Chaleur résiduelle industrielle: un «déchet» à fort potentiel

Ordinateur, imprimante, robot ménager, réfrigérateur: nous sommes entourés d’appareils qui produisent de la chaleur résiduelle. Tous les jours, à chaque utilisation. Et pourtant, nous avons probablement trop peu réfléchi à ce qu’il serait possible de faire avec cette chaleur résiduelle lorsqu’elle est produite à grande échelle. Car c’est le cas. Certes, pas chez nous à la maison, mais sur chaque machine de production dans l’industrie, chaque installation frigorifique, chaque salle de serveurs dans les bureaux.

La chaleur résiduelle est en quelque sorte un déchet. Elle est produite lorsque de l’électricité est transformée en énergie thermique, par exemple lors du fonctionnement d’appareils techniques ou de processus chimiques, comme dans les usines d’incinération des ordures ménagères. En raison de la transition énergétique et de la volonté de remplacer les énergies fossiles par des énergies renouvelables, la chaleur résiduelle est de plus en plus prise en considération. Elle convient pour le chauffage et l’eau chaude, et dans certaines conditions, elle permet de produire de l’électricité ou même du froid. Nous ne disposons cependant pas de chiffres fiables sur l’ampleur de ce potentiel, notamment parce que l’on pourrait encore réduire la chaleur résiduelle dans les entreprises industrielles en de nombreux endroits grâce à des mesures d’efficacité énergétique, par exemple en utilisant la chaleur résiduelle des processus de refroidissement pour les processus de chauffage. Il est cependant clair que près de la moitié de la consommation finale d’énergie en Suisse est due à la fourniture de chaleur. Et près de 50% de cette énergie est encore produite à partir de sources fossiles.

Réduire les émissions de CO₂

L’utilisation de la chaleur résiduelle pour le chauffage présente plusieurs avantages. Tout d’abord, la chaleur résiduelle est produite de toute façon. Deuxièmement, la chaleur résiduelle peut également être utilisée à basse température, comme le souligne Stefan Ellenbroek, développeur de projet chez Energie 360°: «Du point de vue énergétique, il n’est pas optimal de générer des températures élevées avec un feu comme dans un chauffage au bois, juste pour chauffer un peu d’eau.» Et troisièmement, selon l’Office fédéral de l’énergie, la chaleur résiduelle n’est pas attribuée à une énergie primaire et est donc considérée comme neutre en CO₂.

«Utiliser la chaleur résiduelle est toujours judicieux», affirme Stefan Ellenbroek, avant de préciser: «Mais économiquement, cela n’est pas toujours rentable.» Il faut d’abord savoir quelle quantité de chaleur résiduelle est disponible et à quel moment. Une usine d’incinération des déchets fonctionne 24 heures sur 24, alors qu’une production de glaces est davantage saisonnière, ce qui complique la planification. D’autres facteurs à prendre en compte sont les efforts nécessaires pour extraire la chaleur résiduelle et la rendre utilisable, ainsi que le niveau de température de la chaleur résiduelle, pour lequel la règle est la suivante: plus il est élevé, mieux c’est. Mais avant tout, il est important de savoir s’il y a suffisamment de consommateurs·trices autour de la source de chaleur résiduelle.

Des logements chauffés grâce aux centres de données

Si la chaleur dégagée par les usines d’incinération des ordures ménagères est déjà souvent exploitée, l’utilisation des centres de données en tant que source de chaleur résiduelle est actuellement en plein essor. Leur atout: ils fournissent une grande quantité de chaleur résiduelle de manière constante. Et cette quantité va encore augmenter. «Il y a un véritable boom dans les centres de calcul, boom qui va probablement durer encore longtemps», explique Andrea Grüniger, co-autrice de l’étude «Utilisation de la chaleur résiduelle des centres de calcul – étude de potentiel et recommandations pour les exploitants et les communes», parue en 2023. Le fait que la température de la chaleur résiduelle ne soit que de 25 à 30 °C a donc moins d’importance. Après tout, d’un point de vue technique, il est parfaitement possible d’augmenter le niveau de température avec une pompe à chaleur pour atteindre les 70 °C nécessaires pour le chauffage et l’eau chaude.

Les centres de données sont extrêmement gourmands en énergie. Les données de l’année 2019 indiquent en effet une consommation d’électricité d’environ 2,1 térawattheures (TWh). Cela correspondait à 3,6% de la consommation totale d’électricité en Suisse cette année-là. Pour 2026, la consommation d’électricité des centres de données est même estimée entre 2,7 et 3,5 TWh. Heureusement, cette énergie n’est pas perdue, mais peut être réutilisée en grande partie sous forme de chaleur résiduelle. L’étude mentionnée ci-dessus estime ainsi le potentiel utilisable pour 2026 entre 2 et 2,6 TWh. «Cela permettrait d’approvisionner 4% des ménages privés suisses en chauffage et en eau chaude», explique Andrea Grüniger. «Cela correspond aux villes de Berne et de Genève réunies.» Toutefois, la chaleur résiduelle n’est encore utilisée que dans environ la moitié des centres de données.

La proximité des zones d’habitation est décisive

Plus un centre de données est moderne, plus il est facile d’en extraire la chaleur résiduelle. Auparavant, elle s’évaporait de manière diffuse dans la pièce. Aujourd’hui, les racks se trouvent dans des armoires et les couloirs d’air froid et chaud sont proprement séparés afin que la chaleur résiduelle puisse être captée là où elle est produite, et ce, à un niveau de température plus élevé. Si l’on veut ensuite transporter la chaleur résiduelle à travers un réseau thermique à haute pression, les composants doivent répondre à certaines exigences. De nombreux arguments plaident donc en faveur d’une planification de l’utilisation de la chaleur résiduelle dès le début. «Il est surtout important que les nouveaux centres de calcul soient construits à proximité de grandes zones d’habitation, sinon tout cela ne sert à rien!», explique Andrea Grüniger.

En effet, le point crucial n’est pas l’extraction de la chaleur résiduelle, mais le réseau de chauffage urbain. Ou comme le dit Andrea Grüniger: «La transition énergétique n’est pas un problème de haute technologie, mais un problème d’investissement.» Le transport de la chaleur est beaucoup plus difficile et onéreux que celui de l’électricité. Il faut des conduites allant de la source de chaleur résiduelle jusqu’à l’immeuble raccordé. Ces investissements ne peuvent être amortis par les fournisseurs d’énergie qu’à long terme, sur vingt à quarante ans. Et c’est ici que se trouve le prochain défi: l’industrie planifie souvent sur des cycles beaucoup plus courts, compris entre cinq et dix ans. En outre, l’utilisation de la chaleur résiduelle ne lui apporte pas beaucoup d’avantages directs, hormis une bonne réputation. C’est pourquoi elle ne souhaite pas s’engager à long terme.

Les communes jouent un rôle clé

Cela a des conséquences pour les fournisseurs d’énergie, comme l’explique clairement Stefan Ellenbroek: «La dépendance à l’égard d’un processus de production dans lequel la chaleur résiduelle n’est pas un objectif primaire, mais seulement un sous-produit, rend la planification et l’évaluation des risques nettement plus compliquées.» Il faut toujours un plan B au cas où la source de chaleur résiduelle viendrait à se tarir un jour. Une couverture des risques, telle qu’elle est actuellement en discussion dans le cadre de la révision de la loi sur le CO₂, serait donc d’autant plus importante. Et que peut-on faire d’autre pour encourager l’utilisation de la chaleur résiduelle? Andrea Grüniger estime que les communes et les cantons doivent agir: «Ils doivent intégrer la thématique de la chaleur résiduelle dans la planification énergétique territoriale et assumer leur rôle de coordination. Avec autant d’acteurs impliqués, il faut à chaque fois une personne qui considère ce projet comme son bébé.»