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Électrification des process industriels : à chacun sa solution de décarbonation

Dans l'objectif de décarboner l'industrie, l'électrification des process industriels est fortement mise en avant. Selon une étude de l'alliance Allice, les conditions techniques des procédés impactent la viabilité des alternatives électriques.

Energie  |    |  Florence Roussel  |  Actu-Environnement.com
Électrification des process industriels : à chacun sa solution de décarbonation

La dynamique de décarbonation de l'industrie enclenchée dans le cadre du plan de relance commence à prendre corps. De nombreux projets ont été sélectionnés depuis novembre et le lancement des appels à projets dédiés. Les industriels envisagent de remplacer les combustibles fossiles par de la biomasse ou de mener des travaux d'efficacité énergétique sur leurs process, premier pas à franchir dans une démarche de décarbonation. L'électrification des procédés est aussi une des solutions à envisager du fait de la particularité du mix énergétique français. Dans sa Stratégie Nationale Bas-Carbone (SNBC), la France s'est fixée pour objectif un taux d'électrification globale de son industrie de 70 % à l'horizon 2050.

   
Les différentes voies de décarbonation © Allice
 
   
Des technologies électriques matures au potentiel différent

L'idée est donc d'utiliser l'électricité pour les procédés nécessitant de la chaleur. Et ils sont nombreux : évaporation, séchage, distillation, chauffage de liquides et de gaz, réchauffage de métaux ou encore fusion et traitements thermiques et thermochimiques. En juin 2020, l'Ademe publiait une étude sur le potentiel d'électrification de ces procédés. Elle concluait que 18 % de la consommation de combustibles pour les process thermiques, soit 41,6 TWh, seraient substituables en recourant à des techniques électriques.

Les technologies électriques aujourd'hui matures sont une dizaine et présentent des performances énergétiques différentes. Selon l'Ademe, celles qui ont le meilleur potentiel d'électrification sont les résistances, les pompes à chaleur (PAC), la conduction, l'induction et la compression mécanique de vapeur (CMV). Les résistances peuvent se substituer aux combustibles pour des usages couvrant la plupart des secteurs de l'industrie. Le recours aux PAC pour l'électrification concerne pour une très large part l'agroalimentaire, la chimie organique et le papier. De même que la compression mécanique de vapeur. La conduction peut principalement être mobilisée dans le secteur du verre. L'induction peut se substituer aux combustibles dans la sidérurgie et la fonderie.

Un choix au cas par cas

 
Pour arriver à la neutralité carbone d'ici à 2050, il faudra des situations
transitoires. L'électrification est une des solutions envisageables.
 
Christophe Debard, président d'Allice
 
Une seconde étude récemment publiée et réalisée à la demande de l'alliance Allice par le Cetiat et le Cetim va plus loin et intègre un regard économique que l'Ademe avait mis de côté volontairement. L'étude a priorisé cinq procédés thermiques représentatifs et couvrant différents secteurs industriels : la pasteurisation, l'évapo-concentration, les fours batch haute et basse température, les fours tunnel haute et basse température, les sécheurs tunnel. Les conclusions des analyses technico-économiques soulignent les avantages et freins à l'électrification en tenant compte des spécificités de chaque procédé. « C'est un des intérêts majeurs de cette étude que d'avoir une analyse orientée procédés, et de positionner chaque technologie électrique au regard de critères de fonctionnement sur le terrain. En effet, les conditions techniques des procédés impactent fortement la viabilité ou non des alternatives électriques », explique Christophe Debard, président d'Allice et directeur commercial du Cetiat.

Ainsi, selon l'étude, pour les procédés à faible température (<150 °C), les alternatives électriques, telles que le chauffage résistif, la CMV, les énergies radiantes et la PAC, « ont un vrai potentiel dans la mesure où elles sont matures, efficientes et avec un faible impact carbone ». À plus haute température, le gaz naturel prédomine. « C'est plus facile pour des procédés à faible température. L'enjeu de puissance installée est plus faible, le coût au kW installé va être moins élevé et la maintenance plus facile », explique Youmna Romitti, responsable du Pôle Énergie & Procédés industriels au Cetiat. L'intérêt d'une solution électrique est donc à valider au cas par cas en fonction des spécificités du procédé et des contraintes de l'industriel.

Renforcer les financements

Ces solutions présentent donc un réel potentiel pour certaines applications, notamment grâce aux faibles coûts opérationnels. Toutefois, le coût d'investissement reste un frein et la mise en place d'aides supplémentaires sera nécessaire pour un plus large déploiement de ces solutions sur le marché. « Avec cette étude, on se rend compte qu'il y a deux technologies (CMV et PAC haute température) qui ressortent et qui contribueront de façon importante, dans les années futures à l'électrification. Mais l'investissement peut être conséquent pour l'industriel. Il faudrait développer les aides financières en créant de nouveaux certificats d'économie d'énergie (CEE) », estime Youmna Romitti du Cetiat. Allice travaille actuellement avec l'ATEE pour mettre au point de nouvelles fiches CEE. Ce travail pourrait déboucher en fin d'année avec la création de quelques fiches dans l'industrie. Ces technologies font aussi partie des projets éligibles dans le cadre des appels à projets décarbonation du plan de relance.

Allice prévoit également un second volet à cette étude, en septembre prochain, qui intégrera un volet marché et des projections de l'évolution du prix du carbone, et qui pourrait apporter un regard complémentaire sur la viabilité économique. Si la dynamique est lancée, l'alliance Allice prévient toutefois que les choses ne peuvent pas se faire d'un seul coup. « Pour arriver à la neutralité carbone d'ici à 2050, il faudra des situations transitoires. L'électrification est une des solutions envisageables. Elle peut se marier avec des solutions existantes, tout doit être étudié », explique Christophe Debard. Allice va désormais réaliser une étude similaire sur le rôle que pourraient jouer les gaz verts dans cette décarbonation.

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