Ce diaporama a bien été signalé.
Nous utilisons votre profil LinkedIn et vos données d’activité pour vous proposer des publicités personnalisées et pertinentes. Vous pouvez changer vos préférences de publicités à tout moment.
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
ULG	- 14	mars	2017
Waste Heat to Energy,
...
PROGRAMME
2
Première partie : Gisements, obstacles et opportunités
• Cluster TWEED, Introduction – Cédric Brüll
• Ferest I...
PROGRAMME
3
Deuxième partie : Solutions technologiques - Focus sur
quelques acteurs clés belges et français
• ACTE, Capter...
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
1
TWEED :
Cluster Energie Durable
Qui sommes-nous?
2
Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant
les acteurs du secteur de l'énergie durable....
3
NEW PORTAL	REWALLONIA	IN	2016!
Que faisons-nous ?
4
• Mise en réseau
• Organisation de groupe-projets
• Veille technologique
• Soutien technique au monta...
TWEED en quelques chiffres
(depuis sa création, mars 2008)
• > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises
• R...
Cluster TWEED: Our members
6
TWEED en quelques images
Que faisons-nous?
• Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie
durable via l'organisation ...
Cluster Technology	of	
Wallonia	Energy,	Environment	
and	sustainable	Development
TWEED Asbl
Rue Natalis 2 – 4020 Liège – B...
1FEREST ING
FEREST ING 2
Inventorier, repérer et caractériser les énergies
fatales de la Région Nord Pas de Calais dans le
but de les ...
FEREST ING 3
○ Énergies fatales issues des utilités :
énergie perdue sur les compresseurs d’air comprimé,
les compresseurs...
FEREST ING 4
○ Énergies fatales issues des process :
énergie de process (réacteurs, fours, autoclaves,
stérilisateurs, etc...
FEREST ING 5
○ Énergies fatales issues des déchets :
biogaz actuellement brûlé en torchère
UIOM
FEREST ING 6
concerne la plupart
des entreprises
Énergies fatales
CALCUL THEORIQUE - Ratios
ne concerne que les
entreprise...
○ Envoi questionnaires papiers : 170
○ Envoi questionnaire + contacts téléphoniques : 250
○ Visites sites industriels + ch...
FEREST ING 8
○ 170 ENTREPRISES GENERENT A ELLES SEULES:
○ ENERGIE FATALE TOTALE REGIONALE
(857 entreprises):
FEREST ING 9
ENERGIE FATALE
>90°C
ENERGIE FATALE
60°C<T<90°C
ENERGIE FATALE
T<60°C TOTAL
Fumées entre 150
et 1500 °C
Eau c...
FEREST ING 10
CATEGORIE ENERGIE PERDUE EN GWh
Agro-alimentaire 611
Automobile 138
Chimie 3 067
Cimenterie 36
Imprimerie 9
...
FEREST ING 11
BASSIN ENERGIE PERDUE EN GWh EQUIVALENT LOGEMENTS
ARRAS 107 4 693
BETHUNE 313 13 919
BOULOGNE SUR MER 8 336
...
Récupération sur les utilités :
○ chauffage d’ateliers ou de bureaux
○ production d’eau chaude sanitaire
○ réchauffage de ...
Récupération sur les process :
○ production d’eau chaude process
○ production d’eau pour le nettoyage en place (NEP)
○ mai...
Recensement géographique et quantification des
besoins des consommateurs potentiels :
○ Hôpitaux
○ Réseaux de chaleur
○ ZA...
Quelques exemples réalisés ou en cours :
○ AQUANORD
○ DK6
○ Réseau de Chaleur CUD
○ TERMINAL METHANIER
○ ARCELOR/CC Desvre...
○ Consommation énergétique régionale en 2009
( source AXENNE, SRCAE) :
Dont part industries (49 %) :
FEREST ING 16
Objectif régional de 12% d’Energie Renouvelable en 2020 :
Réalisé régional en 2008 :
FEREST ING 17
Gisement quantifié d’énergie fatale totale:
FEREST ING 18
FEREST ING 19
Dont chaleur fatale à haute température (la plus
intéressante) :
FEREST ING 20
○ Un gisement d’énergie fatale considérable,
géographiquement concentré sur quelques zones, et
techniquement récupérable
○...
○ Création d’un fonds de garantie national pour palier les
aléas d’activité industrielle
○ Renforcement des liens entre pu...
23
FEREST ING.
20, rue de la Halle
59000 LILLE
Tél: 03 20 13 13 32
Fax: 03 20 13 19 82
contact@ferest-ing.fr
www.ferest-in...
24
MERCI POUR VOTRE
ATTENTION
Directive efficacité énergétique 2012/27 –
Art 14
ICEDD - PwC
Objectifs de la mission
JAN 2012 – JAN 2013
L’article 14 (§ 1er) impose aux Etats membres, pour le 31 décembre...
ICEDD - PwC
Présentation de l’approche
Slide 3
Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
Tâche 1 – Besoins et offres en chaleur
...
ICEDD - PwC
Potentiel des énergies fatales à haute température
Slide 4
ORC et la récupération de chaleur fatale
pour la pr...
ICEDD - PwC Slide 5
• Technologie utilisée : ORC (Organic Rankine Cycle)
• Permet de générer de l’électricité à partir de ...
ICEDD - PwC
Potentiel des énergies fatales à haute température
Slide 6
• Point de départ: le potentiel technique des énerg...
ICEDD - PwC
Potentiel des énergies fatales à haute température
Slide 7
• Caractéristiques économiques des ORC:
Les coûts d...
ICEDD - PwC
Potentiel des énergies fatales à haute température
Estimation du potentiel économique
:
Approche bottom-up:
Po...
ICEDD - PwC
Potentiel des énergies fatales à basse température
Le point de départ a été l’étude: EDF R&D, The Low Temperat...
ICEDD - PwC
Le potentiel des énergies fatales à basse température
Slide 10
Estimation du potentiel technique
:
Waste Heat ...
ICEDD - PwC
Le potentiel des énergies fatales à basse température
Un potentiel économique a été calculé comme la somme des...
ICEDD - PwC
Le potentiel des énergies fatales à basse température
Slide 12
Estimation du potentiel économique
:
60-69°C 70...
ICEDD - PwC
Potentiel économique de la chaleur fatale
Estimation du potentiel économique
:
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1...
ICEDD - PwC Slide 14
Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
Potentiel technico économique de la chaleur fatale
en Wallonie, 2...
Merci de votre attention
Pascal Simus
Equipe Bilan énergétique
Project manager
+32 (0)81 25 04 80
Pascal,simus@icedd,be
ETUDE POUR LA CRÉATION D’UN FONDS DE GARANTIE CONTRE LE
RISQUE INDUSTRIEL DANS LES PROJETS DE VALORISATION DE CHALEUR
FATA...
Contexte de l’étude
Enjeux et objectifs de l’étude
Méthodologie
Synthèse des entretiens avec les industriels
Synthèse des ...
Le Pôle d’Excellence Régional Energie 2020 a proposé en 2015 à l’ADEME Nord-Pas-de -
Calais de lancer une étude de faisabi...
Enjeux
Gisement d’énergie fatale récupérable très
significatif sur le territoire français 51 TWh (T° > 100 °C),
Interfaçag...
5
Récupération de chaleur fatale d’un industriel vers un ou plusieurs
autres industriels :
C’est ici l’investisseur-opérat...
6
L’étude cherche à
Caractériser la notion de risque industriel : investissements, rentabilité du projet, fiabilité des ac...
7
Analyse de risques
Les risques sont globalement répartis entre les acteurs parties prenantes d’un projet de valorisation...
8
Entretiens avec des investisseurs privés et publics, type BPI, BEI, CDC et CGI.
Ceux-ci ont manifesté un intérêt sur les...
9
Il n’existe pas de fonds portant spécifiquement sur les projets de valorisation de la chaleur
fatale.
Les fonds interven...
10
Comparatif réalisé par rapport à des Fonds de Garantie existants
FINORPA,
GEODEEP,
AQUAPAC,
Fonds Géothermique pour la ...
11
Les 14 échantillons analysés ont été extrapolés à la maille de la Région Hauts-de-France et
au territoire français à pa...
12
Montant de projets réalisés bien supérieur aux montants injectés par le fonds
Par exemple, le fonds Géothermie de Chale...
13
Seront éligibles à la souscription au Fonds de Garantie
Industriel(s) producteur(s), Industriel(s) consommateur(s),
Opé...
14
Couverture et sinistralité des risques : Deux scénarii de couvertures possibles
Scénario 1 : Remboursement des montants...
15
Sinistralité attendue
La sinistralité moyenne attendue, toutes typologies de projet confondues, est de 10%.
Primes d’ad...
16
Deux phases opérationnelles du
Fonds de Garantie
Une phase initiale risquée avec un
Fonds de Garantie en période
d’amor...
17
Montée en charge du fonds
Hypothèse retenue :sur un horizon de 10 ans : la moitié du potentiel des projets progressivem...
18
5,40%
1,02
10,85
000 k€
900 k€
600 k€
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1-janv.-18
1-nov.-18
1-sept.-19
1-juil.-20
1-mai-21
1-mar...
19
Apport en capital
Le cas de base prévoit un montage financier axé sur un apport de fonds propres privés de 55% et de
fo...
20
21
Intérêt : échapper à la problématique d’aide d’Etat : 2 cas
Structure financière sans subvention ni avance remboursable...
22
Montée en charge de l’activité plus faible
Hypothèses de montée en charge : bâties de manière prudente. Seulement 50% d...
23
Augmentation de la sinistralité et conséquences sur le TRI
Pas de base de données des défaillances historiques de proje...
24
Le modèle retenu est le suivant
25
Participation d'acteurs publics
L'abondement des collectivités territoriales devra se faire dans le respect des règles ...
26
Qualification juridique du fonds au regard du droit des assurances
Une opération d’assurances se définit par quatre cri...
27
Participation d'acteurs publics
Le gisement national de chaleur fatale pouvant être valorisé en France a été estimé à 1...
28
Participation d'acteurs publics
Le cas de base prévoit un montage financier axé sur un apport de fonds propres privés d...
29
Donneurs d’ordre
Bureau d’Etudes Techniques - Mandataire
Cabinet d’Ingénierie Financière
Cabinet d’Analyse des Risques
...
30
MERCI POUR VOTRE
ATTENTION
Heat Exchangers
Design & manufacturing
Faire de la chaleur fatale une ressource
Enjeux techniques et économiques
When inno...
Expertise sur la récupération
de chaleur sur fuméesFondée en 2003
Initialement active sur le
secteur des micro turbines à
...
¨ Depuis 2009 : tests et développements
¤ Etudes multiples
¤ Nombreux bancs de test : clients, Ulg, …
¤ Développement de 3...
Transformer la
chaleur perdue
des fumées
en énergie
renouvelée
Transformer la
chaleur perdue
des fumées
en énergie
renouvelée
Source Transformation
Utilisation
primaire
30-60%
Echappement
Le besoin en énergie renouvelée
La majorité des petits procé...
Source – non
épuisable
Captation /
transformation
Utilisation
primaire
Echappement
- déperditions
Le besoin en énergie ren...
Source -
combustible
Transformation
Utilisation
primaire
Echappement
Le besoin en énergie renouvelée
Source -
combustible
...
Divers enjeux
économiques
¨ L’optimisation du parc existant
¨ Les économies énergétiques
¤ Financières
¤ Environnementales...
Ces
dimensions ne
sont pas
valorisées.
Manque
d’incitants
locaux?
¨ L’optimisation du parc existant
¨ Les économies énergé...
En Wallonie, en 2017, le temps de
retour sur investissement moyen
d’une installation photovoltaïque à
échelle industrielle...
Transformer la
chaleur perdue
des fumées
en énergie
renouvelée
LE soleil LE vent
Pour chacun, 1-2 technologies qui se déclinent en taille selon l’application
Source
T°C
SOx,
HCl…
Nm³/h24/7
Mg/m³
Les fumées industrielles
Les fumées, elles, sont multiples et très diversifiées
¨ Enjeu sur la technologie récupérative:
¤ Suffisamment standard pour répondre au
temps de retour sur investissement et
en...
Transformer la
chaleur perdue
des fumées
en énergie
renouvelée
Chaleur de procédé
Air / Liquide
ORC
La valorisation idéale de la chaleur fatale
Vapeur de procédé ou énergie
Air/Gaz/vape...
Air | Gaz
Vapeur
[T>850°C]
¨ Production d’énergie
¤ Fluide sous pression
¤ Turbine air/vapeur
¨ Intérêts :
¤ Énergie à hau...
Vapeur
¨ Procédés vapeur:
¤ Stérilisation / process
¤ Cogénération (via turbines vapeur)
¨ Intérêts:
¤ Potentiel énergétiq...
Chaleur de
procédé
Air|Liquide
¨ Procédés simples :
¤ Chaudières
¤ Bains de rinçage/dégraissage
¨ Intérêts :
¤ Régulation ...
Chaleur de procédé
Air / Liquide
ORC
Vapeur de procédé ou énergie
Air/Gaz/vapeur -> Énergie
La valorisation idéale de la c...
Transformer la
chaleur perdue
des fumées
en énergie
renouvelée
Une technologie de captation
Dissiper la chaleur ou la récupérer?
Une technologie de captation
Diamètres standards
DN300 | DN500 | DN650 Espace de passage
2mm | 3mm | 5mm
Multi-Fluides sec...
Une technologie de captation
Espacement
5mm ou plus
sur mesure
Gestion point
chaud
Collecteurs
Zoom sur le GAP 65-4-5
Une technologie de captation modulaire
GAP 30-3-2 GAP 50-3-3 GAP 65-4-5
50 kWth à 1,5 MWth
250 Nm³/h 24000 Nm³/h
50 kg
DN3...
Des références variées pour nourrir le
progrès
Clients Industriels Partenariats R&DConcepteurs de
systèmes énergétiques
www.acte-sa.be
Pour toute question ou demande
de renseignements :
aude.bonvissuto@acte-sa.be
0032.4.247.1124
When innovation Acts for savings
‘LORSQUE DEUX FORCES
SONT JOINTES, LEUR
EFFICACITÉ EST DOUBLE’
- ISAAC NEWTON
Conversion de chaleur fatale en électricité :
TURBOSOL, une technologie innovante et
économiquement performante
Patrick BO...
Les enjeux de la valorisation de la chaleur
fatale et le positionnement d’HEVATECH
• Un gisement de l’ordre de 50% de la c...
Marchés ciblés : l’incinération des déchets et de la biomasse, l’industrie et des
groupes électrogènes de puissance,
Europ...
HEVATECH en quelques mots
• Start-up technologique positionnée sur les
technologies, systèmes et produits
permettant de va...
La Technologie de conversion TURBOSOL
Le principe
Concept basé sur la mise en œuvre de 2 composants :
• L’accélérateur dip...
La Technologie de conversion TURBOSOL
Une modélisation complexe
Thèse avec le LEMTA (Co financement ADEME):
Compréhension ...
La Technologie de conversion TURBOSOL
Une modélisation complexe
Evolution de la vitesse de l’huile et de
l’eau dans l’accé...
La Technologie de conversion TURBOSOL
Un prototype représentatif
• Faibles coûts d’investissement et de maintenance
• Machine simple, robuste, non bruyante, facile à implanter et opérer (...
La Technologie de conversion TURBOSOL
Une simplicité de réalisation et une robustesse…
10
…procurant un net avantage écono...
Préfiguration 3D de l’implantation du
module sur l’incinérateur (en vert) :
le module TS (en violet) est installé en
dériv...
Echangeur Partenaire Module TURBOSOL
La Technologie de conversion TURBOSOL
Des avantages uniques
PRES_SOR-PPT-17032016 12
2018-2019
Mise en place d’un atelier
d’assemblage de modules
TURBOSOL
2016 - 2018
Co développement
d’applications/démonstr...
HEVATECH est intéressée…
• Par des co-développements sur des projets concrets
• pour des applications liées à la récupérat...
Contacts
• Patrick BOUCHARD, Président
patrick.bouchard@hevatech.fr
T : +33 (0)4 58 17 17 00
• Marie KERMARREC, Chef de pr...
La récupération d'énergie fatale à l'état
gazeux
Prof. Jaouad Zemmouri
www.terraotherm.com
www.terraosave.com (bientôt)
Li...
• Un	gisement	d’énergie	mais	souvent	
difficile	à	capter
• La	pollution	complique	souvent	la	
capture	de	cette	énergie		:
...
3
Les	techniques	classiques
• Echangeur	gaz/gaz	
• Dimensions	augmentent	rapidement	avec	le	débits
• L’humidité	réduit	for...
Lavage des fumées et récupération d’énergie
Technologies actuelles des scrubbers
4
• Le	taux	d’échange	dépend	de	la	
proba...
• Modélisationdes échangeursdirects
Origines scientifique de TERRAO®
Bubble of	
air	in	water
Drop	in	
the	air
• Nous avons...
TERRAO® : Un échangeur direct innovant
Principe de fonctionnement
7
Entrée air
Tair = 0 to 1000 °C
Sortie air
Tair = Teau
...
TERRAO® brasse l’air et l’eau ensemble pour des échanges thermiques quasi-parfaits.
La technologie TERRAO®
8
L’échangeur T...
Fonctions de l’échangeur
Débits : 100 à 100 000m3/h
9
humidité	absolue	de	l’air	(g/kg)Température de	l’air	(°C)
-50
1000
T...
Réalisations avec DALKIA groupe EDF
Chaufferie gaz 80 MW
0.75 MW récupérée sur
25000m3/h de fumée (20% des fumées)
10
11
Réalisations avec DALKIA groupe EDF
Chaufferie biomasse 9 MW
Récupération de 1.5 MWsur les fumées
Lavage des fumées et récupération d’énergie par
TERRAOSAVE®
§ Grande capacité de lavage des fumées et de récupération d’én...
• TERRAOSAVE utilise l’échangeur TERRAO® pour récupérer
l’énergie thermique contenue dans les fumées à basses et
hautes te...
TERRAOTHERM dans le domaine de traitement de l’air
14
Technology applied to HVAC
Example :Aquatic center in Lillebonne, Normandie
§ Temperatures :
• water : 28 to 30°C
• Air : ...
Technology applied to HVAC
16
Example :Aquatic center in Lillebonne, Normandie
Technology applied to HVAC
§ 660 m2 of ponds
§ 3 Terrao modules for 7,500 m3/h installed
§ Total dehumidification capacity...
Projets	de	Récupération	de	chaleur	fatale	
suivis	par	l’ULg
Waste Heat to	Energy,	le	point	sur	une	filière	à	haut	potentie...
Contenu	de	la	présentation
2
1. Laboratoire	de	thermodynamique
2. Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
3. Fours	de	réchauf...
Laboratoire	de	Thermodynamique
Présentation	générale
3
• Département	d’Aérospatiale	et	Mécanique
• Equipe	d’approx.	30	per...
Laboratoire	de	Thermodynamique
Activités	sur	la	récupération	de	chaleur
4
o Bâtiments
ü Ventilation	(Green+,	SmartPac,	Sil...
Laboratoire	de	Thermodynamique
Activités	sur	la	récupération	de	chaleur
5
Organic Rankine	cycle	(ORC)
La	machine Le	cycle
Laboratoire	de	Thermodynamique
Activités	sur	la	récupération	de	chaleur
6
Source:	Desideri,	2016
Marché	des	ORCs est	en	pl...
Contenu	de	la	présentation
7
1. Laboratoire	de	thermodynamique
2. Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
3. Fours	de	réchauf...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Contexte
8
o Marché	des	bancs	moteurs:	OEM,	fabricants	de	moteurs,	sociétés	de	mainte...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Verrous	technologiques
9
o Température	des	gaz	en	sortie	de	réacteur	peut-être	très	b...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Contributions
10
o Comparaison	par	la	simulation	de	
différentes	techniques	de	récupé...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Contributions
11
o Mise	à	l’essais	et	modélisation	d’un	
prototype	d’échangeur	de	cha...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Contributions
12
o Performances	en	« heat to heat »	(génération	d’eau	chaude):
o Perf...
Bancs	d’essais	moteurs	aéronautiques
Perspectives
13
o Etudier	en	détails	plusieurs	sites	équipés	de	bancs	d’essais.
o Réa...
Contenu	de	la	présentation
14
1. Laboratoire	de	thermodynamique
2. Bancs	d’essais	aéronautiques
3. Fours	de	réchauffage	de...
Fours	de	réchauffage	de	brames
Contexte
15
o Consommation	 en	gaz:	350	kWh	
par	tonne	d’acier	produite.
o Fours	déjà	équip...
Fours	de	réchauffage	de	brames
Verrous	technologiques	et	scientifiques
16
Ø Amont	du	récupérateur:
✔ Important	ΔT:	limitat...
Fours	de	réchauffage	de	brames
Verrous	technologiques
17
o Utilisation	de	caloducs	à	gravité	
(« thermosiphons »)
ü Fluide...
Fours	de	réchauffage	de	brames
Contributions
18
o Dimensionnement	des	caloducs	(prises	en	
compte	limites	sur	les	transfer...
Contenu	de	la	présentation
19
1. Laboratoire	de	thermodynamique
2. Bancs	d’essais	de	moteurs	aéronautiques
3. Fours	de	réc...
Moteurs	à	combustion	interne
Contexte
20
Typical	energy	distribution	 on	a	euro	5	engine
o Réduire	la	consommation	de	carb...
Moteurs	à	combustion	interne
Verrous	technologiques
21
o Choix	du	fluide	+	machine	expansion
o Limitation	sur	le	poids/con...
Moteurs	à	combustion	interne
Contributions
22
Source:	V.	Grelet et	al..	Model	based control	 for	waste heat recovery heat ...
Conclusions	et	perspectives
23
o Les	solutions	techniques	présentées	(en	particulier,	les	ORC)	sont	globalement	
technique...
24
Merci	pour	votre attention!
Nous	remercions	également	la	Région	
wallonne	et	la	Commission	européenne	
pour	le	financem...
Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel | ULG - 14 mars 2017
Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel | ULG - 14 mars 2017
Prochain SlideShare
Chargement dans…5
×

Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel | ULG - 14 mars 2017

513 vues

Publié le

L'événement du 14 mars 2017, fut destiné à mesurer le potentiel de la filière de la récupération de chaleur fatale, que cela soit en Wallonie ou en France, ainsi qu'identifier les technologies permettant sa valorisation. Cet événement a par ailleurs permis d'analyser les difficultés et opportunités de mise en oeuvre d'un projet de récupération dans l'industrie.

Coorganisé par ACTE, TWEED et l'ULG, cet événement s'est également réalisé en partenariat avec les Pôles français Energie2020 et Tenerrdis ; autant de partenaires experts, engagés à activer le déploiement de projets d'optimisation énergétique.

Publié dans : Environnement
  • Soyez le premier à commenter

  • Soyez le premier à aimer ceci

Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel | ULG - 14 mars 2017

  1. 1. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development ULG - 14 mars 2017 Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel
  2. 2. PROGRAMME 2 Première partie : Gisements, obstacles et opportunités • Cluster TWEED, Introduction – Cédric Brüll • Ferest Ing, Etude des potentiels de récupération des énergies fatales dans les Haut de France – Philippe Ferest • ICEDD, Potentiel de l'énergie fatale en Wallonie • Ferest Ing, Obstacles aux projets de récupération de chaleur fatale industrielle, ébauches de solutions : Création d'un fonds assurantiel national - Philippe Ferest
  3. 3. PROGRAMME 3 Deuxième partie : Solutions technologiques - Focus sur quelques acteurs clés belges et français • ACTE, Capter la chaleur fatale dans les fumées industrielles, un enjeu technico-économique – Aude Bonvissuto • Hevatech (Rhône-Alpes), "Conversion de chaleur fatale en électricité: TURBOSOL, une technologie innovante et économiquement performante" - Patrick BOUCHARD, Président d'HEVATECH • TERRAOTHERM, La récupération de l'énergie fatale à l'état gazeux - Prof. Jaouad Zemmouri Directeur R&D • Ulg, projets de chaleur fatale suivis par l'Université de Liège - Vincent Lemort, Ass. Prof. De l'Université de Liège
  4. 4. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development 1 TWEED : Cluster Energie Durable
  5. 5. Qui sommes-nous? 2 Le Cluster TWEED est une organisation wallonne rassemblant les acteurs du secteur de l'énergie durable. Nos secteurs clés :
  6. 6. 3 NEW PORTAL REWALLONIA IN 2016!
  7. 7. Que faisons-nous ? 4 • Mise en réseau • Organisation de groupe-projets • Veille technologique • Soutien technique au montage de projets • Etudes de marché • Promotion locale et internationale • Projets européens
  8. 8. TWEED en quelques chiffres (depuis sa création, mars 2008) • > 100 membres effectifs (payants), dont 85% d’entreprises • Réseau de plus de 350 acteurs technologiques (membres ReWallonia) • Près de 100 networking events • Aide au montage de 25 projets de recherche ou d’investissement dans le secteur « énergie durable » et partenaires de projets wallons (Plan Marshall, DGO4, First Spin-Off,…) ou européens (H2020, Interreg,…) • Présence sur plus d’une vingtaine de salons (EWEA, Intersolar, Husum, EU Biomass Conference,…) et élaboration de plus de 10 missions à l’international • Réalisation de 6 cartographies d'acteurs économiques (Eolien, Solaire PV, Biomasse-énergie, Chaleur verte, Smart Grid, Stockage) • Plus de 50.000 pages visitées par an sur nos sites Web, 12 newsletters par an, veille informative,… • Plus de 15 partenariats : AWEX, Agoria, Energy Technlogy Club, International Cleantech Network, Edora, Apere, pôles et clusters wallons (Mécatech, GreenWin, Cap2020/eco-Construction,…), clusters étrangers (Energie 2020, Tenerrdis, OREEC-Oslo Energy Cluster, Cluster de Energía del País Vasco) 5
  9. 9. Cluster TWEED: Our members 6
  10. 10. TWEED en quelques images
  11. 11. Que faisons-nous? • Mise en réseau des entreprises et autres acteurs des secteurs de l'énergie durable via l'organisation de conférences à thèmes, d'évènements de networking, de conférences, de séminaires, de séances d'information, de visites d'entreprises... • Organisation de groupe-projets qui rassemblent des entreprises aux compétences complémentaires afin de constituer des filières d'entreprises capables d'offrir des solutions globales aux clients dans des projets de taille industrielle • Soutien technique au montage de projets d'investissement et/ou de R&D sur la thématique des énergies durables • La réalisation d'une veille technologique dans le domaine de l'énergie durable • Réalisation d'études de marché et d'analyse économique et technologique sur la thématique de l'énergie durable • Promotion locale et internationale du cluster et de ses membres via l’Agence Wallonne à l’Exportation (AWEx), l’Energy Technology Club (AGORIA) et l’organisation de missions de prospection (Maroc, Pologne, France, Danemark, Norvège, …). • Participation à des projets wallons & européens 8
  12. 12. Cluster Technology of Wallonia Energy, Environment and sustainable Development TWEED Asbl Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium www.clustertweed.be Cédric Brüll Directeur cbrull@clustertweed.be Olivier Ulrici Ingénieur projets oulrici@clustertweed.be Paul Bricout Ingénieur projets pbricout@clustertweed.be Laurent Minguet Président laurent@minguet.be www.clustertweed.be
  13. 13. 1FEREST ING
  14. 14. FEREST ING 2 Inventorier, repérer et caractériser les énergies fatales de la Région Nord Pas de Calais dans le but de les récupérer et de les réutiliser de manière cohérente.
  15. 15. FEREST ING 3 ○ Énergies fatales issues des utilités : énergie perdue sur les compresseurs d’air comprimé, les compresseurs de froid industriel et les pompes à vide (échauffement du fluide + échauffement de l’huile de lubrification) énergie perdue sur les fumées de combustion sur tous types de brûleurs (chaudière eau, chaudière vapeur) énergie perdue sur l’air extrait au niveau des ventilations de locaux sans double flux énergie non valorisée sur les installations issues de cogénérations
  16. 16. FEREST ING 4 ○ Énergies fatales issues des process : énergie de process (réacteurs, fours, autoclaves, stérilisateurs, etc…) évacuée sur tours aéroréfrigérantes, sur aéroréfrigérérants secs, sur cours d’eau ou en mer pertes de vapeur par fuite sur réseau fermé ou non retour des condensats énergie de rayonnement de produits en refroidissement libre (forge, fonderie) énergie issue de fours ou process exothermiques divers extraite directement
  17. 17. FEREST ING 5 ○ Énergies fatales issues des déchets : biogaz actuellement brûlé en torchère UIOM
  18. 18. FEREST ING 6 concerne la plupart des entreprises Énergies fatales CALCUL THEORIQUE - Ratios ne concerne que les entreprises « motivées » Énergies fatales ANALYSE DES DONNEES PRECISES aide à la réalisation des ratios
  19. 19. ○ Envoi questionnaires papiers : 170 ○ Envoi questionnaire + contacts téléphoniques : 250 ○ Visites sites industriels + chiffrage : 8 ○ Retour questionnaires : 46 ○ Taux de retour : 19 % FEREST ING 7
  20. 20. FEREST ING 8 ○ 170 ENTREPRISES GENERENT A ELLES SEULES: ○ ENERGIE FATALE TOTALE REGIONALE (857 entreprises):
  21. 21. FEREST ING 9 ENERGIE FATALE >90°C ENERGIE FATALE 60°C<T<90°C ENERGIE FATALE T<60°C TOTAL Fumées entre 150 et 1500 °C Eau chaude Eau chaude 2 378 GWh 4 GWh 32 643 GWh 35 026 GWh 205 ktep 0,3 ktep 2 807 ktep 3 013 ktep 6,8% 0,01% 93,2% 100,0%
  22. 22. FEREST ING 10 CATEGORIE ENERGIE PERDUE EN GWh Agro-alimentaire 611 Automobile 138 Chimie 3 067 Cimenterie 36 Imprimerie 9 Magasin 1 Papier carton 81 Plastique 28 Santé 5 Textile 9 UIOM 1 590 Verre 132 Métallurgie sidérurgie 5 781 Production d'énergie 23 500 Autre 37 Total général 35 026 Total général en ktep 3 013
  23. 23. FEREST ING 11 BASSIN ENERGIE PERDUE EN GWh EQUIVALENT LOGEMENTS ARRAS 107 4 693 BETHUNE 313 13 919 BOULOGNE SUR MER 8 336 CALAIS 119 5 293 CAMBRAI 70 3 090 DOUAI 54 2 377 DUNKERQUE 6 342 281 613 GRAVELINES 21 780 967 035 LENS 452 20 078 LILLE R T 134 5 932 MAUBEUGE 2 256 100 181 SAINT OMER 171 7 611 VALENCIENNES 1 339 59 433 Autres 1 882 83 574 TOTAL 35 026 1 555 137
  24. 24. Récupération sur les utilités : ○ chauffage d’ateliers ou de bureaux ○ production d’eau chaude sanitaire ○ réchauffage de bâche alimentaire en entrée de chaudières eau chaude et vapeur ○ préchauffage d’air comburant en entrée de brûleurs de chaudières ○ double flux ○ station de méthanisation et production d’énergies (électrique et thermique) FEREST ING 12
  25. 25. Récupération sur les process : ○ production d’eau chaude process ○ production d’eau pour le nettoyage en place (NEP) ○ maintien de bains et cuves de process à température ○ séchage de produits ○ préchauffage d’air de fours ou de tunnels FEREST ING 13
  26. 26. Recensement géographique et quantification des besoins des consommateurs potentiels : ○ Hôpitaux ○ Réseaux de chaleur ○ ZAC et ZI existantes et futures ○ Industries Sources : DREAL, AMORCE, Opérateurs énergétiques et références en interne FEREST ING 14
  27. 27. Quelques exemples réalisés ou en cours : ○ AQUANORD ○ DK6 ○ Réseau de Chaleur CUD ○ TERMINAL METHANIER ○ ARCELOR/CC Desvres Samer (Réseau de chaleur) ○ UIOM Maubeuge, Halluin … ○ RIO TINTO FEREST ING 15
  28. 28. ○ Consommation énergétique régionale en 2009 ( source AXENNE, SRCAE) : Dont part industries (49 %) : FEREST ING 16
  29. 29. Objectif régional de 12% d’Energie Renouvelable en 2020 : Réalisé régional en 2008 : FEREST ING 17
  30. 30. Gisement quantifié d’énergie fatale totale: FEREST ING 18
  31. 31. FEREST ING 19 Dont chaleur fatale à haute température (la plus intéressante) :
  32. 32. FEREST ING 20
  33. 33. ○ Un gisement d’énergie fatale considérable, géographiquement concentré sur quelques zones, et techniquement récupérable ○ Certains industriels sont très intéressés par cette démarche d’écologie industrielle, et prêts à pousser plus loin les études ○ La question des investissements reste prédominante. Le recours à des exploitants privés du secteur de l’énergie pour porter les investissements peut être dans certains cas une solution. FEREST ING 21
  34. 34. ○ Création d’un fonds de garantie national pour palier les aléas d’activité industrielle ○ Renforcement des liens entre public et privé pour pérennisation du secteur industriel local ○ Une opportunité d’amélioration de la rentabilité des sites industriels ○ Une opportunité d’amélioration du bilan environnemental des industriels ( traitement des fumées, quotas CO2) FEREST ING 22
  35. 35. 23 FEREST ING. 20, rue de la Halle 59000 LILLE Tél: 03 20 13 13 32 Fax: 03 20 13 19 82 contact@ferest-ing.fr www.ferest-ing.fr
  36. 36. 24 MERCI POUR VOTRE ATTENTION
  37. 37. Directive efficacité énergétique 2012/27 – Art 14
  38. 38. ICEDD - PwC Objectifs de la mission JAN 2012 – JAN 2013 L’article 14 (§ 1er) impose aux Etats membres, pour le 31 décembre 2015, de réaliser « une évaluation complète du potentiel pour l’application de la cogénération à haut rendement et de réseaux efficaces de chaleur et de froid » Transposer l’article 14 de la Directive 2012/27/UE, Slide 2 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  39. 39. ICEDD - PwC Présentation de l’approche Slide 3 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017 Tâche 1 – Besoins et offres en chaleur Tâche 2 – Besoins et offres en froid Tâche 3 – Potentiel technique Tâche 4 – Analyse coûts-avantages territoriale Tâche 5 – Potentiel économique Tâche 6 – Stratégie de développement des potentiels économiques • Déterminer le potentiel technique • de la cogénération de qualité; • des énergies fatales; • des réseaux efficaces de chaleur et de froid. • Déterminer les économies d’énergie primaire; • Déterminer les évolutions probables de ces potentiels. • Déterminer le potentiel économique • de la cogénération; • des énergies fatales ; • des réseaux de chaleur et de froid. • Déterminer l’évolution probable de ces potentiels et de l’économie d’énergie primaire aux horizons 2020, 2030 et 2050.
  40. 40. ICEDD - PwC Potentiel des énergies fatales à haute température Slide 4 ORC et la récupération de chaleur fatale pour la production d’électricité Sources : Bilan énergétique wallon 2012 et cahiers techniques sectoriels http://energie.wallonie.be/fr/cahier-technique-recuperation-de- chaleur-fatale-pour-la-production-d-electricite-dans-l-industrie-et- applications-en-ene.html?IDC=8049&IDD=115266 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  41. 41. ICEDD - PwC Slide 5 • Technologie utilisée : ORC (Organic Rankine Cycle) • Permet de générer de l’électricité à partir de source de chaleur à basse et moyenne température Estimation du potentiel technique : Waste Heat to Energy – 14 mars 2017 en GWh PCI PART Chaleur récupéréeBranche industrie Consommation de combustible Offre chaleur fatale Sidérurgie 3 704,2 246,0 6,6% Non Ferreux 128,5 0,0 0,0% Chimie 5 634,3 828,5 14,7% Mineraux Non Metalliques 12 555,9 1 245,7 9,9% Alimentation 3 554,2 7,8 0,2% Textile 129,6 0,0 0,0% Papier 3 056,8 0,0 0,0% Fabrications Métalliques 928,7 3,1 0,3% Autres Industries 1 212,1 0,0 0,0% TOTAL INDUSTRIE 30 904,2 2 331,2 7,5% Potentiel des énergies fatales à haute température
  42. 42. ICEDD - PwC Potentiel des énergies fatales à haute température Slide 6 • Point de départ: le potentiel technique des énergies fatales à haute température: plusieurs scénarios possibles Evolution probable du potentiel : Horizon: 2030 Scénario « statu quo » utilisé pour le potentiel économique car approche bottom-up en GWh Scénario (-30%) Scénario 2000-2012 Scénario 2010-2012 Scénario 1990-2012 Scénario statu quo Scénario (+30%) SIDERURGIE 172,2 0,0 0,0 0,0 246,0 319,8 NON FERREUX 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 CHIMIE 580,0 602,9 735,3 1000,0 828,5 1077,1 MINERAUX NON METALLIQUES 872,0 883,0 1051,7 1150,9 1245,7 1619,4 ALIMENTATION 5,5 10,1 2,2 9,0 7,8 10,2 TEXTILE 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 PAPIER 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 FABRICATIONS METALLIQUES 2,2 2,0 0,3 2,0 3,1 4,1 AUTRES INDUSTRIES 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 TOTAL INDUSTRIE 1631,9 1498,1 1789,5 2161,9 2331,2 3030,6 Evolution p.r. au statu quo 70% 64% 77% 93% 100% 130% Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  43. 43. ICEDD - PwC Potentiel des énergies fatales à haute température Slide 7 • Caractéristiques économiques des ORC: Les coûts d’investissement des ORC pour la récupération de chaleur fatale sont particulièrement variables et dépendent fortement des applications concernées. La qualité et la quantité de l’énergie disponible vont déterminer en grande partie la taille et donc le coût des échangeurs de récupération. Les coûts spécifiques varient de 1000 €/kW pour les installations de plusieurs mégawatts, à 3000 €/kW pour celles de quelques centaines de kW. A cela s’ajoute les coûts d’installation qui représentent à priori 50 % du coût de l’ORC (valeur issue de la bibliographie). Au final, le coût spécifique d’un ORC se situe donc dans une fourchette de 1500 €/kW à 4500 €/kW. Attention toutefois que, en pratique, les coûts d’installation peuvent être nettement plus importants car fortement dépendant du site au niveau du génie civil, des connexions hydrauliques et électriques etc… » Estimation du potentiel économique Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  44. 44. ICEDD - PwC Potentiel des énergies fatales à haute température Estimation du potentiel économique : Approche bottom-up: Potentiel technique énergie haute température = 2 331 GWh Pot. économique à 2 ans est nul (0%) Hypothèses: TRS < 2 ans, CV= 0€, sans subside Slide 8 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017 2331 GWh 765 GWh 1870 GWh
  45. 45. ICEDD - PwC Potentiel des énergies fatales à basse température Le point de départ a été l’étude: EDF R&D, The Low Temperature Heat Recovery in Industry: Which Potential and How to Access It?, 2011 Cette étude analyse le potentiel technico-économique de la récupération de chaleur (haute et basse température 60° - 200°) dans l’industrie française. Nous avons focalisé notre attention sur le potentiel technique à basse température (càd < 100°) pour lequel des applications chaleur-chaleur (PAC) peuvent être envisagées. Hypothèses: mêmes demandes de chaleur, potentiels, applications, etc, en France et en Wallonie Slide 9 Méthodologie (application chaleur-chaleur) : 60-69°C 70-79°C 80-89°C 90-99°C 100-119°C 120-139°C Chimie organique 0,19% 0,07% 0,13% 0,07% 0,26% 0,13% Agro-alimentaire 0,81% 1,54% 0,68% 0,98% 1,18% 0,85% Sidérurgie 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% Matériaux non-métalliques 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% 0,00% papier-carton 0,08% 0,00% 0,27% 0,24% 0,37% 0,16% Autres 0,44% 0,24% 0,40% 0,16% 0,20% 0,04% Potentiel récupération de chaleur fatale simplifié en France : proportion des consommations industrielles Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  46. 46. ICEDD - PwC Le potentiel des énergies fatales à basse température Slide 10 Estimation du potentiel technique : Waste Heat to Energy – 14 mars 2017 60-69°C 70-79°C 80-89°C 90-99°C Total <100°C Chimie-organique 20,0 8,0 14,0 8,0 50,0 Agro-alimentaire 38,0 72,1 31,7 45,9 187,7 Sidérurgie 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 Matériaux non-métalliques 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 papier-carton 3,0 0,0 10,1 9,1 22,1 Autres 17,4 5,7 9,6 3,8 36,5 Total du potentiel en chaleur à basse t° 296,4 GWh,2012 GWhGWh
  47. 47. ICEDD - PwC Le potentiel des énergies fatales à basse température Un potentiel économique a été calculé comme la somme des installations qui pourraient être réalisées compte tenu des coûts d’investissement, des coûts opérationnels et des gains d’énergie. Seules les installations avec un TRS < 2 ans ont été retenues. Pour le calcul du potentiel technique et économique wallon, nous avons calculé des ratios potentiel technique et économique sur base des consommations de combustible du secteur français. Ensuite, nous avons multiplié ces ratios par les consommations correspondantes du secteur wallon. Hypothèses: - Mêmes demandes de chaleur, potentiels, applications, etc, en France et en Wallonie - Mêmes coûts d’investissements en France et en Wallonie - Nous avons corrigé les résultats pour tenir compte du différentiel de prix du gaz et de l’électricité en France et en Belgique (nous avons utilisé les données Eurostat belge) Nous ne connaissons pas dans les détails ni la répartition du potentiel technique par activité industrielle ni les différentes applications dans chaque secteur. Le calcul du potentiel économique se fera donc par un approche top-down via littérature: ➢ DECC, The potential for recovering and using surplus heat from industry, 2014 ➢ EDF R&D, The Low Temperature Heat Recovery in Industry: Which Potential and How to Access It?, 2011 ➢ IEA Heat Pump Programme, Annex 35: Application of Industrial Heat Pumps, 2014 Slide 11 Estimation du potentiel économique : Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  48. 48. ICEDD - PwC Le potentiel des énergies fatales à basse température Slide 12 Estimation du potentiel économique : 60-69°C 70-79°C 80-89°C 90-99°C GWh/an Chimie organique 13,00 2,00 8,00 1,00 24,00 Agro-alimentaire 8,71 24,56 11,88 14,26 56,44 Sidérurgie 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Matériaux non-métalliques 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 papier-carton 2,01 0,00 4,03 7,04 7,19 Autres 0,00 0,00 3,66 1,83 5,49 93,12 Potentiel de récupération en Wallonie proportion du total des consommations industrielles 0,2% 60-69°C 70-79°C 80-89°C 90-99°C total Chimie organique 65% 25% 57% 13% 48% Agro-alimentaire 22% 32% 36% 29% 30% Sidérurgie - - - - - Matériaux non-métalliques - - - - - papier-carton 37% 0% 22% 43% 33% Autres 0% 0% 38% 48% 15% Total 31% % du potentiel technique Potentiel économique GWh/an Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  49. 49. ICEDD - PwC Potentiel économique de la chaleur fatale Estimation du potentiel économique : 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 GWh/an Pot. technique total 90-99°C 80-89°C 70-79°C 60-69°C Approche top-down: Potentiel technique énergie basse température = 296 GWh Pot. économique = 93 GWh (31%) Hypothèses: TRS < 2 ans, CV= 0€, sans subside Slide 13 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017
  50. 50. ICEDD - PwC Slide 14 Waste Heat to Energy – 14 mars 2017 Potentiel technico économique de la chaleur fatale en Wallonie, 2012 Synthèse : Branche industrie Conso totale (hors non énergétique) Conso totale combustible Offre chaleur fatale (t°>100°C) Offre chaleur fatale (t°<100°C) Offre chaleur fatale totale en %/comb Potentiel Economique En % comb [GWh] [GWh] [GWh] [GWh] [GWh] % [GWh] % Siderurgie 6 250 3 704 246 0 246 6,6% 0 0,00% Non Ferreux 201 129 0 0 0 0,0% 0,00% Chimie 8 629 5 634 829 50 879 15,6% 24 0,43% Mineraux Non Metalliques 14 461 12 556 1 246 0 1 246 9,9% 0 0,00% Alimentation 4 700 3 554 8 188 196 5,5% 56 1,59% Textile 279 130 0 0 0 0,0% 0,00% Papier 3 785 3 057 0 22 22 0,7% 7 0,24% Fabrications Metalliques 1 531 929 3 0 3 0,3% 0,00% Autres Industries 1 795 1 212 0 36 36 3,0% 5 0,45% TOTAL INDUSTRIE 41 630 30 904 2 331 296 2 628 8,5% 93 0,30%
  51. 51. Merci de votre attention Pascal Simus Equipe Bilan énergétique Project manager +32 (0)81 25 04 80 Pascal,simus@icedd,be
  52. 52. ETUDE POUR LA CRÉATION D’UN FONDS DE GARANTIE CONTRE LE RISQUE INDUSTRIEL DANS LES PROJETS DE VALORISATION DE CHALEUR FATALE 1
  53. 53. Contexte de l’étude Enjeux et objectifs de l’étude Méthodologie Synthèse des entretiens avec les industriels Synthèse des entretiens avec les institutions financières Benchmarking international Benchmarking France sur des fonds analogues Extrapolation à la région Hauts de France et au territoire national Principes généraux de fonctionnement du fonds Business model du fonds Structuration financière du fonds Structuration juridique du fonds Conclusion 2
  54. 54. Le Pôle d’Excellence Régional Energie 2020 a proposé en 2015 à l’ADEME Nord-Pas-de - Calais de lancer une étude de faisabilité sur la création d’un fonds assurantiel pour couvrir le risque de défaut d’un industriel dans des projets de valorisation de la chaleur fatale. Nombre de projets sur différentes plaques industrielles de la région n’aboutissent pas en raison de la difficulté pour les opérateurs-investisseurs à obtenir la garantie de la maison- mère de l’un ou l’autre industriel concerné. La question est portée depuis plusieurs années par les industriels et les opérateurs de services énergétiques. L’ADEME Nord Pas de Calais a accepté de financer cette étude conjointement avec la Région Nord Pas de Calais dans le cadre du FRAME et l’a intégré dans le programme de travail du Protocole de Partenariat « Démonstrateur récupération et valorisation de la chaleur fatale industrielle » signé en novembre 2015 entre MM. B Lechevin, président de l’ADEME et M P Vergriete, Président de la Communauté Urbaine de Dunkerque. Le Pôle d’Excellence Régional Energie 2020 a missionné après appel d’offres la société FEREST ING. pour mener l’étude. Celui-ci a créé un consortium constitué de FINANCE CONSULT, TECHNOPOLIS, LUCITECH et du cabinet juridique CORNET VINCENT SEGUREL. L’étude a fait l’objet d’une communication finale le 5 janvier 2017 à l’ADEME Hauts de France à Douai. 3
  55. 55. Enjeux Gisement d’énergie fatale récupérable très significatif sur le territoire français 51 TWh (T° > 100 °C), Interfaçage possible avec les réseaux de chaleur, Incitation à monter des projets de récupération d’énergie fatale d’origine industrielle pour contribuer à la réalisation des objectifs des Schémas Régionaux Climat Air Energie (SRCAE), Outil complémentaire au Fonds Chaleur de l’ADEME et aux autres financements possibles. Objectif principal Venir en dernier recours derrière les autres solutions existantes : commerciales, contractuelles, et d’assurance pour ne couvrir que le risque résiduel du défaut d’un industriel. 4
  56. 56. 5 Récupération de chaleur fatale d’un industriel vers un ou plusieurs autres industriels : C’est ici l’investisseur-opérateur qui cherche à se prémunir de la défection d’un client industriel ou d’un fournisseur industriel (livraison ou collecte de chaleur). Récupération de chaleur fatale pour un réseau de chaleur : C’est ici le réseau de chaleur qui est intéressé par une garantie du risque industriel qu’il prend avec son fournisseur. Récupération de chaleur fatale sur un site industriel pour le bénéfice propre de l’industriel : C’est ici l’opérateur-investisseur qui souhaite se prémunir du risque de défection de son client industriel chez qui il réalise l’investissement. Défection d’un client sur un réseau de chaleur se fournissant en partie en énergies fatales : C’est là encore l’opérateur du réseau qui cherche à couvrir le risque de défaillance d’un de ses clients industriels. Flux d’énergie Acteurs: industrie , réseau de chaleur , autre
  57. 57. 6 L’étude cherche à Caractériser la notion de risque industriel : investissements, rentabilité du projet, fiabilité des acteurs dans le temps,…, Tirer les avantages d’un périmètre géographique national (mutualisation des risques, montée en régime rapide du fonds), Définir les montants à garantir, la durée de couverture, les modalités de déclenchement de la garantie, Définir les règles de structuration et de gestion du fonds. Pour ce faire Sélection de 14 projets types en Région Hauts de France en tenant compte de la diversité des projets (privé/public, industrie/collectivités territoriales, réseau de chaleur, UIOM, etc.), selon 4 typologies étudiées de récupération de chaleur fatale, Étude de risque, Entretiens individuels, Estimation des montants à couvrir, Extrapolation à la maille nationale. Simulation des mécanismes de couverture possible et ingénierie financière et juridique
  58. 58. 7 Analyse de risques Les risques sont globalement répartis entre les acteurs parties prenantes d’un projet de valorisation de chaleur fatale, avec un niveau supérieur pour les opérateurs réseau, Le risque principal à couvrir est la variation temporaire ou permanente, partielle ou totale, de l’énergie disponible chez le(s) producteur(s) ou de la demande chez le(s) consommateur(s), La durée du contrat, associée à la fluctuation tarifaire d’autres énergies en concurrence avec la chaleur fatale, est également un risque important, Peu de risques portent sur les aspects techniques : les technologies utilisées pour la captation et la valorisation de la chaleur fatale sont jugées fiables et ayant fait leurs preuves, Dans certains cas, les projets ont échoué pour des risques administratifs ou fiscaux (ex. : quotas de CO2). Couverture usuelle des risques En raison de la faible visibilité sur leurs marchés, les industriels établissent généralement des contrats d’approvisionnement d’une durée inférieure au temps de remboursement des investissements.
  59. 59. 8 Entretiens avec des investisseurs privés et publics, type BPI, BEI, CDC et CGI. Ceux-ci ont manifesté un intérêt sur les points suivants Effet levier sur les fonds publics par le fonds plus important que lors d’un financement direct, Diversification du mode d’intervention de ces acteurs qui se limitent aujourd’hui à des financements directs ou des prises de participation (sociétés de projet), Possibilité d’intervenir à des conditions semblables aux conditions de marché et d’être considérés comme des investisseurs privés. Ceux-ci ont formulé les conditions suivantes Une part majoritaire d’investisseurs privés est souhaitée au tour de table et ainsi faciliter les interventions en avances remboursables, Pour certains investisseurs, une des conditions préalables d’intervention est le fait que l’outil ne soit pas considéré comme une aide d’Etat, Nécessité de fournir aux investisseurs publics une meilleure vision de la structure opérationnelle du futur Fonds : structure opérationnelle à définir plus précisément.
  60. 60. 9 Il n’existe pas de fonds portant spécifiquement sur les projets de valorisation de la chaleur fatale. Les fonds intervenant dans le domaine des énergies renouvelables et de l’efficacité énergétique le font majoritairement dans les pays en développement, avec souvent le concours de bailleurs internationaux. On les trouve aux Etats Unis, Inde, Chine, Brésil, Thaïlande, Bulgarie, Moldavie, Lituanie. Ils présentent les caractéristiques suivantes Durée de vie variable, Existence d’un plafond de montant garanti, Couverture partielle du risque par le fonds de garantie, Coût du dispositif supporté partiellement ou totalement par le bénéficiaire, Certains fonds couvrent uniquement le tiers-financeur, Mise en place de frais de candidature pour réduire le nombre de « mauvais » projets, qui ont de forts risques d’échouer.
  61. 61. 10 Comparatif réalisé par rapport à des Fonds de Garantie existants FINORPA, GEODEEP, AQUAPAC, Fonds Géothermique pour la Chaleur (terminé depuis 2015 – 20 ans d’activité). Eléments essentiels à retenir de ces Fonds Homogénéité des sinistralités : autour de 10%, Prime d’adhésion au moment de la signature du contrat de couverture, La garantie porte sur le montant non amorti des investissements, les recettes annexes ou le TRI, Participation publique pour soutenir les fonds de garantie, Mécanisme de royalties pour améliorer les conditions commerciales et sécuriser la structure financière des fonds.
  62. 62. 11 Les 14 échantillons analysés ont été extrapolés à la maille de la Région Hauts-de-France et au territoire français à partir de différentes études régionales de gisements de chaleur fatale réalisées par l’ADEME et d’un certain nombre de coefficients correcteurs. Volume estimé des gisements mobilisables par le Fonds de Garantie :
  63. 63. 12 Montant de projets réalisés bien supérieur aux montants injectés par le fonds Par exemple, le fonds Géothermie de Chaleur géré par la SAF-Environnement observe sur ses opérations un effet de levier de l’ordre de x25, c’est-à-dire que pour 1 € injecté dans le fonds, 25 € d’investissements sont déployés sur des projets de géothermie.
  64. 64. 13 Seront éligibles à la souscription au Fonds de Garantie Industriel(s) producteur(s), Industriel(s) consommateur(s), Opérateur énergétique, Collectivité locale, Gestionnaire de CVE, Tiers investisseurs. La garantie proposée par le fonds n’interviendra qu'après épuisement de toutes les assurances en vigueur existantes souscrites par l'assuré ou dont il bénéficie, et de tous les recours possibles liés aux clauses contractuelles liant les différents acteurs du projet de récupération d’énergie fatale.
  65. 65. 14 Couverture et sinistralité des risques : Deux scénarii de couvertures possibles Scénario 1 : Remboursement des montants non amortis des investissements, L’hypothèse de couverture du montant non amorti des investissements est de 50%. Scénario 2 : Remboursement des montants non amortis des investissements ainsi que des pertes d’exploitation (défaillance partielle). Le montant couvert supplémentaire correspond à 10% du chiffre d’affaire annuel Le scénario 1 est à privilégier car La prise de risque supplémentaire pèse dans le montage car les limites acceptables en termes de primes et royalties sont atteintes L’effet de levier est diminué, c’est-à-dire qu’à périmètre égal de projets d’énergie fatale, il faut des injections de capital plus importantes au sein du fonds de garantie Le couple risque/retour associé à ce produit de garantie n’est pas suffisamment attractif pour apporter une valeur économique additionnelle (ou même neutre) au fonds de garantie. L’analyse des risques n’a pas mise en évidence le caractère « facteur déclencheur » de cette couverture.
  66. 66. 15 Sinistralité attendue La sinistralité moyenne attendue, toutes typologies de projet confondues, est de 10%. Primes d’adhésion envisagées Garantie sur montant non amorti : 5% maximum du montant couvert quelle que soit la typologie de projets, Garantie sur perte d’exploitation : 5% maximum du montant couvert quelle que soit la typologie de projets. Royalties envisagées pour les projets qui n’ont pas subi de sinistralité 5% de la chaleur vendue pour une couverture de garantie uniquement sur les montants investis, 7% de la chaleur vendue si la couverture proposée est étendue à une garantie sur perte d’exploitation.
  67. 67. 16 Deux phases opérationnelles du Fonds de Garantie Une phase initiale risquée avec un Fonds de Garantie en période d’amorçage et des flux de trésorerie instables (en fonction des sinistres avérés), Une seconde phase moins risquée où les royalties perçues permettent de stabiliser les flux de trésorerie rentrants et ce, même après couverture des sinistres, avec par voie de conséquence une visibilité accrue sur la rémunération des fonds propres.
  68. 68. 17 Montée en charge du fonds Hypothèse retenue :sur un horizon de 10 ans : la moitié du potentiel des projets progressivement couverte par le Fonds de Garantie, soit un investissement cumulé de 400 M€. Cette hypothèse se place dans la perspective d’une cotisation au Fonds de Garantie rendue obligatoire à tout projet subventionné par l’ADEME (notamment via le Fonds Chaleur).
  69. 69. 18 5,40% 1,02 10,85 000 k€ 900 k€ 600 k€ 0% 20% 40% 60% 80% 100% 1-janv.-18 1-nov.-18 1-sept.-19 1-juil.-20 1-mai-21 1-mars-22 1-janv.-23 1-nov.-23 1-sept.-24 1-juil.-25 1-mai-26 1-mars-27 1-janv.-28 1-nov.-28 1-sept.-29 1-juil.-30 1-mai-31 1-mars-32 1-janv.-33 1-nov.-33 1-sept.-34 1-juil.-35 1-mai-36 1-mars-37 évolution du ratio prudentiel 120 000 k€ 140 000 k€ 160 000 k€ Stocks en risque et trésoreriedisponible Trésorerie disponible Stock en risque Ratio prudentiel Un niveau prudentiel de capitalisation du fonds consisterait à constituer un volume de trésorerie tel qu’il pourrait couvrir un pourcentage raisonnable de ce risque maximal Il a été choisi d’adopter une approche de gestion du risque conservatrice avec un ratio prudentiel de 25%, soit de l’ordre de 2,5x le taux de sinistralité attendu (10%). Résultats du cas « couverture des montants non amortis » (cas de base) nitiale de fonds - facteurs de solvabilité atio de couverture fond/risque maximal 25% TRI actionnaire 12,2% Ratio prudentiel minimum 25,40% Indicateur ratio actuel / ratio cible 1,02 Distrib. de div.? NON Levier sur la filière 10,85 obal 100% 38 000 k€ cial 5% 1 900 k€ ns 20% 7 600 k€ r des apports 01/01/2018 10% 760 k€ 01/01/2019 10% 760 k€ 01/01/2020 20% 1 520 k€ 01/01/2022 60% 4 560 k€ emboursables 25% 9 500 k€ r des apports calendrier des remb. 01/01/2018 0% k€ 01/01/2028 20% 01/01/2019 10% 950 k€ 01/01/2029 20% 01/01/2020 30% 2 850 k€ 01/01/2030 20% 01/01/2022 60% 5 700 k€ 01/01/2031 40% tial FP privés 50% 19 000 k€ r des apports calendrier des remb. 01/01/2018 10% 1 900 k€ 01/01/2026 100% 01/01/2019 10% 1 900 k€ 01/01/2020 40% 7 600 k€ Taux 8,00% dette bancaire 19 000 k€ 01/01/2022 40% 7 600 k€ calendrier des apports maturité 01/01/2026 100% 01/01/2032 Taux 5,00% durée 6,00 0% 20% 40% 60% 80% 100% 1-janv.-18 1-nov.-18 1-sept.-19 1-juil.-20 1-mai-21 1-mars-22 1-janv.-23 1-nov.-23 1-sept.-24 1-juil.-25 1-mai-26 1-mars-27 1-janv.-28 1-nov.-28 1-sept.-29 1-juil.-30 1-mai-31 1-mars-32 1-janv.-33 1-nov.-33 1-sept.-34 1-juil.-35 1-mai-36 1-mars-37 évolution du ratio prudentiel 0 k€ 20 000 k€ 40 000 k€ 60 000 k€ 80 000 k€ 100 000 k€ 120 000 k€ 140 000 k€ 160 000 k€ 1-janv.-18 1-déc.-18 1-nov.-19 1-oct.-20 1-sept.-21 1-août-22 1-juil.-23 1-juin-24 1-mai-25 1-avr.-26 1-mars-27 1-févr.-28 1-janv.-29 1-déc.-29 1-nov.-30 1-oct.-31 1-sept.-32 1-août-33 1-juil.-34 1-juin-35 1-mai-36 1-avr.-37 Stocks en risque et trésoreriedisponible Trésorerie disponible Stock en risque
  70. 70. 19 Apport en capital Le cas de base prévoit un montage financier axé sur un apport de fonds propres privés de 55% et de fonds publics à hauteur de 45% des besoins sous forme de subventions et d’avances remboursables Les apports publics (hormis les subventions) sont remboursés aux financeurs publics plusieurs années après, avec la possibilité d’une rémunération inférieure au marché (considérée nulle dans l’analyse) Les apports privés sont rémunérés au TRI actionnaire de 12% en adéquation avec les attentes du marché, et ne sont donc pas pari passu avec les apports publics (problématique d’aide d’Etat). Trésorerie du fonds Un apport total de 38 M€ est nécessaire dans le cas d’une garantie uniquement des montants non amortis (Scénario 1), Un apport total de 43 M€ est nécessaire dans le cas d’une garantie des montants non amortis complétée par la garantie perte d’exploitation (Scénario 2). Pour mémoire, le Scénario 1 est privilégié, la prise de risque supplémentaire prévu au scénario 2 pesant dans le montage
  71. 71. 20
  72. 72. 21 Intérêt : échapper à la problématique d’aide d’Etat : 2 cas Structure financière sans subvention ni avance remboursable, 100% fonds propres Les apports publics sont constitués de 100% de fonds propres provenant aussi bien d’apports publics que privés et seront rémunérés pari passu à un taux commun : le TRI actionnaire, l’effet de levier financier produit par les subventions et avances remboursables disparait et le TRI tombe à 6,5% contre 12% précédemment, jugé trop peu attractif pour des investisseurs privés Structure financière sans subvention ni avance remboursable, 50% fonds propres privés et 50% dettes publiques rémunérées au taux du marché La rémunération de la dette apportée par les prêteurs publics étant fixée au taux du marché (taux qu’appliquerait un prêteur privé), la qualification d’aide d’Etat peut être exclue. L’effet de levier financier introduit permet d’élever le TRI actionnaire à 8% bien que Les investisseurs auront une appétence réduite (ou exigeront un TRI plus élevé en contrepartie) concernant le risque associé à cet effet de levier financier
  73. 73. 22 Montée en charge de l’activité plus faible Hypothèses de montée en charge : bâties de manière prudente. Seulement 50% du potentiel des projets est atteint par le fonds de garantie à horizon 10 ans, Un scénario dégradé de -20% sur le nombre de projets concernés sur un horizon 10 ans entraîne un effet de levier moindre : x 8,64 au lieu de x 10,85 et un TRI moins attractif de 11% au lieu de 12%, Cette faible variation du TRI (baisse du volume de projets de -20%) témoigne de la résistance du montage. Baisse des estimations d’adhésion Le Fonds de Garantie Base se place dans la perspective d’une cotisation rendue obligatoire à tous projets subventionnés par l’ADEME, notamment via le Fonds Chaleur, Si cette hypothèse impossible : baisse significative du nombre de cotisants estimée à 40% du volume de projets par rapport au scénario de base, Un effet de levier moindre : x 6,75 au lieu de x 10,85, Et un TRI moins attractif de 10% au lieu de 12% initialement prévu, Le profil de rentabilité s’en trouverait érodé mais reste globalement résistant.
  74. 74. 23 Augmentation de la sinistralité et conséquences sur le TRI Pas de base de données des défaillances historiques de projets de valorisation d’énergie fatale : probabilité des sinistralités établies sur la base d’une approche de benchmark + notre expertise technique, Sinistralité moyenne prise en compte : 10%, soit 1 projet sur 10 faisant défaillance, En augmentant les probabilités de sinistralité pour arriver à une sinistralité moyenne de 20%, le montage voit alors son efficacité et sa rentabilité baisser, ce qui se manifeste respectivement par : Une capitalisation plus importante (nécessaire pour faire face à ce risque accru) à hauteur de 41 M€ (soit +8%), Et un TRI moins attractif de 10% au lieu de 12% initialement prévu.
  75. 75. 24 Le modèle retenu est le suivant
  76. 76. 25 Participation d'acteurs publics L'abondement des collectivités territoriales devra se faire dans le respect des règles de participations des collectivités à des sociétés commerciales, Sachant que les collectivités ne peuvent être contraintes par les organes de la société porteuse du fonds de faire de nouveaux apports en cas de difficulté financière, Le financement FEDER nécessite un fléchage des sommes allouées et apporte une grande complexité dans la gestion du fonds de garantie. Forme sociale La société par actions simplifiée apparaît la forme sociale la plus adaptée et la plu souple pour porter le fonds.
  77. 77. 26 Qualification juridique du fonds au regard du droit des assurances Une opération d’assurances se définit par quatre critères fondamentaux : la couverture d’un risque, le versement d’une prime, la réalisation d’un sinistre, la mutualisation du risque. Au cas présent, le risque de qualification du Fonds de garantie en société d’assurances est donc important, la sécurité juridique impose que le projet de création du Fonds soit soumis pour avis préalable à l’ACPR. Respect de la règlementation des aides d'État La structuration public-privé 50/50 en pari passu permet d'échapper à la qualification des prises de participation publiques au fonds comme aides d'État.
  78. 78. 27 Participation d'acteurs publics Le gisement national de chaleur fatale pouvant être valorisé en France a été estimé à 14,9 TWh pour un investissement de l’ordre de 784 M€.HT; cela représente environ 8 000 emplois créés ou maintenus auxquels il convient d’ajouter les emplois liés aux opérations de maintenance et d’exploitation des nouvelles installations, L’effet de levier produit sur la filière par un mécanisme de fonds de garantie permet de le démarquer par rapport à des initiatives traditionnelles axées sur des prises de participations directes aux projets ou des subventions, La couverture de garantie proposée devra être axée en priorité sur une couverture du montant non amorti des investissements du cotisant, La participation du Fonds aux résultats des projets à succès via un mécanisme de royalties est essentielle pour assurer un montage robuste et rentable, La masse critique de projets cotisants au Fonds de Garantie ne sera atteinte qu’à l’échelon national,
  79. 79. 28 Participation d'acteurs publics Le cas de base prévoit un montage financier axé sur un apport de fonds propres privés de 55% et de fonds publics à hauteur de 45% des besoins sous forme de subventions et d’avances remboursables proposant un TRI actionnaire en adéquation avec les attentes du marché (12%) mais présentant par ailleurs un risque de qualification d’aides d’Etat Un montage alternatif autour d’apports publics et privés en fonds propres rémunérés pari passu éviterait la qualification d’aide d’Etat mais proposerait une rentabilité relativement faible (TRI de l’ordre de 6,5%), avec pour conséquence un univers d’investisseurs privés intéressés à une participation au fonds très restreint, Un montage intermédiaire avec des apports publics sous forme de prêt avec taux d’intérêt à niveau de marché plutôt que des subventions et avances remboursables, pourrait être envisagé. Il permettrait un TRI de l’ordre de 8% ce qui pourrait être plus acceptable pour l’attractivité du Fonds, bien que les investisseurs auront une appétence réduite concernant le risque associé à l’effet de levier financier introduit L’intérêt d’un tel Fonds de Garantie ne pourra être qu’amélioré en élargissant son fonctionnement aux projets ENR en général, tels que par exemple la production d’électricité à partir de chaleur fatale industrielle lorsque la valorisation thermique n’est pas envisageable (éloignement trop important de la source de chaleur fatale par rapport à l’utilisation potentielle de cette chaleur).
  80. 80. 29 Donneurs d’ordre Bureau d’Etudes Techniques - Mandataire Cabinet d’Ingénierie Financière Cabinet d’Analyse des Risques Cabinet d’Analyse des Risques Cabinet Juridique
  81. 81. 30 MERCI POUR VOTRE ATTENTION
  82. 82. Heat Exchangers Design & manufacturing Faire de la chaleur fatale une ressource Enjeux techniques et économiques When innovation Acts for savings
  83. 83. Expertise sur la récupération de chaleur sur fuméesFondée en 2003 Initialement active sur le secteur des micro turbines à gaz (Brayton Récupéré) Fabrication de sa propre technologie d’échangeurs de chaleur
  84. 84. ¨ Depuis 2009 : tests et développements ¤ Etudes multiples ¤ Nombreux bancs de test : clients, Ulg, … ¤ Développement de 3 produits ¨ Prendre le temps de développer : ¤ S’adapter au marché ¤ Etre attentif aux valorisations demandées ¤ Orienter le développement vers les secteurs les plus prometteurs Les récupérateurs GAP de ACTE Intégrer les enjeux techniques et économiques
  85. 85. Transformer la chaleur perdue des fumées en énergie renouvelée
  86. 86. Transformer la chaleur perdue des fumées en énergie renouvelée
  87. 87. Source Transformation Utilisation primaire 30-60% Echappement Le besoin en énergie renouvelée La majorité des petits procédés industriels sont linéaires et conçus uniquement pour satisfaire à l’utilisation primaire. Les sources énergétiques sont fossiles et en moyenne 30 à 60% des consommations sont perdues à l’échappement.
  88. 88. Source – non épuisable Captation / transformation Utilisation primaire Echappement - déperditions Le besoin en énergie renouvelée Idéalement, il faudrait pouvoir remplacer leurs sources fossiles par des sources renouvelables, et réduire les échappements à de faibles déperditions tout au plus. Mais cela nécessiterait de renouveler l’intégralité du parc industriel. ..
  89. 89. Source - combustible Transformation Utilisation primaire Echappement Le besoin en énergie renouvelée Source - combustible Transformation Utilisation primaire Echappement L’énergie renouvelée consiste elle à connecter les procédés linéaires existants en utilisant l’énergie à l’échappement de l’un pour soulager la consommation de combustible de l’autre.
  90. 90. Divers enjeux économiques ¨ L’optimisation du parc existant ¨ Les économies énergétiques ¤ Financières ¤ Environnementales ¤ Sociétales Le besoin en énergie renouvelée
  91. 91. Ces dimensions ne sont pas valorisées. Manque d’incitants locaux? ¨ L’optimisation du parc existant ¨ Les économies énergétiques ¤ Financières n La performance financière est le frein qui pèse sur la filière « renouvelée » et sur la récupération de chaleur n Les usines exigent des temps de remboursement de l’ordre de 2-3 ans ¤ Environnementales n Limitation des émissions de CO2 ¤ Sociétales n La diminution des consommations de combustibles améliore directement la qualité de l’air < la santé des personnes < les coûts sociaux (micro-particules, gaz à effets de serre, réfugiés climatiques etc.) Le besoin en énergie renouvelée Dans un secteur industriel affaibli, les dimensions financières pèsent sur les décisions industrielles.
  92. 92. En Wallonie, en 2017, le temps de retour sur investissement moyen d’une installation photovoltaïque à échelle industrielle est la suivante: Ø 4-6 ans avec subsides et autoconsommation Ø 7-8 ans sans subsides Pourtant, le marché PV continue de se développer. Alors pourquoi pas aussi celui de l’énergie renouvelée ? Source : Simulateur financier photovoltaïque de l’APERe http://www.apere.org/diffuser/pv
  93. 93. Transformer la chaleur perdue des fumées en énergie renouvelée
  94. 94. LE soleil LE vent Pour chacun, 1-2 technologies qui se déclinent en taille selon l’application
  95. 95. Source T°C SOx, HCl… Nm³/h24/7 Mg/m³ Les fumées industrielles Les fumées, elles, sont multiples et très diversifiées
  96. 96. ¨ Enjeu sur la technologie récupérative: ¤ Suffisamment standard pour répondre au temps de retour sur investissement et enjeux d’installation/maintenance ¤ Configuration potentielle à la carte pour pouvoir s’adapter à l’environnement industriel Les fumées industrielles
  97. 97. Transformer la chaleur perdue des fumées en énergie renouvelée
  98. 98. Chaleur de procédé Air / Liquide ORC La valorisation idéale de la chaleur fatale Vapeur de procédé ou énergie Air/Gaz/vapeur -> Énergie 1000°C 650°C 350°C 120°C 2 ans 10 ansTemps de Payback Températuredelachaleurfatale
  99. 99. Air | Gaz Vapeur [T>850°C] ¨ Production d’énergie ¤ Fluide sous pression ¤ Turbine air/vapeur ¨ Intérêts : ¤ Énergie à haut potentiel ¨ Enjeux: ¤ Fluide sous pression ¤ Hautes Températures : incompatibles avec fluides secondaires organiques (risque de surchauffe) ¤ Matériaux (prix) Les formes de valorisation de la chaleur
  100. 100. Vapeur ¨ Procédés vapeur: ¤ Stérilisation / process ¤ Cogénération (via turbines vapeur) ¨ Intérêts: ¤ Potentiel énergétique ¤ Utilisation complémentaire ¨ Enjeux: ¤ Gestion de la pression (cogénération) ¤ Types de fluide: n Eau déminéralisée à coût n Eau de réseau à maintenance Les formes de valorisation de la chaleur [400°C;850°C]
  101. 101. Chaleur de procédé Air|Liquide ¨ Procédés simples : ¤ Chaudières ¤ Bains de rinçage/dégraissage ¨ Intérêts : ¤ Régulation hydraulique ¤ Capacité calorifique ¨ Enjeux : ¤ Optimisation profil utilisateur (application heat- to-heat) ¤ Valeur ¤ Compatibilité fluide caloporteur avec gamme de température de la source Les formes de valorisation de la chaleur [T<400°C]
  102. 102. Chaleur de procédé Air / Liquide ORC Vapeur de procédé ou énergie Air/Gaz/vapeur -> Énergie La valorisation idéale de la chaleur fatale 1000°C 650°C 350°C 120°C 2 ans 10 ansTemps de Payback Températuredelachaleurfatale Récupérateurs GAP de ACTE
  103. 103. Transformer la chaleur perdue des fumées en énergie renouvelée
  104. 104. Une technologie de captation Dissiper la chaleur ou la récupérer?
  105. 105. Une technologie de captation Diamètres standards DN300 | DN500 | DN650 Espace de passage 2mm | 3mm | 5mm Multi-Fluides secondaires Liquide|Air comprimé | Vapeur BP Poids optimisés 50 kg | 90 kg |120kgIntégration facilitée
  106. 106. Une technologie de captation Espacement 5mm ou plus sur mesure Gestion point chaud Collecteurs Zoom sur le GAP 65-4-5
  107. 107. Une technologie de captation modulaire GAP 30-3-2 GAP 50-3-3 GAP 65-4-5 50 kWth à 1,5 MWth 250 Nm³/h 24000 Nm³/h 50 kg DN300 90 kg DN500 120 kg DN650
  108. 108. Des références variées pour nourrir le progrès Clients Industriels Partenariats R&DConcepteurs de systèmes énergétiques
  109. 109. www.acte-sa.be Pour toute question ou demande de renseignements : aude.bonvissuto@acte-sa.be 0032.4.247.1124
  110. 110. When innovation Acts for savings ‘LORSQUE DEUX FORCES SONT JOINTES, LEUR EFFICACITÉ EST DOUBLE’ - ISAAC NEWTON
  111. 111. Conversion de chaleur fatale en électricité : TURBOSOL, une technologie innovante et économiquement performante Patrick BOUCHARD, Président HEVATECH SAS
  112. 112. Les enjeux de la valorisation de la chaleur fatale et le positionnement d’HEVATECH • Un gisement de l’ordre de 50% de la consommation mondiale d’énergie (tous domaines confondus) !! • Cette valorisation peut être directe (captage et stockage de la chaleur) ou indirecte (captage et conversion de la chaleur en électricité). • Bien que disposant de compétences et d’expériences sur ces deux voies, HEVATECH est positionnée prioritairement sur la conversion de la chaleur fatale en électricité qui sera autoconsommée ou injectée dans le réseau
  113. 113. Marchés ciblés : l’incinération des déchets et de la biomasse, l’industrie et des groupes électrogènes de puissance, Europe + pays où le tarif de l’électricité est élevé Avec une technologie innovante «Turbosol» dans une gamme de puissance 25 à 100 kWe qui sera étendue à 1 MWe, Et une température de chaleur fatale supérieure à 350 °C ( et qui sera exploitée jusqu’à environ 180°c) > 300 M€ déchets + > 1 Md€ biomasse/Cogen > 1,5 Md€ industrie > 1,2 Md€ groupes électrogènes …auquel HEVATECH répond par une solution originale Un marché accessible très important
  114. 114. HEVATECH en quelques mots • Start-up technologique positionnée sur les technologies, systèmes et produits permettant de valoriser la chaleur perdue • Création : 2010 – Statut JEI • L’équipe : 7 personnes complémentaires et expérimentées • Implantation : Drôme • Capital : Fondateurs 72 % Investisseurs privés 28 % • Levée de fonds : 1,4 M€ à ce jour + nouvelle augmentation en préparation avec un cabinet spécialisé dans les CleanTech (prévue courant 2017) pour financer l’industrialisation des premiers modules TURBOSOL et le développement commercial • Lauréate de l’AMI Total-ADEME « Efficacité énergétique dans l’industrie » • FUI MOGAS : récupération de chaleur perdue sur l’échappement d’un moteur à gaz (oct. 2015) Prototype - 2015 2017: démonstrateur TURBOSOL implanté sur un incinérateur de boues de STEP
  115. 115. La Technologie de conversion TURBOSOL Le principe Concept basé sur la mise en œuvre de 2 composants : • L’accélérateur diphasique développé en lien avec le CNRS : accélération d’un liquide par la détente isotherme d’un fluide thermodynamique • Utilisation d’une turbine à action « type PELTON » : fonctionnement avec un petit diamètre de roue, à basse pression et avec une faible vitesse de rotation Jet diphasique à haute vitesse Huile cède de la chaleur à l’eau/vapeur L’eau/vapeur cède de la quantité de mouvement à l’huile
  116. 116. La Technologie de conversion TURBOSOL Une modélisation complexe Thèse avec le LEMTA (Co financement ADEME): Compréhension des phénomènes physiques, Modélisation, optimisation et comparaison avec les cycles Carnot, Rankine, Hirn Puissance calorifique reçue par l’huile : 86 kW Puissance électrique nette : 9,5 kW Rendement : 11% Collaboration CNRS SIMAP /Université de Cagliari: Modélisation et optimisation de l’injecteur (Profil, conditions en entrée, taille des gouttes,…)
  117. 117. La Technologie de conversion TURBOSOL Une modélisation complexe Evolution de la vitesse de l’huile et de l’eau dans l’accélérateur Ecoulement dans la turbine
  118. 118. La Technologie de conversion TURBOSOL Un prototype représentatif
  119. 119. • Faibles coûts d’investissement et de maintenance • Machine simple, robuste, non bruyante, facile à implanter et opérer (petit diamètre, basse vitesse de rotation) • Récupération de chaleur dans une plage 180 – 550 °C • Fonctionnement à très faible pression (turbine à 1 bar, circuits à 10 bar) • Sécurité, respect de l’environnement (pas de pression, pas de fluide organique) • Flexibilité (diversité des sources de chaleurs) et modularité (plusieurs jets sur une même turbine) • Détente « quasi isotherme » donc au plus près du rendement théorique de Carnot • Possibilité de rejet thermique à 100 °C, donc mise en œuvre possible dans un « contexte chaud » ou valorisation possible pour une production associée de chaud ou de froid La Technologie de conversion TURBOSOL Des avantages uniques
  120. 120. La Technologie de conversion TURBOSOL Une simplicité de réalisation et une robustesse… 10 …procurant un net avantage économique sur les ORC Payback : -37% ; ROI + 59%
  121. 121. Préfiguration 3D de l’implantation du module sur l’incinérateur (en vert) : le module TS (en violet) est installé en dérivation pour ne pas perturber le fonctionnement de l’incinérateur La Technologie de conversion TURBOSOL Premier démonstrateur sur site client en 2017
  122. 122. Echangeur Partenaire Module TURBOSOL La Technologie de conversion TURBOSOL Des avantages uniques PRES_SOR-PPT-17032016 12
  123. 123. 2018-2019 Mise en place d’un atelier d’assemblage de modules TURBOSOL 2016 - 2018 Co développement d’applications/démonstrateurs : Conception et intégration de démonstrateurs Implantation et test sur sites partenaires R&D et Démonstration Industrialisation Feuille de route PRES_SOR-PPT-17032016 13
  124. 124. HEVATECH est intéressée… • Par des co-développements sur des projets concrets • pour des applications liées à la récupération de chaleur perdue sur les marchés ciblés - Meilleure compréhension des cahiers des charges et des enjeux - Évaluation grandeur nature de la technologie TURBOSOL • Recherche de nouveaux démonstrateurs à mettre en place en 2018-2019
  125. 125. Contacts • Patrick BOUCHARD, Président patrick.bouchard@hevatech.fr T : +33 (0)4 58 17 17 00 • Marie KERMARREC, Chef de projet marie.kermarrec@hevatech.fr P : +33 (0)6 34 33 48 61 HEVATECH Heat Valorization Technologies 145 Chemin de la Roche du Guide RN7 Espace Corbière Sud 26780 – Malataverne – France T : +33(0) 4 58 17 17 00 www.hevatech.fr
  126. 126. La récupération d'énergie fatale à l'état gazeux Prof. Jaouad Zemmouri www.terraotherm.com www.terraosave.com (bientôt) Liège 2017
  127. 127. • Un gisement d’énergie mais souvent difficile à capter • La pollution complique souvent la capture de cette énergie : • L’agressivité chimique des fumées • Présence importante d’humidité • Problème des grands débits • Différents niveaux de température Les fumées industrielles 2
  128. 128. 3 Les techniques classiques • Echangeur gaz/gaz • Dimensions augmentent rapidement avec le débits • L’humidité réduit fortement leur efficacité (saturation par le film) • La corrosion limite aussi leurs usages • ROI difficile • Les échangeurs gaz/liquide • L’Humidité réduit fortement leur efficacité (saturation par le film) • La corrosion limite aussi leur usage • ROI difficile • Les scrubbers (échange direct) • Très efficace pour la condensation • Participe au lavage des fumées
  129. 129. Lavage des fumées et récupération d’énergie Technologies actuelles des scrubbers 4 • Le taux d’échange dépend de la probabilité de rencontre entre les gouttelettes et les constituants de la fumée • L’efficacité est limitée par la hauteur
  130. 130. • Modélisationdes échangeursdirects Origines scientifique de TERRAO® Bubble of air in water Drop in the air • Nous avons étudié la différence entre les échanges: • Des gouttelettes dans l’air. • Des bulles dans l’eau. • Conditions : • air à 26°C • eau à 3°C
  131. 131. TERRAO® : Un échangeur direct innovant Principe de fonctionnement 7 Entrée air Tair = 0 to 1000 °C Sortie air Tair = Teau HR=100% Entrée eau Teau Sortie eau T < Teau (Chauffage de l’air) T>Teau (refroidissement de l’air) Air lavé
  132. 132. TERRAO® brasse l’air et l’eau ensemble pour des échanges thermiques quasi-parfaits. La technologie TERRAO® 8 L’échangeur TERRAO® récupère à la fois l’énergie sensible ET latente de l’air L’efficacité de transfert de l’énergie entre l’air et l’eau atteint quasiment 100%
  133. 133. Fonctions de l’échangeur Débits : 100 à 100 000m3/h 9 humidité absolue de l’air (g/kg)Température de l’air (°C) -50 1000 Teau Entrée TERRAO® Sortie saturation à Teau entrée Sortie 1000 0 TERRAO® TERRAO® : Un échangeur direct innovant
  134. 134. Réalisations avec DALKIA groupe EDF Chaufferie gaz 80 MW 0.75 MW récupérée sur 25000m3/h de fumée (20% des fumées) 10
  135. 135. 11 Réalisations avec DALKIA groupe EDF Chaufferie biomasse 9 MW Récupération de 1.5 MWsur les fumées
  136. 136. Lavage des fumées et récupération d’énergie par TERRAOSAVE® § Grande capacité de lavage des fumées et de récupération d’énergie § Grand débit avec une surface raisonnable : 10 000m3/h sur 1 m2 • Il n’y a pas de limite de débit • Il n’y a pas de limite de température § La hauteur de TERRAOSAVE® ne dépasse pas 2 m quelque soit le débit § TERRAOSAVE® se met facilement en cascade § Le traitement de l’eau est identique à celui des scrubbers classiques 12
  137. 137. • TERRAOSAVE utilise l’échangeur TERRAO® pour récupérer l’énergie thermique contenue dans les fumées à basses et hautes températures (40°C à 1000°C) • Les performances de TERRAOSAVE rendent économiquement rentable la récupération des fumées • TERRAOSAVE capte l’énergie thermique mais également les polluants gazeux et particulesen suspension, par lavage des fumées • TERRAOSAVE a été développé pour capter et traiter les fumées industrielles de cheminées de chaufferies, usines, incinérateurs, paquebots,etc… Conclusions 13 TERRAOSAVE 2017
  138. 138. TERRAOTHERM dans le domaine de traitement de l’air 14
  139. 139. Technology applied to HVAC Example :Aquatic center in Lillebonne, Normandie § Temperatures : • water : 28 to 30°C • Air : 26 to 28°C § This characteristics create an important evaporation § Without renewal of air, the atmosphere is unbreathable (chloramines) 15
  140. 140. Technology applied to HVAC 16 Example :Aquatic center in Lillebonne, Normandie
  141. 141. Technology applied to HVAC § 660 m2 of ponds § 3 Terrao modules for 7,500 m3/h installed § Total dehumidification capacity: 90 kg/h § Operational review: • Over the period from September 2015 toAugust 2016 (inclusive), the system provided 518 MWh of useful to the pool, distributed over the air and water heating of the basins • It provided almost 30% of the pool's total thermal requirement over this period, which is in line with expectations. 17 Example :Aquatic center in Lillebonne, Normandie
  142. 142. Projets de Récupération de chaleur fatale suivis par l’ULg Waste Heat to Energy, le point sur une filière à haut potentiel Université de Liège, le 14 mars 2017 Vincent LEMORT, Van Long LE, Samuel GENDEBIEN, Ludovic GUILLAUME, et al. Laboratoire de Thermodynamique, Université de Liège
  143. 143. Contenu de la présentation 2 1. Laboratoire de thermodynamique 2. Bancs d’essais moteurs aéronautiques 3. Fours de réchauffage de brames 4. Moteurs à combustion interne 5. Conclusions
  144. 144. Laboratoire de Thermodynamique Présentation générale 3 • Département d’Aérospatiale et Mécanique • Equipe d’approx. 30 personnes: 4 professeurs (1 Emérite), 3 postdoc, 12 doctorants, 4 techniciens, 1 secrétaire, 5 chercheurs invités, 2 collaborateurs scientifiques • Activités de recherche contribue à développer des systèmes thermiques innovants et performants • Bon équilibre entre recherche expérimentale et numérique • Grande proximité avec le monde industriel
  145. 145. Laboratoire de Thermodynamique Activités sur la récupération de chaleur 4 o Bâtiments ü Ventilation (Green+, SmartPac, Silenthalpic) ü Machines frigorifiques (IEA Annex 48) o Transports ü Moteurs de voitures (thèses CIFRE) ü Moteurs de poids lourds (FP7 Nowaste) ü Moteurs de navires (FP7 Joule) ü Moteurs d’avions (Green) o Industrie ü Fours à brames (ORCAL) ü Cubilots de fonderies « Heat to heat »: avec ou sans pompes à chaleur « Heat to power »: ORC (« Heat to cool »: cycles trithermes)
  146. 146. Laboratoire de Thermodynamique Activités sur la récupération de chaleur 5 Organic Rankine cycle (ORC) La machine Le cycle
  147. 147. Laboratoire de Thermodynamique Activités sur la récupération de chaleur 6 Source: Desideri, 2016 Marché des ORCs est en plein développement…
  148. 148. Contenu de la présentation 7 1. Laboratoire de thermodynamique 2. Bancs d’essais moteurs aéronautiques 3. Fours de réchauffage de brames 4. Moteurs à combustion interne 5. Conclusions
  149. 149. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Contexte 8 o Marché des bancs moteurs: OEM, fabricants de moteurs, sociétés de maintenance, compagnies aériennes, armées. o Bancs d’essais à proximités de consommateurs énergétiques (chaleur/froid/électricité) o Récupération de chaleur sur bancs d’essais de moteurs Ø Turbofan: gaz d’échappement (1240-1450 kg/s et 55-70°C: 47 MW) Ø Turbojet: gaz d’échappement (550 kg/s et approx. 300°C: 161 MW) Ø Turboprop: eau refroidissement du frein (30-70°C) et gaz (35-60 kg/s et approx. 300°C: 17 MW) Ø Turboshaft: eau refroidissement du frein (30-70°C) et gaz (35-60 kg/s et approx. 317°C: 11 MW) Projet GREEN
  150. 150. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Verrous technologiques 9 o Température des gaz en sortie de réacteur peut-être très basse: 55°C o Rentabilité économique de la solution de récupération de chaleur dépend de la fréquence d’utilisation du banc (et de la simultanéité avec la consommation énergétique du site). o Echangeur de récupération de chaleur ne doit pas perturber les performances du moteur (limitation de la contre-pression). Stockage thermique Projet GREEN
  151. 151. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Contributions 10 o Comparaison par la simulation de différentes techniques de récupération. ORC: turbojet PAC: turbofan Préchauffage chaudière: turbofan Projet GREEN
  152. 152. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Contributions 11 o Mise à l’essais et modélisation d’un prototype d’échangeur de chaleur mis à l’échelle (similitude de Reynolds). o Echangeur: plaques tubulaires, 14 m2 o Banc d’essais: Brûleur gaz de 465kW (vs 46 MW), débit d’air: 0-4.2 kg/s et température: 20-450°C Projet GREEN
  153. 153. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Contributions 12 o Performances en « heat to heat » (génération d’eau chaude): o Performances en « heat to power » (génération de vapeur): Projet GREEN
  154. 154. Bancs d’essais moteurs aéronautiques Perspectives 13 o Etudier en détails plusieurs sites équipés de bancs d’essais. o Réaliser des essais avec des fluides organiques (ORC). o Etudier la dynamique de l’échangeur. Projet GREEN
  155. 155. Contenu de la présentation 14 1. Laboratoire de thermodynamique 2. Bancs d’essais aéronautiques 3. Fours de réchauffage de brames 4. Moteurs à combustion interne 5. Conclusions
  156. 156. Fours de réchauffage de brames Contexte 15 o Consommation en gaz: 350 kWh par tonne d’acier produite. o Fours déjà équipés d’un échangeurs de récupération o 25-35% perdus dans les fumées. o Potentiel additionnel de récupération via un ORC. 350°C-400°C Source: Comeca Projet ORCAL 820°C 500°C Aluminum 2% Cement 26% Chemicals 17% Iron and steel 30% Pulp and paper 2% Other 23% Emissions directes de CO2 dans l’industrie, par secteur en 2006 (IEA, 2009)
  157. 157. Fours de réchauffage de brames Verrous technologiques et scientifiques 16 Ø Amont du récupérateur: ✔ Important ΔT: limitation pertes de charge. ✖ Chute de t° èredimensionnement du récupérateur ✖ Haute températureè évaporation indirecte impossible/choix fluide caloporteur limité o Position de l’échangeur de récupération additionnel Ø Aval du récupérateur: ✔ Evaporation directe est possible (pas de fluide intermédiaire) ✖ Transfert de chaleur sous un faible ΔT: importantes surface d’échange et pertes de charge. 500°C 820°C Projet ORCAL
  158. 158. Fours de réchauffage de brames Verrous technologiques 17 o Utilisation de caloducs à gravité (« thermosiphons ») ü Fluide caloporteur naturel ü Faible gradient de température ü Faible coût, peu de maintenance, compact, fiable ü Pas de pompes circulation Section de condensation = évaporateur ORC Section d’évaporation (fumées) o Utilisation d’un ORC vs cycle à vapeur d’eau: thermodynamiquement et économiquement plus intéressant 820°C 620°C Source: Amini A., 2013 Projet ORCAL
  159. 159. Fours de réchauffage de brames Contributions 18 o Dimensionnement des caloducs (prises en compte limites sur les transferts de chaleur), choix du fluide (eau)/matériau (acier) o Pre-dimensionnement ORC: utilisation du cyclopentane, turbine, échangeur récupérateur o Performances évaluées: ü 7,435 MWth récupérés ü 1.42 MWe produits ü Rendement ORC: 19.1% ü Payback > 4 ans 360 380 400 420 440 460 480 500 520 x 106 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 14 14.5 15 15.5 16 16.5 Tev [K] WORC[W] mORC[kg/s] mORCmORC WORCWORC Projet ORCAL
  160. 160. Contenu de la présentation 19 1. Laboratoire de thermodynamique 2. Bancs d’essais de moteurs aéronautiques 3. Fours de réchauffage de brames 4. Moteurs à combustion interne 5. Conclusions
  161. 161. Moteurs à combustion interne Contexte 20 Typical energy distribution on a euro 5 engine o Réduire la consommation de carburant des poids lourds est nécessaire: Ø Pour réduire les émissions de CO2. Ø Augmenter la compétitivité du transport par camion (le carburant représente 28% du coût opératoire d’un camion). o Une des pistes: valorisation chaleur rejetée à l’ambiance (près de 60% de l’énergie du carburant) via ORC. Projet NoWaste
  162. 162. Moteurs à combustion interne Verrous technologiques 21 o Choix du fluide + machine expansion o Limitation sur le poids/contre-pression moteur o Sources de chaleur fortement dynamiques: contrôle adapté o Augmentation de la charge de refroidissement du camion o Atteindre un ROI < 2 ans Projet NoWaste
  163. 163. Moteurs à combustion interne Contributions 22 Source: V. Grelet et al.. Model based control for waste heat recovery heat exchangers Rankine cycle system in heaving duty trucks. 3rd International Seminar on ORC Power Systems, Brussels, 2015. o Développement, modélisation et caractérisation expérimentale de nombreuses turbines (volumétriques, axiales, radiales) o Développement outils simulation régime établi/dynamique o Etude architecture ORC o Etude du contrôle des ORC
  164. 164. Conclusions et perspectives 23 o Les solutions techniques présentées (en particulier, les ORC) sont globalement techniquement matures, mais le potentiel d’innovation reste très large. Ø Développement de composants: échangeurs, turbines, stockages, etc. Ø Stratégies de contrôle avancées. o La rentabilité économique (ROI) est parfois encore difficilement atteignable. o La solution de récupération de chaleur a un impact sur le procédé: une approche globale est nécessaire.
  165. 165. 24 Merci pour votre attention! Nous remercions également la Région wallonne et la Commission européenne pour le financement des projets présentés. Vincent.lemort@ulg.ac.be

×