Un industriel du secteur des matériaux de construction, fabricant de profilés en acier, 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 de la transformation du métal spécialisé dans la fabrication de profilés en acier.
Le site étudié comprend 2 installations : l'aciérie et le laminoir.
Le groupe porte des objectifs de réduction des émissions de GES, de l'ordre de 30% d'ici 2030. Les enjeux de décarbonation du site convergent avec la nécessité de réduction de la dépendance aux énergies fossiles mais aussi de maîtrise des coûts d'exploitation dans un contexte de volatilité des prix énergétiques. À noter que le site est certifié ISO 50001 et n'est pas soumis aux quotas CO2.
Le profil énergétique du site est caractérisé par un fort besoin de chaleur, assuré par la combustion de gaz naturel. Le gaz est principalement consommé à certaines étapes du process (fusion du métal, préchauffage des poches de coulée et préchauffage enfournement au niveau du laminoir). Une très faible proportion est utilisée pour le chauffage des locaux. L'électricité est consommée par les équipements process (four électrique) et permet aussi de produire deux utilités : l'air comprimé et l'eau de refroidissement (via des TAR).
520 GWh/an
Consommation énergétique totale moyenne
40 %
Part actuelle du mix énergétique d’origine fossile
66 000 tCO2e/an
Bilan des émissions de GES
550 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, les excès de chaleur récupérables sur site et les régimes de température nécessaires rendent moins pertinents les solutions de géothermie, de biomasse ou de solaire thermique par exemple.
À l’issue de l’analyse technico-économique, 4 projets ont été identifiés :
- Récupération de chaleur sur les tours aéroréfrigérantes (TAR) via la mise en place d'un échangeur eau/eau sur le réseau d'eau de refroidissement des tours. Le potentiel énergétique est évalué à 109 GWh.
- Installation d'une machine ORC sur les fumées du four de fusion (600°C) de l'aciérie pour produire de l'électricité. Un échangeur spécifique aux fumées (très chargées en poussières) est nécessaire. La production d'électricité est estimée à environ 17 GWh. Par ailleurs, 30 GWh de chaleur (80°C) restent disponibles pour l'alimentation d'un réseau de chaleur urbain (RCU). La récupération de chaleur pourrait donc être alors couplée à la création d'un RCU pour l'alimentation de la ville (hôpital, piscine, bâtiment communaux, logements collectifs, etc.), située à proximité.
- Mise en place d'une centrale de panneaux photovoltaïques en toiture, pour une capacité totale de 2,7 MWh et un taux d'autoconsommation de 100%. Une étude de structure du bâtiment est nécessaire pour valider la faisabilité de ce projet.
- Production d'hydrogène in situ par le biais d'un électrolyseur pour l'alimentation de four de laminoir à hauteur de 20%, en complément du gaz. La puissance de l'électrolyseur est évaluée à 4,3 MWé pour une production massique de 146 tonnes d'hydrogène / an.
Électrification progressive de certains procédés : le site étudie également la mise en place d'un four de fusion avec préchauffage des ferrailles à partir de la chaleur des fumées. L'utilisation de modules à induction en sortie des fours semble aussi être une piste de décarbonation à approfondir.
Le potentiel de réduction cumulé de décarbonation s’élève à 20% à moyen terme avec des temps de retour sur investissement 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.
- Projet n°1
- Investissement : 8 700 k€
- Subvention : 2 610 k€ (CEE, Fonds Chaleur)
- Temps de Retour Brut : 1-5 ans
- Gain des émissions directes GES : 11 890 tCO2e (18%)
- Projet n°2
- Investissement : 14 340 k€
- Subvention : 4 303 k€ (CEE, Fonds Chaleur)
- Temps de Retour Brut : 1-5 ans
- Gain des émissions directes GES : 4 675 tCO2e (5%)
- Projet n°3
- Investissement : 76 k€
- Temps de Retour Brut : 7 ans
- Gain des émissions directes GES : 104 tCO2e (0,2%)
- Projet n°4
- Investissement : 15 050 k€
- Subvention : 3 010 k€
- Temps de Retour Brut : > 50 ans
- Gain des émissions directes GES : 3 840 tCO2e (6%)
- Projet n°1