Une étude technico-économique sur le potentiel d’électrification des procédés industriels réalisée par le Centre technique des industries aérauliques et thermiques(Cetiat) et le Centre technique des industries mécaniques (Cetim) a été transmise, vendredi 30 avril, aux membres de l’Alliance industrielle pour la compétitivité et l'efficacité énergétique (Allice). Ce rapport apporte des éclairages sur les ambitions nationales visées par la Stratégie nationale bas-carbone (SNBC) : la France s'est en effet fixée pour objectif un taux d'électrification globale de son industrie de 70 % - en énergie finale - à l'horizon 2050.
Pour Industrie & Technologies, Youmna Romitti, responsable du Pôle énergie et procédés industriels au Cetiat et Christophe Debard, président d’Allice et directeur commercial du Cetiat expliquent quels sont les principaux leviers actionnables pour électrifier l’industrie.
Industrie & Technologies : Votre rapport a pour spécificité de prendre en compte les retours d’expérience de terrain. En quoi est-ce une démarche nouvelle ?
Christophe Debard : Ce rapport résulte d’une demande des adhérents d’Allice : entre différents sujets possibles, ils ont voté, début 2020, pour cette étude technico-économique sur le potentiel d’électrification des procédés industriels. Il y a un fort engouement sur ces sujets de la part des industriels.
Notre étude compare ainsi différents scénarios de chauffe en fonction des procédés sur une durée de fonctionnement de trente ans. Nous n’avons pas voulu comparer les équipements à un instant t, la France ayant de fortes ambitions d’électrification à horizon 2050. De plus, si nous nous sommes concentrés sur les procédés thermiques, c'est qu'ils représentent près de 70 % de l’énergie totale consommée dans l’industrie. Deux tiers concernent des procédés de traitements thermiques comme les séchoirs industriels et les fours.
Nous avons ainsi tenté d’objectiver au maximum nos conclusions afin qu’elles soient exploitables par nos membres. A contrario, la plupart des études qui abordent la question de l’électrification dans l’industrie, comme celles de l’Insee ou du Cerem, adoptent une démarche plus macroscopique.
Quels sont les critères que vous avez retenus ?
Youmna Romitti : Pour évaluer avec précision la consommation d’énergie, nous avons pris soin de récupérer des données de fonctionnement via des visites sur site effectuées par le Cetiat : quels sont les débits en jeu ? Quel est le scénario de fonctionnement ? En 2/8, en 3/8 ? Est-ce une installation qui fonctionne 24h/24 sans arrêt le weekend ou est-ce que, comme pour la pasteurisation, il existe des phases d’arrêt entre différents cycles ?
À côté de la description détaillée du process, nous avons pris en compte le rendement de la solution, évalué les émissions de CO2 et estimé le coût total du procédé. Nous avons inclus pour cela l’investissement initial, la maintenance, le coût de l’énergie et la taxe carbone qui était autour de 25 euros la tonne au moment de l’étude.
Une fois que nous entrons dans ce degré de finesse, nous nous rendons compte que les conclusions diffèrent selon les procédés étudiés…
Quels sont les traitements thermiques les plus facilement électrifiables ?
Youmna Romitti : C'est dans les cas des traitements thermiques à basse température que l’électrification est plus aisée. Prenons par exemple la pasteurisation qui, aujourd’hui, s’effectue à l’aide d’un tube immergé compact rattaché à un brûleur alimenté au gaz. Il s’agit de bains d’eau chauffés autour de 90-95°C, dont on va asperger le produit à pasteuriser. Or, il est possible de chauffer ce bain par le biais de résistances électriques ou bien par une technologie micro-onde. Cette dernière permet même de dimensionner à la baisse la puissance installée nécessaire, à de l’ordre de 100 kW pour le procédé micro-ondes contre 400 kW pour la technologie au gaz.
Par rapport au chauffage à gaz via le tube immergé, le chauffage par résistance électrique permet d’économiser 15-20 % sur la consommation d’énergie. Un gain qui monte à 40% avec le procédé micro-ondes.
Dans ce cas-là, l’électrification apporte donc un gain significatif en termes de consommation d’énergie, de réduction des émissions de CO2, de coût total sur toute la durée du scénario.
Pourquoi les traitements thermiques à haute température sont-ils plus difficile à électrifier ?
Youmna Romitti : Comme nous sommes sur des puissances installées plus importantes (de l’ordre du mégawatt), il est plus difficile d’amortir l’investissement. Premièrement, le coût lié à la maintenance va augmenter : les résistances électriques auront en effet une durée de vie plus faible. Deuxièmement, un four haute température électrique nécessite l’installation d’un transformateur électrique supplémentaire sur le réseau électrique de l’industriel, représentant également un surcoût à l’investissement.
Face à ce constat, les gaziers proposent des solutions de « gaz vert » (biométhane, hydrogène). Le potentiel de décarbonation de ces solutions fera l’objet d’une prochaine étude, prévue pour l’automne.
Existent-ils des leviers actionnables dans le cas des procédés haute température ?
Youmna Romitti : La notion d’hybridation est ici un scénario intéressant, et pas seulement pour les installations à haute température. Nous avons notamment discuté avec un fabricant de tuiles et de briques qui expliquait que son sécheur avait une durée de fonctionnement de 40 ans… il ne pouvait donc pas basculer d’un sécheur 100 % gaz à un sécheur 100 % électrique du jour au lendemain ! Dans ce cas-là, il est possible d’installer une pompe à chaleur pour récupérer la chaleur fatale, dans une perspective d’électrification partielle de son site industriel.
Le prix de la tonne de CO2 est-il un autre paramètre à prendre en compte ?
Christophe Debard : Certaines technologies électriques seront effectivement d’autant plus pertinentes, à mesure le montant de la taxe carbone augmente. Le deuxième volet de notre étude, réalisé avec le soutien de l’Agence de la transition écologique (Ademe), sera consacré à l’électrification des procédés à partir de plusieurs scénarios prospectifs de prix de l’énergie et du CO2. Dans le scénario de référence, le prix de la tonne de CO2 atteint 50 euros en 2035 puis grimpe à 200 euros la tonne d’ici 2050.
