PAC haute température industrielle : principe, technologies et CEE
Les pompes à chaleur haute température (PAC HT) valorisent des sources de chaleur fatale à basse température (20-60 °C). Elles produisent de la chaleur utile jusqu’à 120 °C. Elles constituent une solution clé pour décarboner les process industriels qui requièrent de la vapeur ou de l’eau chaude à haute pression.
Qu’est-ce qu’une PAC haute température ?
Une pompe à chaleur haute température fonctionne selon le cycle thermodynamique classique : évaporateur, compresseur, condenseur, détendeur. La différence avec une PAC standard réside dans les fluides frigorigènes utilisés et les matériaux qui permettent d’atteindre des températures de condensation de 80 à 120 °C.
Contrairement aux chaudières à gaz, une PAC HT n’utilise pas de combustion. Pour 1 kWh d’électricité consommé, elle produit 3 à 5 kWh de chaleur utile (COP de 3 à 5 selon les températures source et condensation). Ce rapport est appelé coefficient de performance ou COP.
La source froide peut être n’importe quelle chaleur fatale disponible : eau de refroidissement de process, eaux usées tièdes, condenseurs de groupes froids ou air extrait. La récupération sur groupe froid couplée à une PAC HT est une combinaison particulièrement efficace.
Technologies PAC haute température disponibles
PAC à compression mécanique de vapeur
La compression mécanique de vapeur (CMV) est la technologie la plus répandue. Le compresseur peut être à pistons, à vis ou à centrifuge selon la puissance. Les fluides frigorigènes R245fa, R1233zd et R718 (eau) permettent d’atteindre 80 à 120 °C en condensation.
Les PAC à compression mécanique conviennent aux puissances de 100 kW à plusieurs MW. Elles sont particulièrement adaptées aux process continus avec source froide stable. L’industrie agroalimentaire, la chimie et le papier-carton sont les secteurs qui y recourent le plus.
PAC à absorption
Les PAC à absorption utilisent une réaction chimique (couple eau/bromure de lithium ou ammoniac/eau) à la place d’un compresseur électrique. Elles consomment de la chaleur à haute température (vapeur ou gaz) pour pomper la chaleur d’une source froide vers un niveau thermique intermédiaire.
L’absorption est avantageuse lorsque de la chaleur fatale haute température est disponible à faible coût. Le COP thermique est inférieur à 1 mais l’absence de compresseur électrique réduit la dépendance à l’électricité.
PAC à sorption et cycles hybrides
Les PAC à sorption solide (adsorption) et les cycles hybrides (compression + absorption) représentent la frontière technologique. Ils permettent d’atteindre des températures de 150 °C et plus, avec des COP compétitifs. Plusieurs constructeurs européens proposent des solutions industrielles depuis 2022.
Applications industrielles principales
L’agroalimentaire est le secteur le plus avancé : pasteurisation, stérilisation, lavage et nettoyage en place (NEP) requièrent de l’eau à 70-90 °C. Une PAC HT couplée à la récupération sur les condenseurs de production frigorifique permet de fermer le bilan thermique du site.
La chimie et la pharmacie utilisent des bains de process à 80-120 °C. Le remplacement d’une chaudière à gaz par une PAC HT représente une économie de 50 à 70 % sur la facture de chaleur tout en réduisant les émissions de CO₂.
Les réseaux de chaleur urbains s’intéressent aux PAC HT pour valoriser les eaux de rivière, les eaux usées traitées ou les calories des data centers. Plusieurs projets français en cours utilisent des PAC HT de 5 à 20 MW.
Financement CEE et aides disponibles
Les PAC haute température sont éligibles aux Certificats d’Économie d’Énergie. La fiche CEE applicable dépend du secteur et du type d’opération. En 6e période CEE, la prime unitaire atteint 7,5 à 9 € par MWh cumac.
Le Fonds Chaleur de l’ADEME subventionne les PAC HT de forte puissance connectées à des réseaux de chaleur. Le programme France 2030 soutient les projets innovants de décarbonation industrielle.
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Consultez aussi notre guide sur les échangeurs de chaleur pour les solutions complémentaires basse température.
Sources : ADEME — Pompes à chaleur industrielles, Ministère de la Transition écologique
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