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De nouvelles façons d’utiliser l’énergie de basse qualité provenant des eaux usées et des eaux industrielles

Les eaux usées tièdes rejetées par les industries et les effluents à haute température des réseaux d’égouts souterrains sont d’excellentes sources d’énergie pour le chauffage et le refroidissement domestique et d’innombrables processus industriels. Un projet financé par l’UE a fait la démonstration de technologies permettant de capter la chaleur contenue dans les eaux usées.

Changement climatique et Environnement
Technologies industrielles
Énergie

Le chauffage et le refroidissement des bâtiments et dans l’industrie représentent la moitié de la consommation d’énergie de l’UE. Selon les chiffres d’Eurostat pour 2018, 75 % du chauffage et du refroidissement est toujours produit à partir de combustibles fossiles. Le projet LOWUP, financé par l’UE, rassemble 13 partenaires de sept pays européens et a fait la démonstration de technologies innovantes qui captent et réutilisent l’énergie de faible qualité. La chaleur fatale est une ressource inexploitée qui constitue un pas en avant vers une réduction significative des émissions de CO2 et de la consommation d’énergie primaire.

Extraire la précieuse chaleur des égouts

Aussi surprenant que cela puisse paraître, sous nos pieds se cache une source d’énergie pratiquement insoupçonnée: les eaux usées domestiques. Selon des études menées en Allemagne et en Suisse, 3 % de tous les bâtiments pourraient être alimentés en chaleur (ou en froid) grâce à l’exploitation de la chaleur des eaux usées. «Les systèmes d’égouts contiennent des eaux usées dont la température varie entre 10 °C et 25 °C. Cette température permet un fonctionnement économique des pompes à chaleur pour le chauffage (ou le refroidissement) des bâtiments tertiaires tels que les hôpitaux, les hôtels, les piscines et les centres commerciaux», remarque Rafael Socorro, coordinateur du projet. Par rapport aux autres sources d’énergie traditionnelles des pompes à chaleur (eaux souterraines, chaleur géothermique, air extérieur), les eaux usées des systèmes de drainage résidentiels offrent une base idéale pour la récupération de la chaleur du fait de leur température plus élevée. Le défi consiste à combiner un échangeur thermique à haute performance (qui extrait la chaleur des eaux usées) avec une pompe à chaleur. La solution innovante HEAT-LowUP démontrée dans une université en Espagne repose sur un échangeur thermique hybride développé par Wasenco, partenaire du projet. Ce système récupère environ 20 à 30 % de la chaleur des eaux usées acheminées vers les égouts pour chauffer l’eau qui est destinée à la cuisine et la lessive. Cela, tout en ne consommant pratiquement pas d’électricité grâce à la mise en place d’une solution passive.

Récupérer la chaleur des eaux usées industrielles

Dans une société de pâte et papier au Portugal, le projet a fait la démonstration de HP-LowUP — une solution qui récupère la chaleur des eaux usées tièdes générées par les processus industriels. La chaleur fatale est convertie en un flux à température plus élevée qui peut être réutilisé pour accroître l’efficacité de la chaîne de production. La clé de ce succès a été un échangeur thermique rotatif développé par Pozzi Leopoldo Srl, partenaire du projet. «Ce type d’échangeur thermique est spécialement conçu pour fonctionner sans perdre en efficacité avec des effluents sales contenant des particules mécaniques. En maintenant les surfaces d’échange (les disques) en rotation constante, il reste propre et ne nécessite donc que peu ou pas de maintenance», explique Rafael Socorro. «Normalement, les échangeurs thermiques ont tendance à se boucher ou à s’encrasser lorsqu’ils traitent des fluides sales. Ces effets peuvent fortement nuire à l’efficacité des installations de récupération d’énergie des eaux usées. Dans le pire des cas, ils peuvent réduire la performance de transmission de chaleur de l’échangeur thermique d’un facteur de 2,5», ajoute Rafael Socorro. LOWUP fonctionne toujours. L’accent sera désormais mis sur la réalisation d’études de marché et de stratégies d’exploitation afin d’évaluer les avantages et de maximiser l’impact des technologies éprouvées. Au-delà des économies de CO2 et d’énergie primaire, les résultats générés par LOWUP pourraient ouvrir de nouvelles perspectives pour l’industrie du chauffage et du refroidissement, créer de nouveaux emplois et réduire la dépendance de l’Europe aux importations d’énergie.

Mots‑clés

LOWUP, eaux usées, échangeur thermique, égouts, chauffage et refroidissement, pompe à chaleur, chaleur fatale, énergie de faible qualité, pâte et papier

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