Un industriel du secteur des matériaux de construction, fabricant d’éléments en terre cuite, a réalisé une étude d’opportunité sur le mix énergétique bas carbone pour la décarbonation de son site.
Cet industriel est un acteur du secteur des matériaux de construction spécialisé dans la fabrication d'éléments en terre cuite (briques, tuiles, etc.). Le site étudié assure une production d'environ 200 000 tonnes par an. Le profil énergétique du site est caractérisé par un fort besoin de chaleur pour la cuisson et le séchage, assuré par la combustion de gaz naturel essentiellement. Une part importante de l'électricité consommée est destinée aux process de préparation des mélanges. La performance énergétique des lignes de production est très variable du fait des différents types d'installations et d'utilités associées, mais aussi des modes d'exploitation (usage continu ou discontinu, durée de cuisson, etc.).
Le site a mené plusieurs actions énergétiques et en particulier l'installation de système de récupération de chaleur sur l'étape de séchage. Une étude est en cours concernant la valorisation des fumées pour le préchauffage de l'air neuf en entrée des brûleurs.
Le site dispose d'un système de cogénération gaz qui fonctionne sur une partie de l'année, avec valorisation de la chaleur produite pour les séchoirs (haute température) et pour les aérothermes (basse température). L'arrêt de l'exploitation de l'installation de cogénération est prévu pour 2033. L'étude d'opportunité a donc permis d'explorer les systèmes de substitution envisageables.
208 GWh/an
Consommation énergétique totale moyenne
89%
Part actuelle du mix énergétique d’origine fossile
35 745 TCO2e/an
Bilan des émissions de GES
1000 kWh/t
De produits finis. Indicateur d’efficacité énergétique moyen
L'étude d'opportunité sur le mix énergique bas carbone doit permettre à l'industriel d'avoir une vision exhaustive des solutions de décarbonation compatibles techniquement avec son procédé ainsi qu'une analyse multicritère (technique, énergétique, environnementale et économique) des principaux leviers d'action. Cet accompagnement vient en complément de l'audit énergétique pour proposer des solutions axées sur la décarbonation du mix énergétique du site industriel. Ainsi, 4 thématiques sont analysées :
- La récupération de chaleur fatale ;
- les énergies renouvelables thermiques et électriques ;
- l'électrification des process ;
- la production d'hydrogène.
L'étude aboutit à la construction d'une feuille de route de décarbonation à court et long terme (objectif à 2050). L'accompagnement est conduit en amont d'éventuelles études de faisabilité, qui permettront quant à elles d'approfondir les solutions retenues par l'industriel.
L'accompagnement du bureau d'études Inddigo s'est déroulé en 7 étapes sur une période totale de 3 mois. Après une première réunion de lancement et une étude documentaire préalable, le site est visité afin de compléter le diagnostic technique, comprendre en détails les process et recenser l'ensemble des enjeux locaux.
L'adéquation entre les besoins du site, les solutions et les ressources disponibles est évaluée. Les 4 axes de décarbonation sont investigués mais tous ne sont pas retenus. Par exemple, la géothermie est considérée comme peu pertinente car les régimes de températures nécessaires au site sont trop élevés. De la même manière, le raccordement sur réseau urbain n'est pas possible du fait de l'inexistence d'un réseau à proximité et d'une densité de population insuffisante à proximité.
À l'issue de l'analyse technico-économique, 5 projets ont été identifiés :
- Rénovation thermique : isolation des murs d'une partie du site et de l'ensemble de la toiture (laine minérale), pour une surface totale de 1 760 m2
- Installation d'une chaudière biomasse en remplacement de l'installation de cogénération. La capacité nécessaire à l'alimentation des séchoirs et des locaux est évaluée à 1,8 MW. Des travaux d'adaptation du réseau et des convecteurs (aérothermes hydrauliques) est nécessaire.
- Mise en œuvre d'une centrale de solaire thermique pour répondre au besoin des séchoirs pendant l'été. L'installation, de type plan avec capteurs sous vide (T<120°C) et système de stockage, permettra d'assurer 38% des consommations annuelles du site. L'étude s'est basée sur un scénario de réutilisation des réseaux existants de la cogénération. La compatibilité des échangeurs devra être vérifiée.
- Mise en place d'une centrale de panneaux photovoltaïques au sol, sur les carrières en fin d'exploitation à proximité de l’usine. Le dimensionnement prévoit une capacite totale de 3030 kWc et un taux d'autoconsommation de 100%. La production annuelle attendue s'élève à 3 500 MWh, soit presque 16% de la consommation actuelle.
- Installation d'un système de gazéification biomasse pour l'alimentation en syngas des brûleurs. Le dimensionnement prévoit 2 unités de 8 MW, pour un rendement de 80% et un taux de couverture de 85% des besoins de gaz.
Le potentiel de réduction cumulé de décarbonation s’élève à 78% avec des temps de retour sur investissement parfois maîtrisés grâce aux subventions. Il est important de noter qu’il s’agit de chiffrages moyens fournis à titre indicatif (étude de niveau opportunité) qui nécessiteront d’être affinés par une étude de faisabilité plus précise.
- Isolation des parois
- Investissement : 159 k€
- Temps de Retour Brut : 6-15 ans
- Gain des émissions directes GES : 121 tCO2e / an (-0,5% site)
- Chaudière biomasse (100% bois)
- Investissement : 5 400 k€
- Temps de Retour Brut : 18-20 ans
- Gain des émissions directes GES : 2 850 tCO2e / an (-8% site)
- Centrale solaire thermique
- Investissement : 5 900 k€
- Subvention : 3 820 k€ (AAP)
- Temps de Retour Brut : 10-15 ans
- Gain des émissions directes GES : 720 tCO2e / an (-2% site)
- Centrale PV
- Investissement : 3 420 k€
- Temps de Retour Brut : 15-20 ans
- Gain des émissions directes GES : 162 tCO2e / an (-0,5% site)
- Gazéification biomasse
- Investissement : 19 250 k€
- Subvention : 2 890 k€ (Fonds Chaleur)
- Temps de Retour Brut : 30-40 ans
- Gain des émissions directes GES : 24 075 tCO2e / an (-67% site)
- Isolation des parois