[Dossier énergies renouvelables] #15 - La récupération de chaleur sur eau grise in situ, un gisement de chaleur renouvelable devenu incontournable

La sobriété doublée d’une conception intelligente doit être la priorité de toute politique énergétique. Passé ce constat, les énergies de récupération sont le premier levier à actionner pour gagner en performance énergie et carbone. Sachant que l’eau est l’un des meilleurs vecteurs d’énergie et que chaque jour en France, uniquement dans le logement, environ 2 millions de m3 d’eau chaude sanitaire (ECS) sont consommés, la récupération d’énergies sur eaux usées apparaît donc comme une évidence. L’ECS représente dans le parc actuel une consommation de 421TWh/an soit 11% de la consommation* et 50% de la consommation conventionnelle dans les logements neufs. A ce secteur du logement s'ajoutent l’hôtellerie, l’industrie, et les loisirs (piscines, gymnases…). Ce gisement est donc considérable.

Une ressource fiable mais évolutive dans son parcours

La spécificité des eaux usées est que la ressource est stable en fonction du lieu mais évolutive en fonction du temps. Plus les eaux usées s’éloignent du lieu de puisage, plus elles se refroidissent (de 35°C juste après le point de puisage à 13°C dans les égouts), mais parallèlement, leur volume augmente avec l’éloignement. La quantité d’énergie disponible dépendant à la fois du delta T (écart de température) et du volume d’eau, un parti pris est nécessaire. Les solutions de récupération de type passives seront à prioriser au plus proche du gisement et éventuellement jusqu’en pied d’ensemble, là où les solutions de type pompe à chaleur sur eaux usées prendront le relais dans les réseaux et jusqu’aux stations d’épuration. Nous nous concentrerons ici sur la récupération de chaleur in situ, dont les enjeux juridiques et réglementaires sont, de plus, beaucoup plus simples à appréhender. 

Une chaudière dans nos évacuations…

En sortie de douche par exemple, le potentiel calorifique de l’eau dite « usée » est de l’ordre de 19kW. Loin d’être des gadgets, les récupérateurs de chaleur passif individuels (tel que le ShowerPipe) récupèrent jusqu’à 20°C dans les eaux grises soit une puissance de 12.5kW. Cette économie d’énergie, directe et instantanée, soulage la demande en ECS et/ou réduit le besoin énergétique pour produire cette ECS.  

Quant aux technologies avec pompe à chaleur, elles sont assimilables à des PAC géothermiques et se servent d’un gisement à la température élevée (eaux usées à environ 27°C) et constante au cours d’une année. Sur cette base de technologie, les COP constatés sur site varient entre 3.7 et 6. 

…Au potentiel fiable

La récupération d’énergies sur eaux usées est un gisement très fiable pour deux raisons principales. 

Tout d’abord, le rejet et donc la quantité d’énergie disponible dépend directement de la consommation. La production s’adaptera donc continuellement au taux d’occupation du ou des logements occupés. Le récupérateur « travaille » en instantané ou semi instantané avec le consommateur selon la technologie sélectionnée.

Deuxièmement, la récupération de chaleur in situ est climato-indépendante. Qu’il pleuve, qu’il vente, qu’il neige, sa capacité de production est toujours identique. 

Ces deux caractéristiques entraînent le fait qu’il ne peut y avoir de sur ou de sous production. La récupération d’énergie sur eaux usées fournira toujours le juste besoin.

Un accès à l’énergie peu chère

La dépense d’investissement est souvent un frein au développement des énergies renouvelables ou de récupération. Or les technologies de récupération de chaleur, notamment passives, sont des systèmes peu complexes. Cette simplicité de fabrication et d’installation leur permet d’atteindre un coût plutôt accessible (de 300 à 1350€ par unité). Cela place donc la récupération de chaleur sur eau grise in situ à un coût très compétitif par rapport aux énergies traditionnelles. Ainsi, le coût de production de préchauffage de l’eau chaude sanitaire varie entre 10€/MWh (pour une installation de type piscine) et 35€/MWh (en le logement individuel). 

De plus, les coûts de maintenance sont inexistants pour la plupart des solutions. Car comme à l’image d’une bonde de douche, seul un entretien simple est nécessaire. 

En récupérant l’énergie des eaux usées et donc en réduisant le besoin, on s’affranchit d’une partie des futures hausses des prix de l’énergie. Ce paramètre donne une perspective de maîtrise des coûts globaux sur le long terme.

Pour quels projets ?

La récupération d’énergie est envisageable en neuf comme en réhabilitation, bien qu’il soit, comme pour de nombreux autres sujets, toujours plus simple à traiter en partant d’une feuille blanche. En solution individualisée, il n’y a pas de réelle contrainte à les inclure lors de réhabilitation. La contrainte la plus élevée en réhabilitation est, pour les solutions centralisées, de s’assurer d’une séparation entre eaux vannes (toilettes) et eaux grises (salle de bain et éventuellement cuisine).   

Intégrée depuis bientôt 10 ans à la réglementation thermique, et assimilée depuis 2015 au même titre que les énergies renouvelables, la récupération de chaleur sur eaux usées entre progressivement dans les réflexions concernant le mix énergétique. La dernière PPE (Programmation Pluriannuelle de l’Energie) y fait d’ailleurs références à plusieurs reprises sans pour autant fixer d’objectifs précis. Cette prise de conscience concernant le potentiel élevé de chaleur renouvelable dans nos eaux usées est réelle.  À l’heure où la France s’est engagée à diviser par 4 les émissions de gaz à effet de serre d’ici 2050, la récupération d’énergie sous toutes ses formes a sans doute un rôle croissant à jouer.

Article signé Jean SOBOCINSKI, Gérant Evolsys – Vice Président Association ValorEU (Participant aux groupes d’expertise pour la RE2020)

Evolsys Energies

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