De la taille d’une paillasse de laboratoire à plusieurs dizaines de mètres cubes, les fours sont des outils incontournables de la production industrielle. Ils fondent, cuisent, cémentent, sèchent, transforment la matière en lui apportant les propriétés attendues. Ils sont aussi de grands consommateurs de gaz et de fioul, participant activement au réchauffement climatique. Pour contribuer à l’objectif de neutralité carbone fixé par l’Europe en 2050, industriels et fabricants se questionnent sur leur électrification.
« C’est une tendance marquée, tirée par la pression environnementale et le besoin de réduire les coûts de production », affirme Alfred Rallo, consultant auprès d’ECM Technologies, fabricant de fours destinés au traitement thermique qui réalise 85% de ses 100 millions d’euros de chiffre d’affaires à l’export. Outre leur nombre, le profil des clients évolue. « Ce ne sont plus seulement les grands comptes ayant les moyens de financer des installations modernes qui s’équipent. Ça descend dans les ETI, voire dans certaines PME, partout dans le monde », assure Alfred Rallo.
Citant les fours électriques sous vide ou à basse pression utilisés pour la cémentation de pièces mécaniques (notamment dans l’industrie automobile), il explique que non seulement ils réduisent drastiquement les émissions de gaz à effet de serre, mais aussi qu’il est relativement simple de les faire fonctionner. Ils se conduisent comme des machines-outils, sont propres, froids et ne risquent pas d’exploser. Pratique pour optimiser les flux. Ce type de four peut être installé directement dans un atelier de mécanique.
Open innovation et recyclage
L’électrification des fours est également une option sérieuse chez les verriers, qui surveillent de près le développement de solutions au biogaz et à l’hydrogène. Cette industrie, gourmande en énergie, consomme 11 térawattheures par an en France. Et si ses petits fours utilisés pour les arts de la table sont déjà majoritairement électriques, les plus grands fonctionnent encore essentiellement aux énergies fossiles. Ces équipements, qui produisent de 300 à 500 tonnes de verre par jour, sont alimentés avec 80% de gaz et de fioul et 20% d’électricité.
Dix-neuf sociétés spécialisées dans l’emballage – parmi lesquelles Verallia, Owens-Illinois, Ardagh, Verescence… – réunies dans un consortium européen s’emploient à inverser ce ratio. Elles mettent au point « un four fonctionnant principalement à l’électricité et capable de fondre une quantité importante de calcin [verre recyclé, ndlr] », explique Jacques Bordat, le président de la Fédération des industries du verre en France. Un pilote sera en construction en 2022 sur un site allemand du groupe Ardagh et le projet Furnace of the futur livrera ses premiers résultats en 2023.
On estime qu’un four alimenté à 80% par de l’électricité permettra de réduire de moitié les émissions de dioxyde de carbone.
— Xavier Capilla, responsable environnement de l’Institut du verre
« On estime qu’un four alimenté à 80% par de l’électricité permettra de réduire de moitié les émissions de dioxyde de carbone », indique Xavier Capilla, le responsable environnement de l’Institut du verre. L’introduction de verre recyclé en grande quantité est l’autre enjeu prioritaire de cette décarbonation. L’industrie compte sur ses futurs fours à électrodes pour intégrer 75% de calcin. Une gageure liée à la difficulté d’assurer la bonne diffusion de la chaleur au sein du mélange.
Lourds investissements
Le four électrique a beau cumuler des avantages environnementaux, de sécurité et de maintenance, il est aussi synonyme de surcoût. « Le prix du mégawattheure passe du simple au double, relève Xavier Capilla. Et il faut ajouter celui du raccordement aux lignes à haute tension, qui se chiffre à plusieurs millions d’euros. »
L’expert estime à plusieurs dizaines de millions d’euros le surcoût sur la durée de vie du four pour les verriers qui remplaceront leurs anciens modèles. Certains se demandent d’ailleurs si la capacité de production des centrales françaises suffira à répondre aux besoins croissants des industriels sans affecter le coût de l’électricité.
« Quand on parle de démantèlement de centrales nucléaires, on se pose la question », reconnaît Olivier Sohm, le directeur commercial et marketing du fabricant de fours industriels électriques Acim Jouanin. Pour les fournisseurs de fours et leurs clients, la balle est dans le camp des gouvernants, dont la politique énergétique sera seule capable d’inciter, ou non, à l’adoption massive de ces équipements. « On ne peut pas substituer nos énergies actuelles par d’autres beaucoup plus chères au péril de notre compétitivité », affirme Jacques Bordat, au nom des entreprises verrières.
Transformation des processus
L’absence d’aide financière de la part des pouvoirs publics est un frein à la généralisation des fours électriques.
— Martin Piotte, directeur technologie et innovation du centre de R&D de Terreal
Même écho du côté de Terreal, spécialiste des briques et des tuiles en terre cuite. « L’absence d’aide financière de la part des pouvoirs publics est un frein à la généralisation des fours électriques, considère Martin Piotte, le directeur technologie et innovation du centre de R&D de Terreal à Castelnaudary (Aude). L’autre frein, au-delà du coût de l’électricité et des investissements nécessaires pour le “rétrofit” dans nos usines, c’est la conduite et le pilotage des fours. Il faut le revoir, autant dans les phases de chauffage et de palier de cuisson que de refroidissement. »
Pascal Guittet Terreal saute le pas. Il va équiper son site de Rieussequel (Tarn) d’un premier four électrique pour la cuisson de l’émail. © Pascal Guittet
Au printemps, le groupe introduira, après quatre ans de réflexion, son premier four électrique sur le site de Rieussequel, à proximité de Castres (Tarn), dans le cadre d’une internalisation d’activité. Destiné à la cuisson de l’émail et conçu pour produire de faibles volumes, ce four de deux mètres cubes pourrait ouvrir la voie à plus d’électrification. « C’est une opportunité de retour sur expérience indispensable à toute opération de plus grande envergure », admet Martin Piotte, qui garde lui aussi un œil sur les avancées des alternatives au méthane et à l’hydrogène.
Électrification inégale dans la métallurgie
Dans la métallurgie, l’électrification des fours est très inégale. En France, la production d’acier est issue à 40% – l’équivalent de 1 200 tours Eiffel ou 300 porte-avions Charles-de-Gaulle par an – de la filière dite « électrique », qui recycle des ferrailles dans des fours à arc électrique.
À l’instar du groupe italien Riva, qui opère les aciéries Alpa (Aciéries et laminoirs de Paris) à Gargenville (Yvelines), Iton à Bonnières-sur-Seine (Yvelines), SAM à Neuves-Maisons (Meurthe-et-Moselle) et à Montereau-Fault-Yonne (Seine-et-Marne)… Ces fours de fusion des déchets d’acier créent un arc électrique entre trois électrodes en graphite, en présence de carbone, d’oxygène et de gaz naturel.
Mais dans l’aluminium, « 95% des fours sont au gaz », affirme Cyrille Mounier, le délégué général de la fédération Aluminium France. Constellium a installé à Neuf-Brisach (Haut-Rhin) un four à induction qui est probablement le seul équipement électrique de la filière. « Techniquement, les fours de maintien à température dans les fonderies seraient électrifiables, mais je ne connais pas de projet, précise Cyrille Mounier. Changer un four, c’est un investissement en dizaines de millions d’euros, il n’y a pas de rétrofit possible. » L’autre frein majeur étant, là aussi, le prix de l’électricité par rapport au gaz.
Le potentiel d’électrification des fours n’est pourtant pas négligeable. Selon l’étude intitulée « Première analyse du potentiel technique d’électrification des procédés industriels thermiques par des technologies matures », réalisée par le Centre d’études et de recherches économiques sur l’énergie (Ceren) et diffusée par l’Agence de la transition écologique (Ademe), en 2020, les substitutions de combustibles fossiles par l’électricité concernent potentiellement 41,6 térawattheures, soit 18% de la consommation actuelle de combustibles dans ces opérations.
