades énergétiques où l'énergie passe par un chemin allant d'une utilisation à forte valeur ajoutée à une utilisation à faible valeur ajoutée, afin de perdre le moins d'énergie possible."
La coordination des flux résiduels est une tâche que Paul Robbrecht, courtier en énergie pour l'Agence provinciale de développement d'Anvers, est heureux d'assumer. Il réunit les différentes parties autour de la table et les guide dans l'élaboration d'un modèle d'entreprise économiquement, écologiquement et socialement responsable. "Nous identifions les demandeurs et les fournisseurs de chaleur, nous répertorions la demande et l'offre de chaleur et nous calculons le tableau des coûts et avantages. Nous faisons cela indépendamment de la technologie et en toute neutralité."
Jusqu'à 200 °C avec la pompe à chaleur, c'est pour bientôt
Une pompe à chaleur très haute température est en route. Steven Lecompte, de l'Université de Gand, mène des recherches dans ce domaine avec son projet Upheat-INES. L'objectif est d'améliorer la chaleur résiduelle de faible qualité de 50 à 100 °C en chaleur moyenne de 150 à 200 °C à l'aide d'une pompe à chaleur. Cette chaleur améliorée peut ensuite être valorisée et utilisée dans les processus (pétro)chimiques ou dans d'autres clusters à forte intensité énergétique en aval. "Le marché des pompes à chaleur a un énorme potentiel. La Belgique peut jouer un rôle de pionnier dans ce domaine. Par exemple, la Flandre possède une immense connaissance des technologies de refroidissement. C'est un grand avantage pour le développement de nouvelles pompes à chaleur."
Les réactions d'Ivan Verhaert de l'Université d'Anvers, où la chaire sur les réseaux de chaleur a récemment été créée, et de Johan Van Bael du VITO/EnergyVille, qui développe des algorithmes de contrôle avancés pour les réseaux de chaleur (contrôleur STORM), prouvent que les instituts de recherche flamands font également leur part.
Examinez de près votre propre production et vos flux de déchets.
Parfois, en tant qu'entreprise, il n'est pas nécessaire de chercher bien loin. Le spécialiste des revêtements de sol Unilin, par exemple, brûle ses déchets de bois non recyclables et utilise cette énergie thermique pour produire de la vapeur et de l'électricité. Steven Vandenbulcke, chef de projet A&U Energy: "Les déchets de bois sont brûlés dans un four à lit fluidisé, puis la chaleur est convertie en vapeur dans une turbine à vapeur. Cette vapeur est destinée à Unilin, qui utilise 80 bars de vapeur pour fabriquer des panneaux de particules, et à l'entreprise de pommes de terre Agristo, qui est alimentée par 30 bars de vapeur. La turbine à vapeur elle-même entraîne un générateur qui produit de l'électricité. Cette électricité est utilisée par Unilin et partiellement injectée dans le réseau."
"Dans ce projet, deux réseaux de vapeur ont été construits", précise Steven Vandenbulcke. "Un réseau de vapeur vers Unilin d'une longueur de 1 km et un vers Agristo d'une longueur de 2,5 km. Il s'agissait de très grands travaux d'infrastructure. Comme les tuyaux doivent être en pente, afin que la condensation puisse coalescer, ils ont parfois jusqu'à 4 mètres de profondeur. Ce fut donc un grand défi d'obtenir un permis environnemental pour traverser toutes les zones et de recevoir une servitude de tous les propriétaires fonciers."
"Lorsque nous avons lancé le projet en 2016, Agristo était le seul des voisins industriels d'Unilin à être intéressé par une collaboration. Et quelle chance pour eux d'avoir cru au projet, car il s'avère aujourd'hui que c'était une affaire très intéressante."
Postulez pour votre entreprise
Aujourd'hui, des projets sont mis en place dans toute la Belgique pour produire de la chaleur renouvelable et utiliser efficacement la chaleur résiduelle. Karel Van Butsel, senior manager chez Fluvius, est d'accord et va même plus loin. "En tant que gestionnaire de réseau flamand, Fluvius veut réaliser et exploiter des réseaux de chaleur publics. Nous allons rechercher activement des zones d'exploitation. Si vous pensez être une source, contactez-nous afin que plus de CO2 peuvent être sauvés. N'oubliez pas non plus que notre réseau de gaz est né de la même manière à l'époque. Il a commencé par des îles, puis s'est développé pour devenir un réseau très étendu. Peut-être pouvons-nous faire la même chose avec les réseaux de chaleur?"
