Récupérer la chaleur résiduelle pour un Portugal plus vert

Découvrez le projet européen EMB3Rs, qui vise à trouver de nouveaux moyens de recycler la chaleur résiduelle industrielle pour améliorer l'efficacité énergétique, réduire les émissions de carbone et mettre fin à la pauvreté énergétique au Portugal.

Si vous vous rendez au Parque das Nações de Lisbonne, vous découvrirez des bars et des théâtres branchés, ainsi que des monuments emblématiques tels que la gare moderniste d'Oriente et l'impressionnant Oceanário de Lisboa. Cependant, une construction moins connue se trouve également ici : le seul réseau de chauffage urbain à froid (DHC) à grande échelle du Portugal.

Exploité par Climaespaço, le réseau DHC comprend un réseau souterrain de 22,5 km de tuyaux qui fournit de l'eau chaude et de l'eau glacée, pour le chauffage et le refroidissement, à quelque 3500 utilisateurs, dont des milliers d'appartements, la gare et l'océanarium du parc, ainsi que son centre d'exposition et son centre commercial. Actuellement, le système utilise le gaz naturel comme principale source d'énergie, fournissant chaleur, froid et électricité via une unité de trigénération, mais cela devrait changer.

"D'un point de vue environnemental et économique, il n'est plus viable de continuer à utiliser le gaz naturel comme seule source d'énergie", souligne João Castanheira, directeur général de Climaespaço. "Nous avons donc bien réfléchi à notre avenir et à la manière de réaliser notre transition énergétique."

Dans ce cadre, Climaespaço a rejoint le projet de recherche européen EMB3Rs (User-driven Energy-Matching & Business Prospection Tool for Industrial Excess Heat/Cold Reduction, Recovery and Redistribution), mis en place pour étudier le recyclage des excédents de chaleur et de froid industriels. Une plateforme a été mise au point pour modéliser la manière dont l'énergie résiduelle des usines pourrait être réutilisée dans des processus industriels voisins, dans des installations de traitement des eaux usées et même dans des zones résidentielles.

Dans le cadre du projet, un certain nombre de parties prenantes de toute l'Europe ont fourni des données à EMB3Rs, et ont testé et utilisé la plateforme, afin d'évaluer le potentiel d'utilisation de la récupération de la chaleur résiduelle dans leurs entreprises. À terme, la plateforme permettra de mettre en relation les fournisseurs et les utilisateurs potentiels d'énergie.

"Nous avions travaillé sur plusieurs scénarios de transition énergétique, notamment l'utilisation de la chaleur résiduelle d'un incinérateur [voisin]... et nous avons réalisé que EMB3Rs serait un outil très utile pour nous aider dans nos décisions", explique Castanheira.

"Nous connaissons certains cas où il existe des sources de chaleur excédentaires, mais où les bâtiments voisins brûlent du gaz pour se chauffer - cela n'a pas de sens et nous voulons utiliser les EMBER pour analyser ces opportunités potentielles [d'appariement énergétique]", ajoute-t-il. "Nous pensons qu'il y a un énorme potentiel pour le chauffage et le refroidissement urbain à travers le Portugal, et en tant que société avec de nombreux systèmes DHC que nous voulons développer - la plate-forme peut aider."

Mais si Climaespaço a rejoint le projet EMB3Rs pour rechercher de nouvelles sources d'énergie, d'autres partenaires du projet espèrent trouver des moyens de partager l'énergie excédentaire. Le plus grand fabricant de ciment du Portugal, CIMPOR-Indústria de Cimentos, a collaboré avec le cabinet de conseil en ingénierie Emerson pour fournir à EMB3Rs des données sur l'énergie excédentaire de son usine de production de ciment à Souselas.

Comme le souligne Paulo Rocha, directeur de l'innovation et de la durabilité à la CIMPOR, la chaleur résiduelle est déjà récupérée à partir des gaz émis par le four de l'usine pour sécher les combustibles dérivés des résidus utilisés pendant les opérations. Cependant, le temps de retour sur investissement de dix ans pour exploiter davantage la récupération de chaleur à partir d'autres sources est tout simplement trop long. C'est pourquoi M. Rocha espère que les EMB3R fourniront des conseils sur les possibilités inexplorées de récupérer la chaleur à un coût abordable à Souselas. Cette énergie pourrait être intégrée dans les processus de fabrication actuels ou futurs de l'usine afin d'améliorer l'efficacité énergétique et de réduire les émissions de dioxyde de carbone. Elle pourrait également être transférée à des industries voisines, notamment des hôpitaux, des usines de céramique, des producteurs de riz et un abattoir de bétail.

"Je pense que l'outil EMB3Rs peut pousser différents acteurs à réfléchir ensemble à de nouvelles solutions", déclare M. Rocha. "Il pourrait également être important pour l'industrie future - si une usine est en cours de construction, l'outil pourrait fournir des informations sur les sources d'énergie à proximité qui pourraient fournir des mégawatts de chaleur."

C'est ce flux d'énergie du fournisseur à l'utilisateur qu'Ana Cardoso, chef de projet à l'Agence portugaise de l'énergie, ADENE, espère promouvoir au Portugal. L'ADENE a accès à de vastes quantités d'informations via le système portugais de certification énergétique des bâtiments et le système de gestion de la consommation intensive d'énergie des industries. Elle a rejoint EMB3Rs en tant que "super-utilisateur" pour aider à identifier les grappes de sources et de puits d'énergie à travers le pays.

Comme le souligne M. Cardoso, la plateforme EMB3Rs est appliquée à la région industrialisée d'Aveiro, les données étant utilisées pour aider à faire correspondre l'énergie excédentaire aux utilisateurs potentiels à ce niveau macroéconomique. Si le succès est au rendez-vous, les informations d'autres régions pourraient être chargées sur EMB3Rs pour établir un lien entre la demande et les excédents d'énergie dans d'autres régions.

"Les synergies que nous identifierons permettront de trouver des solutions en matière d'efficacité énergétique et de réduire l'excès de chaleur dans l'industrie", explique-t-elle. "C'est important - le climat du Portugal n'est pas froid, mais la pauvreté énergétique est un problème en hiver - peut-être que les EMB3Rs peuvent aider à minimiser cela."

Plein de promesses

La coordinatrice du projet EMB3Rs, Mafalda da Silva, de l'Institut des sciences et de l'innovation en ingénierie mécanique et industrielle (INEGI) de l'université de Porto, se félicite de l'avancement du projet et est également encouragée par le nombre de partenaires qui ont souhaité s'impliquer. Lorsque le projet prendra fin au début de l'année 2023, elle espère que tous les partenaires disposeront d'options techniques réalisables sur la manière d'utiliser la chaleur résiduelle, qui pourraient même être transposées dans d'autres régions du Portugal et au-delà.

"Grâce à l'analyse effectuée par l'ADENE, l'outil pourrait également identifier les régions qui ne disposent d'aucune donnée [énergétique] et qui n'ont pas réalisé qu'elles pouvaient utiliser ces ressources", explique-t-elle.

Pour l'avenir, Mme da Silva espère que l'outil EMB3Rs sera utilisé comme une ressource éducative et souligne également que la plateforme a été conçue comme un outil open-source utilisable par tous. "L'idée est que les utilisateurs puissent adapter le code de la plateforme et créer leur propre version de l'outil afin de servir au mieux leurs intérêts", explique-t-elle. "Même après la publication de la plateforme, j'espère que nous aurons une base d'utilisateurs intéressés qui continueront à la faire évoluer."

Bien qu'ils ne soient pas impliqués dans EMB3Rs, Maria João Samúdio et Pedro Rocha du cluster portugais des technologies de production, Produtech, ont pris part à de nombreux projets européens. Par exemple, MANU-SQUARE crée un marché numérique pour relier les capacités de production à la demande, tandis que PRODUTECH 4 S&C développe des outils pour soutenir la fabrication durable et circulaire dans une série d'industries.

Dans la même veine que les partenaires du projet EMB3Rs, Samúdio et Rocha apprécient l'importance de la réutilisation de la chaleur industrielle et pensent que la plateforme peut apporter une réelle valeur ajoutée dans ce domaine. "Nous voyons de nombreuses entreprises qui réutilisent la chaleur industrielle dans le cadre de leurs propres activités, mais les EM3ER peuvent également contribuer à la distribution durable de cette chaleur dans l'écosystème environnant", explique M. Rocha.

Comme M. da Silva, M. Samúdio et M. Rocha apprécient également l'importance d'avoir des partenaires de projet qui investissent du temps et des fonds dans une plateforme afin qu'elle puisse évoluer au-delà de sa phase pilote. Ils s'attendent à ce qu'il soit de plus en plus facile d'obtenir une telle participation à l'avenir.

M. Rocha souligne l'intérêt croissant du public pour le changement climatique ainsi que les politiques sectorielles qui encouragent les entreprises à améliorer leurs références écologiques. "Les coûts de l'énergie augmentent également, ce qui a incité les gens à penser davantage aux [processus] circulaires, notamment à la réutilisation de l'énergie, y compris la chaleur résiduelle", ajoute M. Samúdio. "Les entreprises sont maintenant "poussées" à s'aligner sur les objectifs de développement durable, donc je pense que le mouvement vers la durabilité sera désormais de plus en plus facile."

Auteur : Rebecca Pool