Concilier compétitivité, qualité de production et neutralité carbone : des solutions gaz pour l’industrie


La recherche de l’efficacité énergétique n’est pas seulement un enjeu économique et de compétitivité. Face aux défis climatiques et aux engagements pris aux niveaux mondial, européen et français, la décarbonation de l’industrie s’accélère. Tous secteurs d’activité confondus, les industriels préparent leur feuille de route pour contribuer à la neutralité carbone à l’horizon 2050.

Sommaire
 

  1. Objectif : concilier neutralité carbone et compétitivité
  2. L’audit énergétique : l’indispensable état des lieux
  3. Renforcer l’efficacité énergétique de vos procédés gaz
  4. Améliorer vos installations avec des technologies performantes au gaz
  5. Valoriser la chaleur fatale de vos installation
  6. Recourir aux gaz verts ou le captage, stockage et valorisation de CO2

 

Objectif : concilier neutralité carbone et compétitivité

D’après l’Ademe, à production égale, le secteur de l’industrie, qui représente un cinquième des consommations énergétiques de la France, pourrait améliorer son efficacité énergétique de 20 % d’ici à 2030. Une étape vers l’objectif de réduction de 42 % des émissions de GES fixé par la stratégie nationale bas carbone pour 2050.

Les entreprises industrielles dont les procédés sont alimentés au gaz ont de nombreux atouts en main pour agir sur leurs consommations d’énergie et les émissions atmosphériques qui en découlent.

À court et moyen termes, une démarche d’efficacité énergétique a pour effet positif de générer des économies grâce à l’optimisation des sources énergétiques et des consommations, mais aussi de préserver l’entreprise de l’instabilité des prix et de limiter l’impact de la hausse de la tarification carbone. Une démarche environnementale raisonnée a, pour autre bénéfice, de valoriser l’image auprès de ses clients et/ou consommateurs.

Des pistes d’actions concrètes existent et peuvent être menées dès aujourd’hui, sur les utilités mais aussi – et avec un impact très important – sur les procédés. À la clé, de réels potentiels d’économies d’énergie et la préservation de vos marges, puisque vos coûts de production s’en trouveront allégés.

L’audit énergétique : l’indispensable état des lieux

Avant de vous engager dans une démarche d’efficacité énergétique et de décarbonation, il faut avoir une vision précise des sources d’énergies utilisées et des consommations.  Production de vapeur, de froid, d’air comprimé, four, séchage, chauffage de l’eau ou des locaux, éclairage… Quelles énergies consommez-vous, pour quels usages et en quelles quantités ? Un audit énergétique réalise l’étude approfondie des différents postes de consommation. Il permet de mettre en évidence des gisements d’économies d’énergie et de déterminer les actions et les investissements envisageables pour les exploiter aux meilleurs coûts. Connaître, avant d’agir : le préalable indispensable à toute démarche durable.

En savoir plus sur l’audit énergétique réglementaire

 

Focus sur la certification ISO 50 001.

La meilleure énergie est celle que l’on ne dépense pas. En mettant en place un système de management de l’énergie qui vous amène à structurer vos actions de performance énergétique et à pérenniser votre démarche, vous placez votre entreprise dans la voie de l’amélioration continue.  La performance énergétique s’inscrit alors comme un élément à part entière de la performance de votre entreprise. La démarche SMEnergie est volontaire. Elle peut donner lieu à une certification ISO 50 001, ce qui exonère les grandes entreprises de l’obligation d’audit énergétique à renouveler tous les 4 ans.

La mise en place d’un plan de comptage peut être nécessaire pour mieux comprendre les consommations des différents usages, voire des équipements de façon plus individualisée. Il aide, de fait, à prioriser les actions. Dans un second temps, le recours à des technologies digitales de type « Big data » peut permettre de détecter des dérives et de cibler les paramètres nécessaires pour les améliorer. Les gains peuvent aller jusqu’à 15 % de la dépense énergétique d’un procédé.

Renforcer l’efficacité énergétique de vos procédés gaz 

Avec un réglage pointu des brûleurs 

Le réglage et le maintien en conditions opérationnelles des brûleurs d’un équipement thermique est une opération indispensable et souvent sous-estimée. Le rapport air / gaz est un paramètre clé pour garantir une combustion optimale et le meilleur rendement possible. Or de nombreux éléments peuvent venir modifier des réglages initialement conformes aux spécifications des fabricants : l’encrassement d’un élément, des modifications de point de fonctionnement ou de taux de charge, des produits émettant des particules ou poussières venant impacter l’intégrité de l’équipement etc… Un brûleur encrassé, qui fonctionne avec un taux d’aération diminué de 5 %, peut entraîner une perte de rendement allant jusqu’à 15 %. Peu consommatrices de Capex, ces opérations périodiques de vérification et d’entretien requièrent de disposer des compétences en interne ou de faire appel à une entreprise de maintenance spécialisée.

Avec un système de régulation adapté

La régulation d’un procédé thermique industriel est un élément clé de la performance d’un site de production. En permettant de respecter les valeurs limites d’émissions, la régulation de la combustion contribue à la sécurité des biens et des personnes… et le respect des normes. Elle permet également de garantir les meilleurs rendements et de maintenir la performance des procédés.

Une bonne régulation de votre procédé, étayée par des consignes bien choisies et un minimum de marge visant à se rapprocher de la stœchiométrie, peut faire économiser de 5 à 20% d’énergie sur des procédés hautes températures.

Au-delà du maintien de la performance des procédés, la maîtrise de la combustion permet de mieux la qualité des produits finis.

Améliorer vos installations avec des technologies performantes au gaz

Des technologies performantes ont été développées par les fabricants de brûleurs pour les procédés hautes températures (T° > 700 °C). Elles sont matures et largement diffusées dans l’industrie.

  • Les brûleurs régénératifs sont adaptés pour des plages de puissance allant de 200 kW à 8 MW. Ils fonctionnent généralement par paire, servant alternativement de brûleur et de cheminée. Ce dispositif accroît de façon non négligeable le rendement des équipements thermiques : par rapport à des systèmes en air froid, l’utilisation de ces brûleurs permet une réduction de 40 à 50 % de la consommation en énergie.
  • Les brûleurs auto-récupérateurs ont une plage de puissance nominale variant de 10 kW à 500 kW. Ils fonctionnent par préchauffage de l’air de combustion et permettent de réduire la température de fumées à 500 °C. Les pertes aux fumées sont alors réduites à 25 % /PCI.

Des dispositifs de soutien et d’aide au financement de ces technologies existent – notamment  le plan de relance et les certificats d’économie d’énergie (CEE), sous réserve d’éligibilité de la solution et du site. Pour en savoir plus, consultez la fiche standard CEE IND-UT-118.

Valoriser la chaleur fatale de vos installations

36 % de la consommation de combustibles est perdue sous forme de chaleur fatale, alors qu’une partie importante serait probablement réutilisable. La récupération de la chaleur fatale d’un procédé thermique reste donc l’une des principales sources d’optimisation énergétique et d’augmentation de la compétitivité d’un site industriel.

Des solutions existent, à des niveaux de recherche et développement plus ou moins élevés. Certaines solutions permettent de récupérer et de valoriser les calories d’effluents gazeux émis à des températures allant de 200 à plus de 1000 °C.

Parmi les technologies innovantes disponibles, citons :

  • Le procédé Turbosol mis au point par Hevatech. Ce procédé innovant et économiquement performant convertit la chaleur fatale supérieure à 300 °C en électricité ou offre des possibilités de cogénération.
  • Les machines à cycle organique de Rankine (ORC pour Organic Rankine Cycle) d’Enertime. Les modules ORC permettent de transformer des sources de chaleur basse et moyenne températures (à partir de 90 °C et typiquement, entre 150 et 200 °C) en électricité.
  • La technologie Heat to Power engines développée par H2P est un moteur à piston utilisant l'énergie d'une source chaude (plus de 900 °C).

 

Exemple de technologie gaz adaptée aux fonderies alliant performances, économies et gains environnementaux :

Un réchauffeur de poches à très haute efficacité énergétique

Afin de gagner en efficacité énergétique sur le poste de transport de la fonte, la Fonderie de Brousseval et Montreuil (FBM) a installé en septembre 2019 un réchauffeur de poches de la marque Promeos®, doté d’un brûleur sans flamme fonctionnant au gaz naturel.

Une campagne de mesures réalisée par GRDF a mis en avant le gain opérationnel important apporté par cette technologie au site de FBM. Grâce à une durée de chauffe divisée par 4 et une utilisation optimale du système pour le préchauffage des poches, les économies d’énergie peuvent atteindre 80 %, réduisant significativement l’empreinte environnementale de ce poste de travail.

Le système Promeos® (fig 1) est composé de 3 éléments essentiels, rendant cette solution innovante et parfaitement adaptée au besoin :

  • un brûleur gaz radiant poreux Reo©, technologie brevetée par Promeos®, reposant sur une mousse de carbure de silicium ;
  • un corps de chauffe rayonnant en acier dans lequel est intégré le brûleur sans flamme ;
  • un couvercle étanche muni d’une cheminée permettant l’évacuation des produits de la combustion. C’est sur ce couvercle que sont fixés le brûleur et le corps de chauffe.

Cette configuration permet une transmission à la fois convective et radiative de la chaleur produite, pour des applications allant de 100 °C à 1100 °C.

La technologie du brûleur sans flamme, intégrée, dans un réchauffeur de poches haut de gamme à très haute efficacité énergétique, est aussi utilisée dans d’autres procédés de chauffage et de maintien au chaud des équipements de forges et fonderie : par exemple, le maintien au chaud du four de fusion à induction, le préchauffage de plancher incliné ou encore de goulottes de transport.

Résultats : la température de consigne de 800 °C est atteinte en moins d’1 heure, et la consommation de gaz est 2 à 3 fois moins élevée.

Recourir aux gaz verts ou le captage, stockage et valorisation de CO2

Découvrez notre article détaillé sur la démarche de maîtrise energétique pour gagner en compétitivité et ainsi contribuer à sa neutralité carbone