Une démarche prometteuse pour l’optimisation énergétique d’équipements de production : le dialogue direct entre fournisseur et client.
À l’instar de Villars Maître Chocolatier et sa pompe à chaleur développée sur mesure en collaboration avec son fabricant, toute entreprise peut demander à ses fournisseurs d’adapter un équipement à ses besoins spécifiques afin d’exploiter pleinement d’importants potentiels d’économie ou gains d’énergie.
Cette pratique s’installe doucement. « Poser un challenge à un fournisseur pour obtenir un équipement optimisé au niveau consommation d’énergie et fonctionnalités n’est pas encore trop dans les habitudes, indique le conseiller AEnEC Patrick Reusser. Au temps de l’énergie bon marché, on discutait de productivité et de précision, non d’énergie. Souvent aussi, les entreprises n’avaient pas d’interlocuteur bien défini sur ce point. »
Or désormais, des responsables de production, techniciens et directeurs financiers se préoccupent, avec toujours plus d’urgence, de performance énergétique. Pour mesurer finement les forces et les faiblesses de leurs équipements à cet égard, ils ont à leur disposition des outils et des prestataires spécialisés. Munie d’analyses, l’entreprise peut donc établir un cahier des charges spécifique à l’énergie lors de l’acquisition de nouvelles machines ou solliciter de ses fournisseurs l’amélioration d’équipements existants – certains fabricants proposent déjà des solutions « éco ».
Patrick Reusser s’intéresse en particulier aux machines-outils pour lesquelles il n’existe pas de classes énergétiques normées et où, à performances égales, deux machines peuvent diverger d’un facteur 4 dans leur consommation – deux bonnes raisons déjà qui plaident en faveur d’un dialogue étroit avec fabricants et fournisseurs et d’un examen attentif et concerté des spécifications. Ensuite, souligne le conseiller, « un juste dimensionnement de la machine ainsi que son paramétrage doivent être discutés en considérant la taille des pièces à usiner et des lots à produire, le degré de précision réellement nécessaire, etc. »
Patrick Reusser rappelle par ailleurs qu’il est question de systèmes qui multiplient les auxiliaires – pour le froid, l’apport d’air comprimé, d’eau, etc. « On doit pouvoir déclencher tout auxiliaire non essentiel dans une étape de production tout en permettant un redémarrage rapide sans péjorer la productivité. Il faut vérifier si cette possibilité est intégrée d’emblée ou en option seulement », insiste-t-il. Et de remarquer : « Même disponible, un éco-mode peut rester inutilisé, faute d’information donnée à l’opérateur ! À défaut d’arrêt programmable, celui-ci peut être manuel, mais il faut alors exiger qu’il soit d’accès aisé… et en informer l’opérateur. »
Patrick Reusser, conseiller AEnEC, ingénieur en mécanique (HES), il a œuvré de nombreuses années en entreprise dans les matériaux, la conception d’outils coupants et l’industrialisation de procédés d’usinage, avant de rejoindre un bureau d’ingénieurs conseil.
Les mutations actuelles du monde donnent un élan formidable à la transition énergétique. Que nous parlions de décarbonation, d’efficacité énergétique ou encore de gestion des ressources, nous pouvons l’affirmer, les choses bougent ! L’énergie est aujourd’hui un sujet de discussion fréquent pour les décideurs dans les entreprises.
Mais si l’on veut parvenir au zéro émission nette et à l’économie circulaire, une planification particulièrement rigoureuse s’impose. Nous sommes convaincus que l’approche que nous avons adoptée mène au but recherché, aussi bien pour l’entreprise que pour l’environnement : réduction de la consommation des ressources, durabilité des processus et des produits, diminution des frais énergétiques, réduction de l’empreinte sur l’environnement.
La méthode de l’AEnEC est née dans les années 1990 déjà : face à la hausse prévisible des coûts de l’énergie, l’économie a créé la démarche fondée sur la convention d’objectifs volontaire, qui a ultérieurement été intégré dans la loi sur le CO2 en tant qu’instrument incitatif. Cette démarche débute par une analyse, qui sert de base pour l’élaboration d’objectifs puis pour la mise en oeuvre de mesures d’amélioration. Un suivi mesure la progression au fil du temps. L’amélioration de l’efficacité énergétique obtenue grâce aux mesures d’amélioration devait compenser la hausse des coûts de l’énergie. Aujourd’hui, nous le savons, cette démarche porte ses fruits au-delà des attentes.
Nous abordons désormais les prochaines étapes : nous avons étendu la méthode de l’AEnEC à deux nouvelles prestations, le « Plan Décarbonation » et la « Gestion efficace des ressources », qui sont décrites dans le magazine que vous tenez entre les mains. Vous y lirez aussi nos conseils pratiques pour économiser l’énergie et des informations de fond apportées par des experts en énergie et des spécialistes de la politique.
Nous vous souhaitons une excellente lecture !
Rudolf Minsch
Président
Erich A. Kalbermatter
Co-directeur
Thomas Weisskopf
Co-directeur
06.09.2023
Pour mettre en œuvre leurs stratégies de décarbonation, les exploitations industrielles ont besoin d’innovations dans le domaine de la chaleur industrielle. Fondée en 2016, Synhelion, une jeune pousse de l’EPFZ, travaille notamment sur la transposition à large échelle d’un procédé qui exploite l’énergie solaire dans les processus à haute température.
Aujourd’hui, la chaleur industrielle est fournie principalement par la combustion de mazout, de gaz ou de charbon. Les entreprises qui se sont engagées dans un Plan Décarbonation cherchent donc à remplacer ces agents énergétiques fossiles. Le produit de remplacement dépend notamment des températures : les processus à basse ou à moyenne température peuvent par exemple être maîtrisés au moyen des énergies renouvelables, à savoir par l’utilisation directe de la chaleur solaire ou par des pompes à chaleur. Mais à ce jour, même avec l’appui de pompes à chaleur, fournir des températures supérieures à 160 °C n’est pas possible.
Voici dix ans, une nouvelle approche a vu le jour à l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ). Elle est aujourd’hui commercialisée par la start-up Synhelion. Cette innovation consiste dans le développement de centrales solaires thermodynamiques. Dans ces centrales, un véritable champ de miroirs reflète la lumière solaire et la concentre en un seul point, un récepteur central. Les températures obtenues sont alors très élevées : le récepteur central et l’agent caloporteur qui y circule – un mélange gazeux composé de gaz carbonique et d’eau – sont chauffés à 1500 °C.
Cette température élevée est employable directement en tant que chaleur industrielle. Elle peut aussi être employée pour la fabrication de carburants synthétiques dans un processus en plusieurs étapes : à la première étape, du gaz synthétique est fabriqué dans un réacteur thermochimique à partir d’eau, de gaz carbonique et parfois de biométhane. Dans une deuxième étape, ce gaz synthétique est utilisé pour produire du pétrole brut liquide par le procédé Fischer-Tropsch. Des carburants synthétiques sont obtenus durant la troisième étape : kérosène, essence ou diesel.
« Notre technologie vise avant tout la fabrication de carburants solaires durables pour les secteurs des transports pour lesquels une électrification n’est pas possible, comme le secteur aérien par exemple », explique Gianluca Ambrosetti, cofondateur et co-CEO. Baptisée DAWN, une installation industrielle de production voit le jour actuellement dans la ville allemande de Jülich en Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Pourvue de miroirs qui couvrent une surface de 1500 m2, cette installation produira chaque année quelques milliers de litres de carburant solaire à des fins de démonstration. En Espagne, la mise en exploitation d’une première installation commerciale, dotée d’une capacité annuelle de production de 1,25 million de litres, est prévue en 2025. À l’horizon 2030, Synhelion vise une capacité de production de 875 millions de litres par an. Pareille quantité de carburant permettrait de couvrir la moitié du besoin en kérosène de la Suisse.
Les industries qui ont besoin de chaleur industrielle à haute température pourraient bénéficier de cette technologie innovante sous la forme d’une alternative solaire : associé à des accumulateurs thermiques, le récepteur solaire breveté offre jour et nuit une chaleur industrielle solaire de l’ordre de 1000 à 1500 °C. Intégrer cette technologie dans des installations existantes représente toutefois des défis considérables. De plus, pour que l’utilisation soit rentable, il faut disposer d’un emplacement très ensoleillé et suffisamment grand. La chaleur industrielle solaire à haute température restera donc probablement limitée à des applications particulières.
Pour évaluer le potentiel d’une utilisation directe de la chaleur solaire, Synhelion s’est associée avec CEMEX, le cimentier mexicain d’envergure mondiale. La fabrication de ciment est en effet responsable de 8 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Autant dire que le secteur a donc une carte particulièrement forte à jouer pour contribuer à l’atteinte des objectifs climatiques mondiaux. Une étude menée par les deux entreprises, qui s’est achevée en 2020, a démontré la possibilité d’une décarbonation de la fabrication de ciment au moyen de chaleur solaire.
En 2022, une installation située à Madrid a permis de démontrer qu’il était possible de fabriquer un lot de ciment solaire. L’étape suivante ? Elle consistera à mettre en service dans une cimenterie une installation pilote offrant un processus continu. La jeune pousse de l’EPFZ et CEMEX partagent l’ambitieux objectif de pouvoir commercialiser une installation d’ici la fin de la décennie. Selon des estimations actuelles, les nouvelles installations pourront concurrencer les installations de fabrication de ciment alimentées par des agents fossiles. À moyen terme, la technologie destinée à la fabrication de ciment par le thermique solaire – moyennant des licences contractuelles – est susceptible de déclencher une vague d’innovation des processus s’étendant à tout le secteur.
Le cœur du processus de fabrication du ciment est la production du clinker, qui sert de liant, par la cuisson de calcaire et d’autres matières minérales à 1400 °C environ dans un four rotatif tubulaire alimenté par des énergies fossiles. La chaleur produite par la centrale thermique de Synhelion atteint donc la température requise. Gianluca Ambrosetti martèle une certitude. Pour lui, si l’intégration de la chaleur solaire dans le processus traditionnel de fabrication du ciment est difficile, elle est aussi rentable : « Notre technologie a le potentiel pour réduire formidablement l’empreinte carbone de la production du ciment. »
Pour les cimentiers, cette approche est prometteuse. Les combustibles fossiles utilisés pour le four rotatif tubulaire sont responsables d’un tiers seulement des émissions de gaz à effet de serre dues à la production de ciment. Le reste des émissions n’est pas dû à la combustion mais découle du processus de cuisson, par réaction chimique du calcaire. Un procédé innovant permet de capturer ces émissions supplémentaires de CO2 relativement simplement, et le CO2 récupéré peut servir à une nouvelle utilisation : à long terme, la jeune entreprise zurichoise caresse le projet d’employer le CO2 pour la fabrication de carburant synthétique.
Synhelion, qui occupe une quarantaine de collaborateurs, a rassemblé 60 millions de francs lors de plusieurs levées de fonds. Certains investisseurs comptent utiliser la technologie pour décarboner leurs opérations : le groupe Lufthansa et sa filiale suisse SWISS, le groupe automobile AMAG, l’aciérie holding SMS Group et CEMEX.
06.09.2023
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À la fin de l’année, Erich A. Kalbermatter et Thomas Weisskopf, les deux co-directeurs de l’AEnEC, prendront une retraite bien méritée. Frank R. Ruepp deviendra le nouveau directeur de l’AEnEC, et Benjamin Marti sera désormais membre de la direction.
Frank R. Ruepp est conseiller et membre de conseils d’administration. Après ses études d’économie à l’Université de Zurich, il a été CEO de diverses entreprises industrielles actives à l’international. En tant que président du Groupement d’intérêt des industries intensives en consommation d’énergie IGEB, il a également siégé au comité de direction de l’AEnEC jusqu’en juin 2023. « Relever le défi que représente le fait de poser aujourd’hui les jalons pour demain, avoir une perspective large, voilà ce que j’amène. », déclare-t-il dans un interview. En janvier 2024, il reprendra la direction du secteur dirigé jusqu’alors par Erich A. Kalbermatter. A cette même date, Benjamin Marti prendra les rênes du secteur dirigé à ce jour par Thomas Weisskopf et deviendra membre de la Direction. Benjamin Marti apporte une grande expertise et un engagement de plusieurs années au service de l’AEnEC.
26.09.2023
Frank R. Ruepp et Benjamin Marti sont déjà bien connus à l’Agence de l’énergie pour l’économie, pour laquelle ils travaillent depuis plusieurs années. Qu’est-ce qui les anime et quelles nouveautés veulent-ils apporter dans leurs nouvelles fonctions ? Nous avons voulu en savoir plus.
Benjamin Marti (BM) : Je suis un lève-tôt et durant mon temps libre, j’aime me promener en famille dans la nature à pied, à vélo ou à ski. En tant qu’ingénieur en énergie, je dispose d’une vaste expérience dans divers domaines de la technique énergétique.
Frank R. Ruepp (FRR) : Je suis père de trois enfants. Je suis économiste de formation et j’ai travaillé durant 25 ans dans la production industrielle. J’ai donc une grande affinité avec la technologie. Je suis ouvert, honnête et j’aime bien traiter les sujets de manière directe. J’aime passer du temps dans la nature. J’ai également du plaisir à voyager et je suis un fan de romans policiers.
BM : C’était il y a 17 ans, au moment où j’ai posé ma candidature chez Thomas Weisskopf. La description du poste incluait notamment des travaux pour l’AEnEC. Une de mes premières tâches a consisté à tester et à finaliser le premier logiciel destiné au suivi (ou monitoring) de l’AEnEC.
FRR : Mon premier contact date du temps où je présidais la direction de Perlen Papier SA. En tant qu’entreprise intensive en énergie, nous avions alors rapidement conclu une convention d’objectifs. C’était dans les années 2010. Nous avons aussi vite constaté la plus-value que cela nous offrait.
FRR : Cette plus-value tenait au fait que nous pouvions voir et exploiter des potentiels d’économie d’énergie. Avant de procéder au check-up énergétique avec notre conseiller AEnEC, ces potentiels n’étaient pas visibles de manière claire et détaillée sur notre radar. Ce check-up a déclenché un processus qui avait lui aussi un cadre clair, puisque la convention d’objectifs avait une durée de 10 ans. Le remboursement de la taxe sur le CO2 était une motivation supplémentaire.
BM : Je comprends mon rôle de cadre comme un rôle de conseil et de facilitation. Je soutiens mon équipe pour qu’elle travaille de manière autonome et responsable. Il faut aussi toujours donner les coudées franches, ce qui favorise l’épanouissement.
Pour l’équipe des conseillers et conseillères AEnEC, je vois mon rôle comme consistant à créer de bonnes conditions pour la réalisation des mandats sur lesquels les équipes travaillent : mon rôle est donc de définir et de fournir les processus et aides nécessaires et d’être disponible pour les questions qui se posent.
FRR : Oui, notre tâche consiste à créer un environnement qui permet à nos ingénieurs et ingénieures d’effectuer leur travail de manière simple et efficace. En fin de compte, nos participants, les entreprises, doivent être satisfaites et avoir envie de travailler avec l’AEnEC. Elles doivent voir la valeur ajoutée que représente l’AEnEC pour la mise en œuvre du développement durable en entreprise. Pour cela, nous devons être là où vivent les entreprises et nous devons les écouter activement.
FRR : Compte tenu de ma longue expérience des activités opérationnelles, je connais très bien le monde de l’entreprise et des associations, autrement dit, le défi qui consiste à poser aujourd’hui les jalons pour demain en visant le long terme et à mener des projets à bien. C’est un plaisir pour moi d’apporter cette expérience et de partager mon réseau.
BM : J’ai toujours été très impliqué dans la responsabilité des méthodes, des processus et des outils de suivi, et je continuerai de le faire. Des outils fiables et les plus simples possibles sont essentiels si l’on veut pouvoir établir des rapports sérieux sur le développement durable en entreprise, une thématique qui se complexifie. Mon but est de développer des solutions innovantes et convaincantes pour y parvenir. Et dans ce but, j’apporterai également mon expérience dans l’équipe de direction de l’AEnEC.
BM : Je suis motivé quand je vois les mesures de protection du climat que les entreprises mettent en œuvre grâce à l’AEnEC ou avec l’aide de l’AEnEC. Le changement climatique est un thème qui comporte de grands défis pour nous et pour l’économie. Je veux continuer de participer à la conception de bonnes conditions-cadres pour l’économie, afin que les entreprises soient bien accompagnées sur la voie de la décarbonation et de l’économie circulaire et qu’elles puissent mettre en œuvre des mesures qui ont un impact sur le climat et qui leur conviennent.
FRR : Oui, c’est exactement la même chose pour moi. La pression sur les entreprises s’accentue sans cesse, et pouvoir contribuer à ce que les conditions-cadres et l’offre de l’AEnEC soient adaptées est très important pour moi. À l’AEnEC, nous pouvons montrer ce que l’industrie fait pour réduire les émissions de CO2, pour améliorer son efficacité énergétique et bientôt aussi pour améliorer la gestion de ses ressources. Cela me motive.
BM : À mon avis, absolument, oui. Chaque année, nous présentons les résultats obtenus par les entreprises participantes à l’AEnEC. Ce sont des résultats considérables. Toutefois, ils sont malheureusement peu reconnus politiquement, ce qui est très regrettable. Nous devons impérativement rester actifs dans ce domaine.
BM : En communiquant sans relâche positivement. Et en poursuivant notre bonne collaboration avec nos partenaires et avec les services administratifs. Nous tirons tous à la même corde et reconnaissons qu’en fin de compte, nous voulons la même chose.
FRR :Absolument ! Il est logique de se fixer un objectif puis de vérifier comment nous l’atteignons. Ce processus fonctionne, y compris dans d’autres domaines du développement durable. Et depuis des années, nous essayons d’exporter la convention d’objectifs, qui est une réussite. Nous voulons l’exporter comme une prestation, accompagnée des technologies développées par des entreprises suisses, pour contrecarrer dans la mesure du possible le changement climatique. C’est un projet que nous devons impérativement poursuivre.
FRR : Nous devons avoir comme objectif commun que l’AEnEC adapte systématiquement sa démarche aux autres domaines du développement durable pour proposer ses prestations et qu’elle reste un partenaire fiable de mise en œuvre pour les autorités, par et pour l’économie.
BM: L’AEnEC va continuer à prendre les choses en main de manière affirmée et en faisant preuve de beaucoup d’initiative. L’AEnEC fonctionne ainsi depuis ses débuts. Elle a pris les devants et a su anticiper. Poursuivons sur cette lancée pour continuer d’apporter le meilleur soutien aux entreprises grâce à des offres innovantes.
Frank R. Ruepp est membre d’un conseil d’administration et conseiller. Après ses études d’économie à l’Université de Zurich, il a été CEO de diverses entreprises industrielles actives à l’international et président du Groupement d’intérêt des industries intensives en consommation d’énergie IGEB.
Benjamin Marti est membre de la direction de Weisskopf Partner Sàrl. Il a étudié le génie électrique et électronique et les systèmes de communication à l’EPFZ.
Les interdépendances du trilemme énergétique – sécurité d’approvisionnement, rentabilité et impact sur l’environnement – sont plus présentes que jamais. Dans le même temps, tandis que les dépendances vis-à-vis de l’étranger se renforcent sur le front de l’énergie et des matières premières, les chaînes mondiales d’approvisionnement se fragilisent. Il est grand temps que nous nous souvenions de nos atouts.
En politique comme dans la société, le débat sur la sécurité de l’approvisionnement énergétique bat son plein. Longtemps, ce débat était largement dominé par des thèmes de politique énergétique intérieure : parviendrons-nous à produire suffisamment tôt les nouvelles énergies renouvelables nécessaires à la fois pour disposer de plus d’électricité l’hiver et pour remplacer les centrales nucléaires progressivement démantelées ? Comment le trilemme énergétique qui met face à face sécurité de l’approvisionnement, rentabilité et impact sur l’environnement évolue-t-il ?
De plus, nous nous trouvons confrontés à des changements dans les chaînes mondiales d’approvisionnement énergétique et l’invasion de l’Ukraine par la Russie a bouleversé le paysage géopolitique. Notre trilemme énergétique se durcit : à l’heure où nous devrions poser les jalons si essentiels de nos stratégies de décarbonation à moyen et long terme, nous voici contraints de nous concentrer sur la sécurité à court terme de notre approvisionnement en énergies fossiles, assuré par des importations. Quant aux prix de l’énergie, de manière peu surprenante, ils augmentent, ce qui est d’ailleurs aussi une stratégie, dès lors que l’énergie devient un pion de la géopolitique. Dans de nombreux États membres de l’UE, les réactions à ces hausses font naître des fleurs singulières dans la politique industrielle. Les récentes subventions de certains pays sont un poison pour l’industrie suisse intensive en énergie, qui, au lieu de contribuer au règlement du problème de l’énergie et des ressources, se trouve ainsi elle-même plongée dans des questions de survie en raison de son emplacement. À cet égard, on ne voit malheureusement pas encore de solution se dessiner.
Mais revenons-en au trilemme et à la géopolitique. La transformation du système d’approvisionnement énergétique fait partie intégrante de la mutation que connaît la politique européenne de sécurité, c’est une évidence. Pareil changement nous met face à un nouveau dilemme opposant indépendance énergétique et risques liés à l’approvisionnement. Depuis 2011, l’UE a dressé une liste des matières premières considérées comme critiques en raison de leur poids économique et des dégâts que pourrait causer une rupture dans leur chaîne d’approvisionnement. Or, année après année, cette liste s’allonge.
Osons une fuite en avant. En diversifiant nos sources d’approvisionnement et en collaborant avec nos partenaires stratégiques, nous devons garantir à notre industrie un approvisionnement en énergie et en matières premières suffisant, à des prix compétitifs. Des conditions-cadres de qualité, que nous pouvons pour l’essentiel concevoir nous-mêmes, doivent non seulement conserver, mais aussi améliorer l’attrait de la Suisse en tant que site de recherche et de production. Si l’industrie technologique suisse conserve son avance en matière d’innovation y compris à l’avenir, nous aurons contribué, grâce à de nombreux produits indispensables reposant sur des technologies de pointe, à relever les plus grands défis du monde. Nous opposons alors à nos dépendances une réponse d’envergure.
L’auteur
Philipp Bregy est responsable du secteur énergie de Swissmem, l’association des PME et des grandes entreprises de l’industrie technologique suisse.
06.09.2023