Le défi du carburant dans la décarbonisation

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Quels défis et opportunités les principales options de carburant présentent-elles pour l'industrie du verre en termes d'approvisionnement énergétique, de coût et de potentiel de décarbonation ? Rapports de Gary Café.

Depuis l’Accord de Paris conclu lors de la COP21 en décembre 2015, des engagements ont été pris pour éviter les pires impacts du changement climatique en limitant le réchauffement climatique à 1,5°C au-dessus des niveaux préindustriels. Mais qu’est-ce que cela signifie pour l’industrie du verre, qui a historiquement été principalement tributaire de combustibles fossiles émettant du carbone pour le processus de fusion ? Les clients du verre d’emballage vont-ils se tourner vers le papier, les bioplastiques ou l’aluminium ? Qu’en est-il du verre plat et de la vaisselle ? Existe-t-il un procédé de fusion du verre à faible teneur en carbone qui puisse sécuriser son utilisation dans les économies décarbonées ?

Compte tenu de la trajectoire de décarbonation définie par l’accord de Paris, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a déclaré que pour limiter le réchauffement climatique à 1,5°C, le monde doit être neutre en carbone d’ici 2050. Les projections d’émissions mondiales de la figure 1 montrent que avec les efforts actuels, le réchauffement climatique devrait atteindre 1,5°C entre 2030 et 2050 (1). Owens-Illinois, NSG et Saint-Gobain ont tous pris des engagements publics en faveur de cet objectif en s’engageant dans l’initiative Science Based Targets, qui exige une trajectoire individuelle vers la neutralité carbone conformément à l’objectif mondial. Cela suggère que les plus grands acteurs de l’industrie du verre se sont engagés à décarboniser complètement leurs processus de fusion, éliminant probablement complètement les combustibles fossiles.

Quelles sont les options aujourd’hui ?

Il existe potentiellement de nombreuses options et méthodes de combustible du point de vue de l’énergie durable, mais cet article se concentrera sur les quatre sources les plus potentielles aujourd’hui : Gaz naturel – le cas du statu quo ; l’hydrogène – perçu comme similaire au gaz naturel mais un grand pas, car il manque d’infrastructures et de technologies établies ; hybride électrique avec du gaz naturel ou de l’hydrogène – un autre grand pas aussi techniquement non établi ; tout électrique (2) – reconception et mise à l’échelle d’une technologie vieille de plus de 100 ans pour répondre aux besoins de l’industrie d’aujourd’hui.

Pourquoi penser différemment ?

Historiquement, le coût de l’énergie était relégué à une seule ligne ou deux dans l’analyse de rentabilisation présentée à la direction pour un nouveau four. Le même business case a consacré 200 lignes ou plus à la répartition des dépenses d’investissement. On peut supposer qu’avec un seul carburant parmi lequel choisir, cela n’avait aucun sens de modéliser cela davantage, car les concurrents étaient exposés aux mêmes conditions de marché futures.

Maintenant, il y a plusieurs variables différentes dans l’équation ; gaz naturel, électricité, carbone et électricité renouvelable. Chacun d’eux a des fondamentaux différents et est indépendamment impacté par le risque souverain qui varie d’un pays à l’autre.

Considérez maintenant qu’ajuster ce chiffre du coût de l’énergie de seulement 10 % peut faire une plus grande différence en $/tonne qu’un changement de 50 % dans les dépenses d’investissement. En d’autres termes, on pourrait travailler incroyablement dur pour réduire les dépenses d’investissement d’une conception de fournaise au gaz naturel, mais ces économies seraient complètement anéanties par une augmentation du prix du gaz de 10 %, par rapport à un concurrent qui a choisi une fournaise entièrement électrique à prix fixe. électricité renouvelable. Complexe et difficile à quantifier en une seule ligne d’une feuille de calcul, n’est-ce pas ?

Les options peuvent elles être neutres en carbone ?

Commencez par les trois sources de carburant les plus difficiles à décarboniser : le gaz naturel, l’hydrogène hybride électrique/gaz naturel et le reformage du méthane à la vapeur (SMR). Tous ces éléments nécessitent une percée dans les technologies de capture et de stockage ou d’utilisation du carbone (CCS/CCU). De nombreuses tentatives ont été faites pour lancer des projets pilotes CCS/CCU dans cet espace, mais seule une poignée a réussi à obtenir une subvention du gouvernement et encore moins ont montré un potentiel d’application commerciale.

L’hydrogène issu de l’électrolyse peut en effet être neutre en carbone lorsqu’il est alimenté par des énergies renouvelables mais selon des calculs approximatifs, l’hydrogène issu de l’électrolyse consomme près de deux fois plus d’énergie pour faire fondre le verre que l’utilisation directe de l’électricité (voir figure 2). Malgré cela, un scénario pourrait également être envisagé dans lequel le coût énergétique et technologique supplémentaire d’une approche hybride par rapport au tout électrique pourrait en valoir la peine en raison d’avantages techniques – ou du moins mériter d’être envisagé. Les percées technologiques telles que les nouvelles surfaces d’électrodes fabriquées à partir de métaux abondants à moindre coût et les améliorations de l’électrolyse qui réduisent l’efficacité énergétique de près de 50 % peuvent aider si elles s’avèrent commercialement viables.

Un four tout électrique peut certainement être alimenté par de l’électricité renouvelable provenant de nombreux réseaux à travers le monde et peut donc être considéré comme neutre en carbone. Surtout s’il s’agit de faire correspondre une nouvelle demande annuelle de 200 GWh avec 200 GWh provenant d’une nouvelle installation d’énergie renouvelable sur le réseau – même si le réseau est loin d’être neutre en carbone aujourd’hui.

Quels sont les risques d’approvisionnement ?

L’énergie peut-elle être livrée sous une forme sûre et fiable, comme tout le monde l’attend du gaz naturel ? En fait, le gaz naturel sera-t-il toujours disponible? Pas seulement physiquement, mais le monde le permettra-t-il ? Plus de 60 pays ont ou envisagent déjà d’inscrire la neutralité carbone dans la loi. En 2019, l’UE a présenté le Green Deal européen, visant à devenir le premier continent climatiquement neutre d’ici 2050. La Commission veut tout mettre en œuvre et prévoit de revoir toutes les lois et réglementations de l’UE afin de les aligner sur les nouveaux objectifs climatiques. Cela commencera par la directive sur les énergies renouvelables et la directive sur l’efficacité énergétique, mais aussi par la directive sur les échanges de quotas d’émission. Très probablement, les combustibles fossiles deviendront bientôt économiquement punitifs dans l’UE, qui représente 22% de l’économie mondiale.

Cela entraînerait une énorme demande d’hydrogène vert, une montée en puissance massive par rapport aux environ 4 % qu’il occupe aujourd’hui. En outre, le rapport de l’Agence internationale de l’énergie sur l’avenir de l’hydrogène montre que le soutien politique actuel du gouvernement à l’industrie est très loin de la file d’attente. Ce resserrement de l’offre et de la demande fait que les solutions d’hydrogène vert semblent au mieux difficiles.

L’autre option est le tout électrique. Même si les réseaux électriques sont bien établis, en raison de la demande accrue d’électrification de l’industrie, des ménages et des véhicules électriques, des investissements importants sont nécessaires pour garantir la fourniture d’électricité et l’équilibre entre la demande et l’offre. Le rapport de l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) sur la transformation mondiale de l’énergie estime que 18 000 milliards de dollars devraient être investis dans le réseau électrique et la flexibilité énergétique avant 2050. La croissance des énergies renouvelables, cependant, est importante, avec des investissements de plus de 2 500 milliards de dollars par an et ce présente des opportunités.

Quantifier les risques et trouver des opportunités

Avec tous ces principes fondamentaux en jeu, il est crucial que les cadres supérieurs des entreprises de fabrication de verre soient bien informés et comprennent où se trouvent les risques et les opportunités. Des perspectives solides sur 10 ans et plus liées au carbone, au gaz et à l’électricité des organisations professionnelles sont essentielles pour construire des scénarios potentiels. De multiples scénarios couplés à une analyse de sensibilité rigoureuse montrent ce qui peut arriver et, par conséquent, quels pourraient être les résultats les plus réalistes. Ce n’est qu’alors que les équipes de direction pourront entrer en toute confiance dans ce nouveau monde courageux.

Un levier pour réduire ces risques de marché est l’utilisation des énergies renouvelables, car elles ont un coût marginal de production essentiellement nul et aucun coût de carburant, et peuvent donc se découpler financièrement du marché de l’énergie. L’électricité renouvelable produite à partir de technologies telles que l’éolien et le solaire diminue également en termes de coût et augmente dans la mise en œuvre en entreprise. L’Australie, les États-Unis et de plus en plus l’Europe (voir figure 3) (3) sont des foyers pour les accords d’achat d’électricité (PPA) d’entreprise, car les acheteurs commerciaux et industriels les considèrent comme des alternatives moins coûteuses et moins risquées aux perspectives du marché de gros. . Il n’y a pas que les secteurs business to consumer (B2C) ou des télécommunications qui souhaitent verdir leur image non plus. BlueScope Steel, Ball Corp et Cummins ne sont que quelques exemples d’acteurs industriels qui profitent des opportunités.

Conclusion

Malheureusement, il n’est pas facile de prédire l’avenir, mais des mesures peuvent être prises pour comprendre les possibilités. Prenez le temps de regarder vers l’avenir et d’avoir une bonne compréhension des coûts et de la disponibilité futurs de l’énergie afin d’élaborer des scénarios solides pour l’équipe de direction en utilisant des perspectives crédibles du marché de l’énergie sur 10 ans. Tenez compte des risques d’approvisionnement lors du choix de la source d’énergie en découvrant où les investissements sont réalisés dans les technologies et les infrastructures pertinentes.

Il est important de rechercher cela à l’avance, sinon le fait qu’un approvisionnement énergétique choisi soit techniquement indisponible peut être découvert trop tard dans un projet. Et enfin et surtout, envisagez de réduire les risques et d’écologiser le portefeuille avec des énergies renouvelables.

Références

Climate Action Tracker, ‘2100 Warming Projections – Dec 2019 update’, climateactiontracker.org/global/temperatures/ Copyright 2019 by Climate Analytics and NewClimate Institute. All rights reserved.
Schneider Electric Energy & Sustainability Services, ‘Electrifying of Glass Production’, perspectives.se.com/latest-perspectives/electrifying-of-glass-production-a-case-study-of-supply-chain-innovation ©2019 Schneider Electric. All rights reserved.
Schneider Electric Energy & Sustainability Services, ‘State of the European Renewable Energy Market Report’, perspectives.se.com/renewable-energy/ ©2019 Schneider Electric. All rights reserved.