Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Les applications industrielles
de l’électricité
L’amélioration de l’efficacité énergétique dans l’industrie et le remplacement de sources
fossiles par de l’électricité vont modifier la répartition des usages de l’électricité en
industrie. Les moteurs électriques semblent représenter le gisement d’amélioration de
l’efficacité énergétique le plus important, pour lequel certaines technologies sont déjà
disponibles et matures, d’autres en développement. La France fait partie des leaders
mondiaux pour les moteurs de forte puissance. Des placements électriques à court et
moyen terme pourront concerner la récupération de chaleur via les pompes à chaleur et
la compression mécanique de vapeur, pour lesquels les technologies sont matures mais
nécessitent des adaptations à ce type d’utilisation. À plus long terme (peu probable
avant 2030), le développement de l’électrolyse de l’eau pour la production d’hydrogène,
notamment de l’électrolyse haute température, pourrait venir se substituer au
vaporeformage de gaz naturel dans certains secteurs. Enfin, une rupture pourrait venir
de nouvelles utilisations des fours électriques, notamment dans le secteur du raffinage,
mais le stade de la recherche n’a pas encore été dépassé.
En 2008, l’industrie représentait environ 28 % de la consommation électrique
française, soit 138 TWh. De nouveaux usages de l’électricité en substitution aux
combustibles fossiles (placement électrique, à système industriel constant), et des
améliorations de l’efficacité énergétique des usages existants peuvent faire évoluer
ces consommations. Le gisement d’utilisation d’électricité dans l’industrie française se
répartit entre les technologies existantes (20,6 TWh/an à l’horizon 2020) et les ruptures
technologiques, industrialisables à 2020 ou plus (sidérurgie: 40 à 50 TWh/an, chimie et
raffinage : 35 TWh/an, soit 75 à 85 TWh/an). Au total, cela représente environ
95 TWh/an de placement électrique possible dans l’industrie française. De
nombreuses actions en faveur de l’amélioration de l’efficacité énergétique des
systèmes électriques industriels ont déjà été réalisées. Le gisement important des
moteurs électriques permettrait, par amélioration de leur performance énergétique,
des réductions de consommation de 23,4 TWh/an.
1 Progrès technologiques sur les composants
Les pompes à chaleur (placement attendu : 8 TWh/an), par un élargissement de leur
domaine de fonctionnement aux hautes (60-100 °C) et très hautes (100-140 °C)
températures, permettraient la récupération de la chaleur dans les rejets industriels
jusqu’à 100 °C, non valorisables par échangeurs thermiques. Actuellement, des
pilotes industriels fonctionnent à 100 °C. Les verrous technologiques tiennent à la
montée en température : ils concernent les fluides frigorigènes (compatibilité avec des
températures élevées, sécurité élevée – non toxique, non inflammable, bonnes
performances, respect de l’environnement) et les compresseurs (tenue en pression et
température, huile compatible avec le fluide, performances adaptées). Les
technologies très hautes températures (THT) sont encore émergentes (trois brevets en
France, stade pilote). La PAC THT 140 °C devrait être testée en laboratoire à partir de
décembre 2011 et une mise en place sur site industriel doit avoir lieu en décembre
2012. Un démonstrateur de PAC THT 160 °C est prévu pour 2016. Les principales
Centre d’analyse stratégique - 199 - Août 2012
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