Note technique 01/2023
L’abandon des équipements alimentés par des combustibles fossiles au profit d’énergies alternatives est devenu une tendance de fond mondiale visant à minimiser les émissions de CO2 d’origine fossile.
Un nombre considérable de processus industriels nécessitent des températures élevées pour être efficaces, alors qu’environ 50 % d’entre eux se déroulent à des températures inférieures à 400 ºC. Dans les deux cas, il serait facile de passer de la consommation de pétrole, de gaz naturel ou de charbon à la consommation d’électricité ou d’hydrogène vert.
Minimiser l’empreinte carbone dans le secteur industriel
Il s’agit d’un passage de l’utilisation actuelle des combustibles fossiles pour produire de l’électricité et de la vapeur à la production de vapeur avec de l’énergie électrique, tout en s’appuyant sur des formes d’énergie alternatives pour fournir de l’électricité. Les systèmes de production d’électricité à base de gaz et de pétrole se sont répandus en raison de leur abondance apparente, de leur rentabilité, de leur maturité technologique et de leur facilité d’accès aux infrastructures existantes, sans que l’on prête beaucoup d’attention à l’impact économique et environnemental à long terme de leur empreinte carbone.
Efficacité des équipements électriques par rapport aux équipements utilisant des combustibles fossiles
Le gradient d’efficacité des équipements électriques par rapport aux combustibles fossiles est de 24 % en faveur des premiers, car la perte de chaleur est nettement plus faible dans les équipements électriques. Par conséquent, les systèmes de chauffage au gaz sont généralement surdimensionnés d’au moins le même pourcentage. Dans certains cas, plusieurs chaudières sont installées pour compenser la perte importante d’efficacité opérationnelle à basse température. Ce phénomène ne se produit pas dans les installations électriques qui, en raison de leurs caractéristiques et de leur conception, sont capables de répondre rapidement aux contraintes dynamiques.
Les brûleurs ont besoin d’un mélange de combustible optimal et précis pour fonctionner efficacement, ce qui n’est pas facile à réaliser en raison de l’altération des variables optimales inhérentes aux combustibles existants sur le marché, ce qui entraîne un processus de combustion coûteux et incomplet en raison de la nécessité de l’air nécessaire qui finit par sortir de la cheminée à haute température.
Cela est nécessaire pour éviter la formation de mélanges corrosifs qui peuvent dégrader les équipements de manière accélérée parce que la température est supérieure au point de rosée, mais cela n’empêche pas les tubes intérieurs des chaudières à brûleur de se couvrir de suie, ce qui réduit considérablement l’efficacité thermique de l’équipement.
La maintenance de tous ces systèmes est importante et fastidieuse en raison de la complexité des brûleurs, des ventilateurs, des conduits, du mélange des combustibles, de la température de fuite des cheminées, de l’accumulation de tartre, de la corrosion et du contrôle de la contamination.
Une chaudière à vapeur ou tout autre processus industriel alimenté par des combustibles fossiles nécessite, pour fonctionner de manière optimale, un programme d’entretien complexe qui exige des semaines d’inspection par des techniciens hautement qualifiés utilisant des outils sophistiqués. Cela signifie de longs arrêts et des coûts de maintenance élevés, tant qu’il n’y a pas de panne inattendue, avec le coût d’opportunité élevé que représente l’arrêt. À ce stade, il ne faut pas oublier le contrôle réglementaire, qui est plus complexe et plus long que pour les équipements électriques.
Le chauffage par l’énergie électrique est beaucoup plus simple et évolutif que le chauffage par brûleur à combustible, ce qui réduit considérablement la probabilité d’une défaillance technique ou d’une panne. Il n’y a pas de pertes parasites puisqu’il n’y a pas de combustion et il est courant d’intervenir techniquement sans problème. L’entretien est simple : purge, contrôle des connexions électriques et absence de fuites. Avec des interventions annuelles de quelques heures seulement.
Pour des raisons de maintenance et d’utilisation élevée, lesinstallations industrielles qui choisissent de minimiser leurs dépenses d’investissement (CAPEX) ainsi que leurs dépenses d’exploitation (OPEX) devraient envisager de migrer vers des machines électriques.
Les éléments chauffants (résistance électrique) sont utilisés dans l’industrie depuis plus d’un siècle en raison de leur méthodologie de conception simple et efficace.