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Alimentez votre usine en énergie renouvelable

THOMAS BLOSSEVILLE tblosseville@industrie-technologies.com

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Les usines n'échappent pas au déploiement des énergies renouvelables. De plus en plus d'industriels produisent eux-mêmes chaleur et électricité. Autonomie énergétique ou réduction de l'empreinte environnementale... Dans tous les cas, cette métamorphose est le fruit d'une étude de faisabilité complète. Tour d'horizon des étapes clés pour équiper son usine de sources renouvelables d'énergie.

Au moment d'investir dans le renouvelable, l'usine Toyota d'Onnaing (Nord) n'imaginait pas choisir le photovoltaïque. En cause : un ensoleillement inférieur de 25 % au sud de la France. Mais, en captant la lumière diffuse, les membranes photovoltaïques en silicium amorphe ont compensé ce manque. Comme chez Toyota, les énergies renouvelables pénètrent là où on ne les attendait pas : dans les ateliers. Décryptage des bonnes pratiques pour réussir la diversification énergétique de son usine.

1-Évaluez toutes les ressources

Solaire, biomasse, pompe à chaleur... Les sources renouvelables ne manquent pas. Pour choisir la plus pertinente, elles doivent toutes, dans un premier temps, être envisagées. À condition toutefois d'utiliser pour chacune les bons critères d'évaluation.

Pour le bois, c'est la proximité de la filière d'approvisionnement. La priorité est d'utiliser les déchets de votre usine. Comme chez le fabricant de cuisines Salm, qui chauffe son usine à partir de ses chutes de bois de production. Quand les ressources internes ne suffisent pas, passez par une coopérative forestière régionale. Déchets de l'industrie du bois, entretien des forêts, plantations à courte rotation... « Il existe aussi du bois issu des activités de démolition, plus sec et plus performant à la combustion. Il concerne plutôt les usines proches des villes », note Jean-Bernard Voisin, responsable environnement et projets de l'usine International Paper de Saillat-sur-Vienne (Haute-Vienne). Le papetier y produit, grâce au bois, la chaleur nécessaire pour le chauffage de son usine, son process et l'équivalent des deux tiers de sa consommation électrique.

Pour le photovoltaïque, le critère prépondérant n'est pas l'ensoleillement, ni le rendement des cellules, mais l'énergie totale réellement produite sur l'année. À comparer au coût d'installation et à la durée de vie du système. Pour vous y retrouver, passez par un bureau d'études présentant des références. Pour les pompes à chaleur eau/eau, le débit de la nappe phréatique est à regarder de près. Il peut limiter la puissance de l'installation. « Mais une pompe eau/eau pourra être choisie même sans nappe. Pour récupérer la chaleur du sol, il suffira de remplir d'eau les forages », précise Laurent Legay, responsable marketing chauffage de Carrier. Le paramètre limitant sera surtout le coût du forage. Pour une pompe air/eau, ce sera le profil annuel de la température extérieure.

2-Substituez le bois au fossile

Après avoir comparé le potentiel de chaque source, reste à trouver la place de chacune dans l'usine. Une chaudière au bois peut remplacer les ressources fossiles. « Pour une puissance dépassant 20 MW, une demande d'autorisation au préfet est incontournable. Avec enquête publique et passage au comité départemental de l'environnement, des risques sanitaires et technologiques », indique Jean-Bernard Voisin. Gardez seulement un minimum de gaz, plus rapide à démarrer, pour ajuster la production d'énergie au besoin.

Techniquement, un bureau d'études spécialisé fournira une aide précieuse. « Le procédé au bois est légèrement différent du gaz. Au lieu d'une combustion directe, il passe par trois phases : évaporation, gazéification et pyrolyse », justifie Sébastien Elissalde, responsable énergie d'Airbus Toulouse. En 2012, l'avionneur prévoit d'alimenter les chaudières de son usine de Colomiers (Haute-Garonne) au bois, notamment le futur site de production des A350.

Pour vous équiper d'une chaudière au bois, prévoyez une surface suffisante pour installer aussi le silo, où le bois sera stocké, et les équipements de convoyage (500 à 800 m2 chez Airbus pour une chaudière de 12 MW). Ce sera un flux de matière supplémentaire. Chez l'avionneur, les camions livrant le bois emprunteront le même circuit que les pièces d'avions.

3-Pensez à la cogénération

Pour le bois, comme pour toute chaudière, la cogénération (production simultanée d'électricité et de chaleur) est recommandée. « Dans l'industrie lourde, où les procédés sont énergivores, le seul substitut raisonnable aux ressources fossiles est la biomasse. La cogénération est synonyme d'efficacité énergétique », témoigne Claude Conrard, directeur énergie France du chimiste Solvay. La production de vapeur, en plus de l'électricité, fait grimper le rendement énergétique de 40 % à plus de 80 %. Tandis que l'électricité sera réinjectée sur le réseau, la vapeur chauffera l'usine et/ou le process.

Chaudière, turbine, réseaux électrique et de vapeur... Il faudra coordonner tous les équipements. Outre des automates, International Paper dédie 50 personnes, soit 10 % de l'effectif de son usine, à cette tâche. Cartographiez la consommation poste par poste pour identifier les économies possibles. Et vérifier si, pour le chauffage, une pompe à chaleur ne suffit pas. Dans sa nouvelle usine, le fabricant d'équipements sanitaires SAS récupèrera ainsi, grâce à une pompe à chaleur, l'énergie émise par les presses à injection pour chauffer ses ateliers.

4Équipez-vous d'une pompe à chaleur

À l'installation, une pompe à chaleur air/eau est meilleur marché que la version eau/eau. Pas besoin de forer des puits dans le sol. Mais ses performances dépendent de la température de l'air extérieur. Plus il fait froid, moins elle sera efficace. Les pompes eau/eau n'ont pas cet écueil.

Pour affiner son choix, « il faut connaître à la fois son besoin en chaud et en froid », conseille Alain Mazingue, directeur commercial de Forgel, distributeur des pompes à chaleur Carrier. Anticipez surtout les fluctuations sur l'année. Votre soif est-elle constante ou fluctuante ? Une pompe à chaleur peut en effet consommer davantage d'électricité à charge partielle qu'à pleine charge. Si vous avez tantôt besoin de 400 kW, tantôt de 200 kW, vous devrez trancher entre une pompe de 400 kW, deux de 200 kW... Votre profil de consommation annuel vous y aidera.

5Installez du photovoltaïque

Même avec un retour d'investissement de quinze ans, le photovoltaïque est intéressant. L'idéal est de profiter de la construction d'un bâtiment neuf ou de la rénovation d'une toiture. Vous investirez ainsi dans des travaux qui, de toute façon, auraient eu lieu. Passez par un bureau d'études spécialisé... mais gardez un oeil sur le dossier. Surveillez qui sera propriétaire de l'installation. Anticipez aussi le délai et la fréquence avec laquelle EdF vous rachètera l'électricité. Les électrons n'alimenteront pas directement votre usine. Mais le photovoltaïque peut offrir un complément de revenu pour financer d'autres investissements : à Colomiers, Airbus, par exemple, prévoit de rentabiliser la biomasse avec le solaire. Les sources renouvelables sont avant tout complémentaires.

Les aides à saisir

Pour la production de chaleur renouvelable, l'Ademe subventionne jusqu'à 80 % du coût initial d'un projet. Elle dispose de 300 millions d'euros en 2010 (500 millions en 2011), notamment pour les industriels. Pour la biomasse supérieure à mille tonnes équivalent pétrole, le prochain appel d'offres sera lancé en septembre. Pour le reste, les subventions sont obtenues auprès des délégations régionales de l'Ademe. cPour la production d'électricité, le renouvelable bénéficie de tarifs de rachat privilégiés. Ils sont détaillés sur le site Internet du ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement durable et de la Mer, dans la rubrique énergie.

SÉBASTIEN ELISSALDE RESPONSABLE ÉNERGIE D'AIRBUS TOULOUSE

Le bois deux fois moins cher que le gaz

« Sur notre site d'assemblage de Colomiers, nous allons remplacer la cogénération à gaz par du bois. Le démarrage de la nouvelle installation est prévu pour 2012. À travers son fonds chaleur renouvelable, l'Ademe subventionne 30 % de l'investissement initial. Une aide indispensable car,à l'installation, une chaudière à bois coûte sept fois plus cher qu'une équivalente au gaz. Mais, à l'usage, le bois est meilleur marché. L'approvisionnement en bois vaut deux fois moins cher qu'en gaz. Notre investissement devrait être rentabilisé en cinq ans. D'autant qu'en choisissant du bois sans conflit d'usage avec d'autres secteurs industriels, comme la papeterie ou la construction, l'évolution de son prix sera maîtrisée. Nous ne dépendrons pasdes fluctuations du baril de pétrole. »

L'usine prend un bain de soleil

La conception bioclimatique du bâtiment contribue à la sobriété de l'usine. Le béton possède une meilleure inertie thermique que le métal. L'optimisation du volume réduit les besoins en chauffage. Mais surtout le principal objectif de l'usine bioclimatique est de capter les rayons du soleil. Des baies vitrées orientées au nord offrent un éclairage naturel constant en hiver, sans surchauffe en été. L'enjeu consiste à disposer d'une surface vitrée suffisante pour disposer d'un maximum de lumière naturelle... mais pas trop grande pour éviter d'avoir à rafraîchir les locaux, ce qui impliquerait une surconsommation d'énergie.

CLAUDE CONRARD DIRECTEUR ÉNERGIE DE SOLVAY FRANCE

« La cogénération n'est plus assez soutenue »

« Nos procédés sont énergivores. Nous avons donc opté pour la cogénération dans nos chaudières au charbon et au gaz. Elle permet de faire grimper le rendement énergétique de 40 à plus de 80 %. Nous utilisons la chaleur en interne et revendons l'électricité sur le réseau. Mais la cogénération n'est plus assez soutenue par l'État. La réglementation n'autoriseun tarif de rachat, sur douze ans, que pour des puissances jusqu'à 12 MW électrique, au sortir de l'alternateur de la turbine à gaz. Je le conseille. C'est sécurisant. Mais au-dessus de 12 MW, plus rien n'est prévu depuis un an. Ce dispositif est conçu pour les petites puissances : le chauffage urbain, éventuellement quelques PME . Pas pour la cogénération industrielle de masse, alors que ce serait un moyen d'encourager l'efficacité énergétique. »

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