Quelles sont les 7 utilisations de la vapeur dans l’industrie ?
Vous êtes un industriel et souhaitez mieux comprendre la vapeur, son utilisation dans l’industrie, et découvrir les solutions pour optimiser sa production ? Vous êtes au bon endroit.
Qu’est-ce que la vapeur industrielle ?
Chaque changement d’état nécessite un transfert d’énergie qui modifie les liaisons entre les molécules. Cette quantité d’énergie nécessaire au changement d’état s’appelle la chaleur latente, que l’on différencie de la chaleur sensible qui correspond uniquement à une variation de température sans changement d’état physique. En prenant l’exemple de l’eau, la vapeur correspond donc à son état gazeux.
Dès l’Antiquité, les hommes prennent conscience du potentiel énergétique que peut représenter cette source et en cherchent des applications. Mais ce n’est qu’au XVIIème siècle, lors de la Révolution Industrielle qu’elle trouve un réel usage pour faire fonctionner la célèbre machine à vapeur de James Watt : un moteur à combustion qui transforme l’énergie thermique de la vapeur d’eau en énergie mécanique.
D’abord utilisées dans l’exploitation minière pour extraire l’eau, ces machines ont marqué un tournant majeur de l’Histoire en permettant d’accroitre la productivité des usines.
Aujourd’hui, la vapeur est omniprésente dans notre quotidien (cuisson des aliments, repassage, nettoyage..) mais aussi et surtout au sein de tous les secteurs industriels.
Principales formes de vapeur :
- La vapeur surchauffée est celle qui a été chauffée au-delà de sa température de saturation sans augmentation de pression
- La vapeur saturée (ou sèche) est en équilibre avec son liquide : si on la refroidit un peu, elle se condense, si on la chauffe un peu elle devient surchauffée
- La vapeur non saturée (ou humide) correspond à un mélange de vapeur et de liquide
Autres formes de vapeur plus spécifiques :
- La vapeur propre qui est produite à partir d’eau purifiée (adoucissante, déminéralisée, distillée) et qui ne contient aucun additif nocif
- La vapeur stérile correspond à de la vapeur propre qui a été filtrée à 0,2 µm juste avant utilisation pour éliminer toute trace de bactéries
- La vapeur filtrée est de la vapeur industrielle ou propre qui a été filtrée mécaniquement pour éliminer les particules sans être stérile pour autant
- La vapeur alimentaire ou culinaire est obtenue à partir d’eau potable traitée (adoucissement, osmose) et est appelée ainsi car elle est apte à rentrer en contact direct avec des denrées alimentaires
Quels sont les 3 avantages de l’utilisation de la vapeur dans les processus industriels ?
Un fort contenu énergétique
Son principal avantage est son contenu énergétique élevé qui permet à ce fluide de transporter une grande quantité de chaleur sous forme de chaleur latente en comparaison à de l’eau chaude, de l’eau surchauffée ou de l’huile thermique.
Infrastructures plus légères et moins coûteuses
Elle présente également l’avantage de pouvoir circuler dans des diamètres de tuyauterie inférieurs à ceux des autres vecteurs énergétiques pour une puissance similaire et ne nécessitent pas de pompes réduisant ainsi le coût d’investissement.
Une solution robuste et facile à exploiter
Les réseaux vapeur se distinguent par leur robustesse ainsi que par la simplicité de leur régulation et de leur entretien.
Comment la vapeur est-elle produite ?
Les 5 technologies de chaudières à connaître
Chaudières à tubes de fumée
Elles se composent d’un grand réservoir d’eau parcouru par des tubes où circulent les fumées issues de la combustion.
Générateurs de vapeur (ou chaudières à tubes d’eau)
Ces générateurs se composent d’un ballon supérieur et d’un ballon inférieur reliés entre eux par des tubes où circulent de l’eau.
Chaudières électriques
Celles-ci comprennent plusieurs thermo-résistances électriques immergées dans le volume d’eau à chauffer.
Chaudières biomasse
Elles utilisent des matières organiques généralement issues du bois (sciure, plaquettes, granulés..) comme combustibles ou et les chaudières CSR (combustibles solides de récupération) des déchets non dangereux ne pouvant être recyclés autrement.
Chaudières de récupération
Elles fonctionnent en récupérant la chaleur d’un circuit primaire de génération d’une forte source de chaleur pour être conduite vers un circuit secondaire.
Découvrez les avantages et limites des différentes chaudières !
À quoi sert la vapeur dans l’industrie ? 7 exemples d’usages
Elle trouve son intérêt pour de nombreuses applications industrielles et le type de vapeur à privilégier varie en fonction de chacune d’elles. Voici 7 exemples d’usages :
1. Production d’énergie
Principe : conversion de l’énergie contenue dans la vapeur en travail mécanique grâce à une turbine.
Type : vapeur surchauffée.
Exemples :
- Centrales thermiques (gaz, charbon, nucléaire..) pour produire de l’électricité.
- Centrales de cogénération pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur.
2. Nettoyage
Principe : utilisation du pouvoir dégraissant de la vapeur à haute température.
Type : vapeur saturée propre ou stérile.
Exemple : nettoyage de surfaces, de moules pour tous types d’industrie.
3. Stérilisation
Principe : utilisation du pouvoir bactéricide de la vapeur.
Type : vapeur saturée.
Exemples : élimination des bactéries de dispositifs médicaux pour l’industrie pharmaceutique.
4. Chauffage direct
Principe : condensation de la vapeur qui cède sa chaleur latente.
Type : vapeur saturée.
Exemples :
- Pasteurisation du lait pour l’industrie agroalimentaire.
- Chauffage de réacteurs ou de colonnes de distillation pour l’industrie chimique.
- Séchage sur cylindres chauffants pour l’industrie papetière.
5. Chauffage indirect
Principe : circulation de vapeur au sein d’un serpentin, une cuve double enveloppe ou échangeur pour chauffer un fluide secondaire.
Type : vapeur saturée.
Exemples :
- Chauffage d’eau de procédé.
- Préchauffage d’air de combustion d’une chaudière.
6. Humidification
Principe : injection contrôlée de vapeur pour maintenir un taux d’hygrométrie spécifique.
Type : vapeur propre ou déminéralisée.
Exemple : réduction du poids des matériaux pour le secteur de la construction.
7. Réaction chimique
Principe : action de la vapeur dans le processus réactif.
Type : vapeur surchauffée ou saturée selon le procédé.
Exemple : production d’hydrogène à partir d’hydrocarbures via le procédé de reformatage de la vapeur.
Cas concrets d'un industriel ayant amélioré ses performances grâce à la vapeur avec MANERGY Industries
Client : LIS (groupe LESAFFRE) – secteur agroalimentaire
Mission : installation d’une chaufferie biomasse d’une capacité de 37 t/h sur le site de Cerences (50)
Actions réalisées
- Conception des lots process, hydraulique et électricité de la centrale
- Rédaction des documents techniques pour consultation des entreprises
- Établissement des dossiers de consultation pour les différents lots
- Création de la grille d’évaluation multicritères pour la sélection des offres (ACT)
- Pilotage des études d’exécution (EXE) et supervision de la phase d’exécution
- Collaboration avec la maîtrise d’ouvrage pour validation de la conformité de la conception (VISA)
Des DCE des lots techniques jusqu’à la contractualisation, la mission de MANERGY Industries a été conduite avec professionnalisme, dans les délais.
Le pilotage de la réalisation, sous la responsabilité d’Ewan GERGAUD, a été particulièrement apprécié par l’ensemble des intervenants.
Nous souhaitons souligner son engagement, sa disponibilité, sa rigueur, ses compétences sur tous les sujets et enfin son sens des relations humaines.
12 solutions pour optimiser votre production de vapeur et réaliser des économies d’énergie !
1. Visites régulières de la chaufferie – investissement faible
Celles-ci permettent non seulement d’évaluer l’état des installations, mais aussi de relever les paramètres nécessaires aux analyses. (mesures de pression en sortie chaudière, plage de fonctionnement du brûleur…).
2. Audit vapeur – investissement faible
Par ailleurs avant de mettre en place une action plus coûteuse, il est recommandé de faire réaliser par un bureau d’études spécialisé, comme MANERGY Industries, un audit vapeur sur son site qui permettre d’identifier et chiffrer les pistes d’amélioration les plus pertinentes sur la production et la distribution, et ainsi aider à la prise de décision.
3. Installation d'un débimètre vapeur – investissement modéré/élevé
La mise en place d’un débitmètre en sortie de chaudière permet de mesurer et de vérifier le rendement énergétique de l’installation, c’est-à-dire la quantité d’énergie contenue dans une tonne de vapeur.
En suivant l’évolution du débit de vapeur au cours du temps, il sera alors possible de mettre en évidence d’éventuelles dérives de consommations et de mettre en place des actions correctives.
4. Redimensionnement de la production de vapeur – investissement modéré/élevé
Bien souvent, il est courant de rencontrer sur des sites industriels, des chaudières vapeur dont le dimensionnement remonte à de nombreuses années et correspond à un besoin en vapeur plus élevé qu’à l’heure actuelle.
Aussi, pour réaliser de précieuses économies, il est important de s’interroger sur la nécessité d’utiliser de la vapeur pour chacun de ses process afin d’avoir une installation dimensionnée sur le juste besoin.
5. Installation d'un économiseur – investissement modéré/élevé
Un économiseur est un échangeur que l’on installe sur le circuit des fumées soit dans la cheminée ou les conduits de fumées et qui permet de récupérer une partie de la chaleur contenue dans les fumées.
En général cette chaleur est utilisée pour préchauffer l’eau alimentaire ce qui permet de réaliser des économies d’énergie sur le gaz d’environ 2 à 5% (source ADEME). Les installations les plus récentes intègre généralement ce système.
6. Installation d'un condenseur – investissement modéré/élevé
En installant un condenseur en aval d’un économiseur, il est possible de récupérer également la chaleur contenue dans les condensats.
Les condenseurs sont également bien adaptés à des industries ayant des besoins en vapeur dont le taux de retour condensats est faible (<40%) (ex : nettoyage en place dans les industries agroalimentaires).
Il faut également veiller à avoir une simultanéité entre les besoins en vapeur et les besoins d’eau chaude.
L’installation d’un condenseur peut tout de même impliquer de mettre en place des traitements physico-chimiques supplémentaires, ce qui nécessite de disposer de suffisamment de place mais aussi peut générer des coûts d’OPEX/OPEX élevés.
7. Sélection d'un brûleur performant – investissement modéré/élevé
La mise en place d’un brûleur performant (par exemple micro-modulant) associé à un contrôle de l’excès d’air permet d’adapter en continu les paramètres de puissance et de combustion en fonction du besoin de vapeur du process.
Cette préconisation est davantage adaptée aux industries dont le taux de charge des chaudières vapeur varient mais moins à celles caractérisées par des taux de charges élevés où la modulation est moins pertinente (ex : industrie sucrière, papetière ou encore chimie).
8. Contrôle des purgeurs – investissement modéré/élevé
En plus de vérifier que les purgeurs installés soient adaptés au besoin en vapeur, il convient également de vérifier régulièrement leur bon fonctionnement pour limiter au maximum les fuites, celles-ci étant à l’origine de pertes d’eau et de vapeur.
Cela peut permettre d’économiser jusqu’à 2% de la consommation énergétique (source ADEME).
9. Récupération de chaleur sur les purges – investissement modéré/élevé
Il est possible d’installer un ballon d’éclatement des purges couplé à un échangeur pour valoriser l’énergie disponible dans les purges avant leur évacuation.
La récupération de chaleur va donc dépendre du taux de purge ainsi que des pressions vapeur mises en jeu et peut servir à préchauffer l’eau de la bâche alimentaire, l’eau d’appoint ou encore à un autre usage sur site (ex : chauffage des locaux).
Cette action peut ainsi permettre d’économiser entre 1 et 4% d’énergie.
10. Calorifugeage du réseau vapeur – investissement modéré/élevé
Afin d’éviter les pertes thermiques du réseau de chauffage, il est important que les tuyaux ainsi que les points singuliers (vannes, pompes, compteurs…) soient bien isolés. Pour cela, il faut veiller à ce qu’un calorifugeage soit présent et le cas échéant en bon état.
Il est également important de bien calorifuger la bâche alimentaire qui peut perdre jusqu’à 70% de son énergie thermique si tel n’est pas le cas.
11 et 12. Autres actions
En complément, la mise en place d’une procédure de maintenance prédictive sur la production de vapeur permet d’augmenter la durée de vie de l’installation et de conserver un système performant énergétiquement parlant (rendement optimal, limitation des pertes thermiques…).
Par ailleurs, la mise en place d’un traitement d’eau performant en amont de la chaudière permet de réduire de manière significative le taux de purge et donc la consommation d’eau et d’énergie de la chaufferie. Il convient d’adapter le type de traitement en fonction de plusieurs paramètres (type de chaudière, qualité de vapeur requise, régime de température.).
Par exemple, en passant d’un taux de purge de 15 % à 3 %, le gain énergétique réalisable est de l’ordre de 3 %.
Les réglementations et normes liées à la vapeur industrielle
Principales réglementations à connaître
Les articles R224-20 à R224-41-9 du Code de l’Environnement fixent des conditions d’entretien et de contrôle des chaudières et distingue trois catégories de puissance :
- 4 à 400kW
- 0,4 à 20MW
- Supérieure ou égale à 20 MW
À également savoir :
- Toute exploitation industrielle ou agricole susceptible de créer des risques pour les tiers et/ou de provoquer des pollutions ou nuisances vis-à-vis de l’environnement, est potentiellement une installation classée pour la protection de l’environnement (ICPE).
- Au titre de la rubrique 2910, les installations de combustion d’une puissance supérieure ou égale à 20 MW sont soumises à autorisation.
Principales normes à connaître
- NF EN 12 952-12 – Chaudières à tubes d’eau et installations auxiliaires – Partie 12 : Exigences relatives à la qualité de l’eau d’alimentation et de l’eau en chaudière.
- NF EN 12953-10 – Chaudières à tubes de fumée – Partie 10 : Exigences relatives à la qualité de l’eau d’alimentation et de l’eau en chaudière.
Les 4 aides financières disponibles pour vos projets de vapeur industrielle
1. AAP BCIAT
Tout d’abord l’appel à projets BCIAT permet de financer la mise en place de chaudières biomasse dont la production thermique est supérieure à 12 000 MWh/an.
À savoir : la dernière relève s’est clôturée le 16 octobre 2025 et que la prochaine débute le 17 juillet 2026 (sous réserve de disponibilité budgétaire).
2. CEE
Les certificats d’économies d’énergie (CEE) constituent également des leviers de financement applicables à des opérations notamment grâce aux fiches standardisées.
3. CEE spécifiques
En fonction des niveaux de quantité de chaleur fatale valorisable, il est également possible de monter des dossiers CEE spécifiques pour subventionner des projets, tels que la récupération de chaleur sur une usine de valorisation énergétique destinée à l’alimentation d’un réseau de chaleur.
4. AAP DECARB FLASH
Enfin, l’appel à projet DECARB FLASH permet de financer des projets industriels de décarbonation entre 100 k€ et 3 M€ sur plusieurs thématiques et notamment le volet efficacité énergétique (hors chaleur fatale) parmi lequel figure les actions “Installation de purgeurs vapeur sur les circuits vapeur” et “Installation de lignes de retours condensats sur les circuits vapeur”.
Les prochaines dates de relèves prévues :
- 15/10/2025 à 15h00
- 16/02/2026 à 15h00
- 15/06/2026 à 15h00
- 15/10/2026 à 15h00
FAQ : toutes les réponses à vos questions !
Qu'est-ce que la vapeur ?
La vapeur (steam en anglais) est l’état gazeux d’un liquide obtenu lorsqu’un apport d’énergie, appelée chaleur latente, permet aux molécules de changer d’état.
Quelles sont les applications de la vapeur dans l’industrie ?
-
Textile : actionnement simultané de plusieurs métiers à tisser, remplaçant la force humaine ou hydraulique.
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Métallurgie : maintien de températures élevées et constantes, pour une production plus efficace des métaux.
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Transport : locomotives et bateaux à vapeur ont révolutionné les déplacements et le transport de marchandises.
Pourquoi la vapeur a-t-elle été si importante pour la Révolution Industrielle ?
La vapeur est devenue importante lors de la Révolution Industrielle grâce à la célèbre machine à vapeur de James Watt, qui a marqué un tournant majeur en augmentant la productivité des usines.
Comment optimiser sa production de vapeur ?
De nombreuses actions permettent de réaliser des économies d’énergie sur sa production de vapeur (installation d’un débimètre, redimensionnement de la production de vapeur, Installation d’un économiseur , etc.). MANERGY Industries est en mesure de vous accompagner sur ces sujets.
Quelles sont les aides disponibles pour financer des opérations ou projets sur des installations de vapeur ?
Voici les 4 aides disponibles pour vos projets : l’AAP BCIAT, CEE, CEE spécifiques et l’AAP DECARB FLASH. MANERGY Industries peut vous accompagner sur le montage financier de votre projet.
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