Comment rendre la chaleur du processus thermique plus durable

Décarbonisation de l'industrie: une approche hybride

À l'approche de 2024, l'urgence avec laquelle nous devons atteindre nos objectifs de décarbonation s'accroît. La prise de conscience qu'il ne reste peut-être que six ans pour prévenir les pires effets du changement climatique est décourageante. Pour l'industrie, avec ses variations incroyablement complexes, la décarbonation de la production de chaleur industrielle est fermement à l'ordre du jour. Ce n'est pas un hasard si presque toutes les installations industrielles ont eu recours aux combustibles fossiles pour répondre à la demande d'énergie thermique. Ils sont relativement bon marché, se stockent facilement et sont réputés pour produire la vapeur nécessaire aux processus industriels. Jusqu'à présent, les solutions alternatives ont eu du mal à rivaliser sur ces défis. Mais avec la croissance plus rapide que jamais des sources d'énergie renouvelables, les choses sont en train de changer.

Et malgré que la transition énergétique des combustibles fossiles vers ces sources plus acceptables est en bonne voie, cette situation est souvent source d'incertitude pour l'industrie. Quelle est la voie à suivre pour réduire immédiatement les émissions ? Quelles sont les technologies qui présentent une valeur actuelle nette positive et qui peuvent être mises en œuvre rapidement ?

La production de vapeur est depuis longtemps reconnue comme un facteur majeur du défi de la décarbonation. L'élimination progressive des combustibles fossiles et l'adoption de solutions de remplacement sans carbone, ou à faible teneur en carbone, constituent l'objectif principal. Certaines sont des sources de combustibles renouvelables ou à faible teneur en carbone : énergie solaire thermique, biomasse, hydrogène et biogaz. Certaines méthodes de récupération, de stockage ou de transfert de chaleur sont plus durables, notamment le stockage thermique, les pompes à chaleur et les chaudières électriques fonctionnant à partir de sources d'énergie renouvelables - chacune de ces méthodes se trouve à des stades différents d'avancée commerciale.

Leur faisabilité doit être évaluée en fonction de la disponibilité des matières premières, du cadre réglementaire en vigueur au niveau local et de leur capacité à répondre à la demande. Par exemple, l'énergie solaire thermique nécessite une région à fort ensoleillement, tandis que pour la biomasse, il faudra des cultures énergétiques spécifiques, comme le maïs.

Cette variabilité signifie que, dans certains cas, la meilleure solution pour une production de vapeur rentable et à faibles émissions à court terme consistera à remplacer les moyens conventionnels par une combinaison flexible de générateurs à gaz prêts pour l'hydrogène et de générateurs de vapeur électriques.

Des solutions hybrides

L'utilisation de plusieurs technologies permet de bénéficier de la flexibilité offerte par le passage d'un combustible à un autre, en fonction de son prix relatif. Même si cela implique l'installation et l'entretien d'une capacité supplémentaire, la valeur du changement de combustible peut l'emporter sur les dépenses additionnelles.

Toutes les chaudières ne dépendent pas d'une seule source d'énergie pour produire de la chaleur à moyenne température. Les chaudières hybrides, ou à double système, qui peuvent fonctionner à la fois à l'électricité et au gaz naturel, sont facilement disponibles. En remplacement d'une chaudière classique à combustible fossile, il est possible de tirer parti de l'électricité renouvelable lorsqu'elle est disponible, le gaz naturel assurant la continuité.

Cette solution est probablement la plus économique lorsque la chaudière existante arrive en fin de vie ou nécessite des travaux importants. Le choix du moment est essentiel, car de nombreuses chaudières ont une durée de vie de plus de 30 ans.

Les chaudières hybrides présentent d'autres inconvénients. Coûtant jusqu'à 50 % de plus qu'une chaudière à gaz classique, ce surcoût peut ne pas être compensé par des économies d'énergie à court terme. Toutefois, les tendances récentes en matière d'approvisionnement énergétique montrent que les coûts de l'électricité sont plus favorables que ceux du gaz naturel. Cela pourrait se traduire par des périodes d'amortissement plus rapides pour les chaudières à double combustible et les chaudières hybrides.