IND-UT-139 : stocker la chaleur fatale, 14,134 kWh cumac par kWh valorisé chaque année

Un four, un séchoir, un compresseur, un groupe froid rejettent une chaleur qu’ils n’ont pas pour mission de produire : fumées, buées de séchage, eau de refroidissement, air chaud de condenseur. La fiche cite elle-même les buées de séchage, les fumées de fours ou de chaudières et les condenseurs froids. Dans la plupart des usines, cette chaleur part à la cheminée ou à l’égout pendant qu’à cent mètres une chaudière brûle du gaz pour tenir un bain à 60 °C ou chauffer l’atelier. La récupération directe par échangeur, domaine d’autres fiches, suppose que la source et le besoin existent au même moment et à des puissances compatibles.

C’est là que se place la IND-UT-139. Le four de trempe fonctionne en poste de nuit, les locaux se chauffent le jour. La buée du séchoir sort en pointe pendant deux heures, le lavage demande de l’eau chaude en continu. Un condenseur rejette 300 kW quand le besoin voisin n’en absorbe que 80. Sans stockage, on ne récupère que l’intersection des deux courbes de charge. La batterie thermique découple les deux dans le temps et en puissance : elle se charge quand la chaleur est disponible, se décharge quand elle est demandée, et lisse les pointes. La fiche l’exige en toutes lettres au point II.2 c) de l’étude : justifier la non-simultanéité de la source et du besoin, et l’adaptation de la puissance disponible à la puissance nécessaire.

Le mot batterie thermique recouvre plusieurs technologies : stockage sensible dans de l’eau sous pression, de l’huile, du béton ou de la céramique, stockage latent dans des matériaux à changement de phase, stockage thermochimique. La fiche est neutre sur la technologie et ne retient que trois grandeurs : la capacité maximale C, le rendement η et le nombre annuel de cycles équivalents Nc. Leur produit est la chaleur restituée au besoin dans l’année, c’est-à-dire l’énergie que la chaudière n’a plus à fournir. Le rendement η ne couvre pas seulement les pertes de la batterie : la fiche précise qu’il intègre les conditions prévisionnelles d’utilisation et les pertes de distribution jusqu’au besoin, d’où l’emplacement imposé du compteur aval, à l’amont immédiat du besoin. Une batterie performante raccordée par cent mètres de réseau mal calorifugé affichera un η médiocre.

Le bénéficiaire est l’exploitant d’un site industriel qui génère de la chaleur fatale et qui a, sur ce même site, un besoin de chaleur à couvrir : procédés industriels, eau chaude sanitaire ou chauffage des locaux. Les deux bornes du périmètre sont symétriques. La chaleur doit être générée par le site concerné : un industriel qui stockerait la chaleur d’une usine voisine ou d’un incinérateur sort du cadre. Et le besoin doit être sur le site : un stockage destiné à alimenter un réseau de chaleur urbain n’est pas l’opération décrite.

Le gisement doit répondre à la définition : un effluent liquide ou gazeux à plus de 25 °C, issu d’une installation dont la chaleur n’est pas une finalité première. Fumées de four, buées de séchage, eau de refroidissement d’un condenseur ou d’un compresseur en font partie. Le rayonnement d’une paroi de four n’est pas un effluent, la lecture prudente est qu’il n’est pas visé. Un ballon tampon sur une chaudière ne l’est pas davantage, car la chaleur d’une chaudière est précisément sa finalité. Si une partie de la source était déjà récupérée avant l’opération, l’étude la soustrait.

Les sites neufs sont admis, l’étude pouvant s’appuyer sur une simulation thermique. Un site qui a besoin de plusieurs systèmes de stockage peut utiliser la fiche à plusieurs reprises, chacun avec son étude et son plafond. La mise en place est réalisée par un professionnel, et celui qui valorise les certificats doit être intervenu au plus tard le jour de l’engagement, en pratique avant la signature du devis.

• Éligible : site industriel, effluent liquide ou gazeux à plus de 25 °C produit sur place, besoin de chaleur sur le site, système fixe raccordé au réseau de chaleur, chaleur valorisée inférieure ou égale à 16 GWh/an.
• Exclu : chaleur importée d’un autre site, stockage pour export vers un réseau extérieur, chaleur qui est la finalité de l’installation, effluent à 25 °C ou moins, source déjà valorisée au titre de IND-UT-103, IND-UT-118, IND-UT-137 ou IND-UT-138.

Le volume de certificats est donné par une formule unique : 14,134 × η × C × Nc. Les trois paramètres viennent de l’étude de dimensionnement. η est le rendement du système de stockage, exprimé en pour cent. C est la capacité maximale de stockage de chaleur, en kWh. Nc est le nombre annuel de cycles équivalents à 100 % de la capacité maximale, sur une année représentative. Aucune zone climatique, aucun forfait par kW, aucune tranche : le montant suit la chaleur réellement valorisée.

La clé de lecture est au point II.3 j) de l’étude : la chaleur fatale annuelle valorisée au moyen du stockage se calcule par η × C × Nc. Le volume de certificats est donc cette chaleur annuelle multipliée par 14,134. Chaque kWh restitué au besoin dans l’année vaut 14,134 kWh cumac, chaque MWh 14 134 kWh cumac. Le coefficient n’est pas arbitraire : c’est la somme de vingt années d’économies actualisées, 1 + 1/1,04 + 1/1,04² et ainsi de suite jusqu’à la vingtième année, qui vaut 14,134. La fiche ne l’écrit pas, mais c’est la traduction directe de la durée de vie de 20 ans en kWh cumac.

Deux points demandent de la rigueur. D’abord l’unité de η. La fiche dit « en % », mais pour que η × C × Nc soit une énergie en kWh, le rendement doit entrer dans la formule sous forme de fraction : 0,85 pour 85 %, pas 85. Saisir 85 multiplierait le montant par cent. Ensuite la définition de Nc. Ce ne sont pas les cycles réels de la batterie, mais des cycles équivalents à 100 % de la capacité. La fiche définit à part le taux d’utilisation moyen t, rapport entre l’énergie libérée en moyenne à chaque cycle et la capacité maximale : une batterie qui fait 300 cycles par an avec un taux d’utilisation de 60 % compte pour 300 × 0,6 = 180 cycles équivalents. En pratique, Nc est l’énergie annuelle déchargée divisée par C.

Les valeurs retenues sont celles de l’étude, et le système installé doit faire au moins aussi bien : capacité, nombre de cycles et rendement supérieurs ou égaux. Dernière borne, le plafond : la chaleur valorisée ne peut dépasser 16 GWh par an, soit 16 000 000 kWh. Le montant maximal par système est donc 14,134 × 16 000 000 = 226 144 000 kWh cumac.

La formule se pose en deux temps : la chaleur valorisée dans l’année, η × C × Nc, puis sa conversion en certificats par 14,134. Quatre cas plausibles, avec des valeurs rondes d’étude.

Premier cas, un atelier de traitement thermique. Les fumées d’un four de trempe, en poste de nuit, chargent une batterie de 2 000 kWh qui chauffe les locaux et l’eau sanitaire le jour. Rendement 85 %, 250 cycles équivalents par an : 0,85 × 2 000 × 250 = 425 000 kWh valorisés, soit 14,134 × 425 000 = 6 006 950 kWh cumac. Deuxième cas, une laiterie. Les condenseurs des groupes froids rejettent une eau à plus de 25 °C toute la journée, le lavage des lignes demande de l’eau chaude en fin de poste. Batterie de 5 000 kWh, rendement 80 %, 300 cycles : 0,80 × 5 000 × 300 = 1 200 000 kWh, soit 14,134 × 1 200 000 = 16 960 800 kWh cumac.

Troisième cas, une fonderie. Les fumées des fours de fusion, très chaudes et intermittentes, alimentent un stockage de 20 000 kWh qui couvre le séchage des moules et le chauffage des halles. Rendement 90 %, 320 cycles : 0,90 × 20 000 × 320 = 5 760 000 kWh, soit 14,134 × 5 760 000 = 81 411 840 kWh cumac. On reste loin du plafond de 16 GWh/an.

Le quatrième cas montre le poids du rendement. Même atelier de traitement thermique, même stockage, mais une distribution mal calorifugée qui ramène η à 70 % : 0,70 × 2 000 × 250 = 350 000 kWh, soit 14,134 × 350 000 = 4 946 900 kWh cumac. L’écart avec le premier cas, 1 060 050 kWh cumac, est perdu dans les tuyaux. Autre enseignement : capacité et cycles se compensent. Une batterie de 10 000 kWh qui ne ferait que 50 cycles équivalents donne 0,85 × 10 000 × 50 = 425 000 kWh, exactement comme la batterie de 2 000 kWh à 250 cycles. Or c’est la capacité qui coûte à installer, pas les cycles : le bon dimensionnement fait tourner la batterie souvent plutôt que de la surdimensionner.

La pièce maîtresse est l’étude préalable de dimensionnement, établie, datée et signée par le professionnel ou un bureau d’études. Elle évalue les économies attendues et justifie la cohérence entre la chaleur récupérée et les besoins, calculs et hypothèses à l’appui. Elle porte sur deux années représentatives. Un site existant sans deux ans de données peut s’appuyer sur une période d’au moins deux mois, à condition de justifier l’indisponibilité des données et la représentativité de la période. Un site neuf peut recourir à une simulation thermique.

Son contenu est fixé point par point : identification du bénéficiaire et du chantier ; nature, quantité, température et courbe de charge de la chaleur fatale sur une année, déduction faite de ce qui était déjà récupéré ; nature, quantité, température et courbe de charge du besoin, avec la double justification du recours au stockage ; puis le dimensionnement en onze rubriques, capacité, puissances de charge et de décharge, taux d’utilisation, rendement, nombre de cycles, schéma de l’installation, chaleur valorisée η × C × Nc et impact sur la facture.

Le système installé doit être au moins égal à l’étude sur C, Nc et η. Les instruments de mesure obligatoires sont : un compteur d’énergie thermique en amont du stockage pour la chaleur récupérée, un comptage de la consommation des éventuels auxiliaires, et un compteur d’énergie thermique en aval, placé à l’amont immédiat du besoin pour inclure les pertes de distribution. Les mesures sont enregistrées et conservées par le bénéficiaire pendant neuf ans à compter de l’achèvement, avec engagement de les transmettre à des fins statistiques et de contrôle.

La preuve de réalisation, en pratique la facture, mentionne la mise en place d’un système de stockage de chaleur avec sa capacité maximale en kWh, son nombre annuel de cycles équivalents à 100 % et son rendement en pour cent. Si elle ne porte que la mention du système, un document du fabricant doit l’accompagner avec ces trois valeurs. Un libellé du type fourniture et pose d’un ballon ne suffit pas.

Cette fiche n’a pas de barème à mal lire, mais trois paramètres à mal estimer et une étude longue à mal remplir. Les montants se comptent en millions de kWh cumac, et la fiche prévoit elle-même un contrôle dans la durée par les compteurs. Un dossier qui tient repose sur la cohérence : l’étude, la facture, le document du fabricant et les compteurs doivent raconter la même histoire sur C, η et Nc.

Le bon ordre : faire établir l’étude avant toute commande, avec les deux courbes de charge et les onze rubriques du dimensionnement ; vérifier que η entre en fraction dans η × C × Nc et que le produit reste sous 16 GWh ; faire intervenir celui qui valorise les certificats avant la signature du devis ; exiger un devis puis une facture qui reprennent le trio C, Nc, η ; poser les compteurs exigés avec un enregistrement qui démarre à la mise en service. Quand ces points sont calés, le calcul tient en deux multiplications et le dossier passe.

• Pas d’étude de dimensionnement, étude postérieure aux travaux, ou étude qui omet des rubriques exigées : c’est la pièce qui porte les trois paramètres du calcul, son absence est rédhibitoire.
• Rendement saisi en 85 au lieu de 0,85, ou Nc gonflé en comptant les cycles réels sans le taux d’utilisation : incohérence immédiate avec la chaleur valorisée du point II.3 j).
• Source hors définition : chaleur d’une chaudière dont c’est la finalité, effluent à 25 °C ou moins, chaleur venant d’un autre site, chaleur déjà récupérée non déduite, ou source déjà valorisée au titre de IND-UT-103, 118, 137 ou 138.
• Absence de justification de non-simultanéité : si la source et le besoin coïncident, un échangeur direct suffisait et le stockage n’est pas justifié au sens de la fiche.
• Système installé inférieur à l’étude sur C, Nc ou η, ou valeurs contradictoires entre la facture et le document du fabricant.
• Compteurs manquants, compteur aval posé en sortie de batterie et non à l’amont immédiat du besoin, ou mesures non enregistrées.
• Stockage mobile ou non raccordé au réseau de chaleur du site, chaleur valorisée supérieure à 16 GWh/an, engagement après le 31 août 2030.