La flambée des prix de l’énergie menace les industries à haute intensité énergétique. Focus sur l’Allemagne, où l’Institut Fraunhofer a développé des mesures innovantes applicables dans plusieurs secteurs.
Les entreprises industrielles allemandes souffrent actuellement de la forte hausse du coût des énergies fossiles et de l’électricité. Ces hausses de prix massives constituent une menace imminente pour l’existence d’industries à haute intensité énergétique.
De ce fait, les économies d’énergie deviennent un enjeu clé pour les entreprises. Grâce à son expertise, l’Institut Fraunhofer aide les entreprises à réduire la consommation d’énergie sur leurs sites, et ainsi à réduire les coûts et les émissions de gaz à effet de serre. Un facteur clé de succès ici est la prise en compte globale des processus de production et des flux d’énergie, comme le montre un projet en cours avec une entreprise de l’industrie du carton ondulé.
Une approche interdisciplinaire
Actuellement, le secteur qui consomme le plus de gaz naturel en Allemagne est l’industrie, avec une part de 35 %. « Dans le contexte de la forte augmentation des prix et même d’une panne de gaz naturel imminente, de nombreuses industries recherchent actuellement des alternatives et des processus de production plus efficaces. De plus, les avantages concurrentiels pour le secteur industriel sont des produits plus verts et une certification réussie selon les critères de notation Environnement, Social et Gouvernance », explique le Dr Thomas Fluri, Chef de groupe des centrales solaires thermiques et du stockage à haute température chez Fraunhofer ISE. « Grâce à notre approche interdisciplinaire, nous accompagnons les entreprises énergivores dans la réduction de la consommation énergétique de leurs installations. »
Pour cela, tous les processus sont considérés de manière holistique, dans laquelle l’Institut Fraunhofer applique sa vaste expertise allant du développement de composants, des systèmes solaires thermiques, photovoltaïques et de stockage à l’analyse des données énergétiques et à la décarbonation des processus industriels.
Dans un premier temps, l’équipe du projet collecte des données énergétiques complètes sur le site et développe des concepts de surveillance innovants. Les données mesurées sont ensuite évaluées et des mesures d’économie d’énergie appropriées sont développées.
Étude de potentiel sur une onduleuse économe en énergie
Le carton ondulé est l’un des matériaux d’emballage les plus importants au monde. L’un des plus grands fournisseurs de solutions dans l’industrie du carton ondulé est BHS Corrugated GmbH dont le siège est à Weiherhammer, en Allemagne. Plus de 50 000 terrains de football pourraient être couverts grâce à la production annuelle de carton ondulé d’une onduleuse.
L’Institut Fraunhofer a développé pour cette entreprise des mesures d’économie d’énergie dans le but de réduire la consommation de chaleur et d’électricité.
Un système de surveillance énergétique a été installé sur le site d’une usine de production de carton ondulé d’un client BHS afin de déterminer les données énergétiques des différents composants de l’usine et des étapes du processus. Sur la base des données obtenues, l’équipe de recherche a analysé les systèmes existants pour leur potentiel d’économie d’énergie. L’analyse s’est concentrée sur le système de chauffage à la vapeur utilisé, qui est la principale source d’énergie de l’onduleuse. Des systèmes de chauffage alternatifs ont été identifiés et évalués en fonction de leur efficacité énergétique et des économies potentielles. L’intégration et la faisabilité du processus ont été prises en compte. L’utilisation de systèmes photovoltaïques et de stockage pour réduire les émissions de CO2 a également été examinée.
Potentiel d’économies annuelles jusqu’à 720 tonnes de CO2
Sur base des différentes mesures d’approvisionnement énergétique, un potentiel d’économie de 4,5 kilogrammes de CO2 par 1000 mètres carrés de carton ondulé produit a été déterminé.
Compte tenu de la capacité de production de l’usine d’environ 160 millions de mètres carrés, cela se traduit par une économie potentielle annuelle de CO2 de 720 tonnes métriques.
En comparaison, la production mondiale de carton ondulé est estimée à 260 milliards de mètres carrés par an.
De plus, l’installation d’un système photovoltaïque (820 kW) réduirait la facture d’électricité de l’usine de production de près de 150 000 euros par an et couvrirait 14 % de sa demande d’électricité, en plus de fournir une protection contre les augmentations futures du prix de l’électricité.
L’installation d’une batterie de stockage pourrait être utilisée pour limiter les pointes de charge. De plus, cela augmenterait la part des énergies renouvelables dans l’approvisionnement en électricité et en chaleur, contribuant ainsi à la décarbonation.
« Souvent, les objectifs d’augmentation de la productivité de l’usine et d’utilisation responsable des ressources vont de pair. Un exemple est la réduction des coûts énergétiques en réduisant l’utilisation de papier – un effet de synergie qui réduit les coûts ainsi que les émissions », déclare le Dr Berthold Aumüller, directeur de la gestion de l’innovation et de la recherche chez BHS Corrugated.
Dans d’autres industries aussi
L’Institut Fraunhofer voit également un grand potentiel de réduction de la consommation d’énergie dans d’autres industries. Les industries du textile, de l’alimentation, du papier et de la chimie présentent un intérêt particulier, car la vapeur à basse température est utilisée dans de nombreux processus, tels que le séchage des produits en papier, la stérilisation et la pasteurisation des aliments ou les processus de distillation.
« Nous estimons que la demande de chaleur industrielle jusqu’à 480 degrés Celsius est d’environ 159 térawattheures en Allemagne. Nous y voyons un grand potentiel pour réduire la consommation d’énergie et passer à des technologies alternatives pour la production de chaleur et d’électricité », déclare le Dr Thomas Fluri.