Au début 2025, trois modifications législatives importantes pour les entreprises entreront simultanément en vigueur.
Il s’agit premièrement de la Loi Climat et Innovation, approuvée en votation en juin 2023. Ce texte vise le zéro net, y compris pour l’industrie, et il prévoit un soutien à l’investissement de 200 millions par année pendant six ans pour les projets innovants.
En deuxième lieu, la loi sur le CO2 a été révisée. Désormais, les petites entreprises peuvent aussi demander le remboursement de la taxe sur le CO2 en prenant un engagement de réduction. Ce texte prévoit également des soutiens à la production de gaz renouvelable à partir de surplus d’électricité.
Enfin, le troisième dispositif légal est la loi relative à un approvisionnement en électricité sûr approuvée par le peuple le 9 juin 2024, qui a pour objectif le renforcement massif de la production d’électricité renouvelable et l’amélioration du stockage.
Exigeant, ce nouveau cadre légal offre d’incroyables opportunités d’innovation pour les entreprises. Il convient en particulier de tirer parti des synergies possibles entre la décarbonation de l’industrie et l’approvisionnement électrique hivernal.
Pour l’industrie, le volet le plus difficile à décarboner est celui de la haute température. En effet, jusqu’à 100°, voire bientôt 150°, il est tout à fait possible de produire de la chaleur avec des pompes à chaleur économes en électricité ou de la récupération. En revanche, au-delà de 150°, un segment qui représente environ 70% de la consommation de chaleur de l’industrie, il faut en général soit du combustible, soit de l’électricité directement convertie en chaleur. Cela implique, en tout cas partiellement, de disposer de gaz climatiquement neutre. Or, à grande échelle, le biogaz ne suffira pas. Il convient donc miser sur les gaz de synthèse produits à base d’électricité.
Techniquement, il est possible d’utiliser les surplus d’électricité solaires et hydroélectriques de l’été pour produire de l’hydrogène ou du méthane climatiquement neutre, puis de stocker ces gaz afin de produire de l’électricité en hiver. Cette stratégie présente cependant un défaut majeur : la conversion de l’électricité en gaz de synthèse induit des pertes importantes de l’ordre de 30 à 50 %. Ensuite, la reconversion de ce gaz en électricité induit de nouvelles pertes. Avec ces technologies, il faut environ 3 kWh estivaux pour obtenir 1 kWh hivernal. La double conversion induit donc des déperditions considérables.
Dans la partie VI de mon ouvrage (voir bio ci-après), je propose une autre stratégie : dimensionner la production solaire, éolienne et hydraulique pour disposer de suffisamment d’électricité en hiver. Et utiliser les surplus estivaux pour obtenir du gaz de synthèse destiné en priorité à l’industrie, ce qui évite les pertes inhérentes à la reconversion du gaz renouvelable en électricité. En abordant conjointement les deux problèmes, nous obtenons une meilleure efficacité globale.
Grâce au nouveau cadre législatif, ce scénario peut désormais devenir une réalité tangible. On entre en phase de réalisation, et que le meilleur gagne !
L’auteur
Conseiller national et membre de la CEATE-N, Roger Nordmann est aussi membre du Conseil d’administration de Groupe e SA et préside celui de Planair SA.
Il est actif comme consultant indépendant et a publié «Urgence énergie et climat – investir pour une transition rapide et juste » (Favre, 2023, offre spéciale pour les lecteurs/lectrices de Fokus : https://rogernordmann.ch/livre-avec-rabais/)
28.08.2024
Dans les modèles développés par l’Energy Science Center de l’EPFZ, on ne trouvera pas d’utilisation de l’hydrogène suisse dans la production de chaleur industrielle. En revanche, les combustibles solides et l’électricité notamment sont appelés à remplir ce rôle, surtout pour les températures élevées.
Pour parvenir à une réduction des émissions de gaz à effet de serre à zéro net, il faut également trouver des solutions pour les secteurs pour lesquels il n’est guère possible de renoncer à des agents énergétiques chimiques. Outre le trafic aérien, l’industrie est concernée, notamment en ce qui concerne la production de chaleur industrielle à haute température.
Actuellement, 32 % – soit 12 térawattheures (TWh) par an – environ de l’énergie nécessaire à l’industrie suisse sont couverts par les combustibles fossiles (OFEN, 2023 ; tableau 4). Ce secteur représente 23 % du total des émissions suisses de CO2 (OFEV, 2022). En partenariat avec d’autres institutions suisses, une équipe de l’Energy Science Center de l’EPFZ, analyse dans le cadre du projet SWEET DeCarbCH comment réduire ces émissions. Le projet s’appuie notamment sur la modélisation du système énergétique suisse dans son ensemble, pour déterminer quels sont les combustibles et les technologies qui permettront la production de la chaleur industrielle nécessaire à l’industrie.
Nos modèles actuels partent du principe que la consommation finale de chaleur industrielle restera dans les grandes lignes au niveau actuel de 20 TWh par an en 2050. Le choix des technologies à employer pour produire cette chaleur dépend de la température des procédés nécessaire, et bien évidemment de la capacité concurrentielle de la technologie en question. Les procédés industriels requièrent des températures variées, qui vont de 80 °C à bien au-delà de 1000 °C pour la fabrication de ciment. Déterminer avec précision la température à laquelle correspond effectivement le besoin de chaleur industrielle s’est avéré difficile. Pour la modélisation actuelle, par simplification, nous avons donc défini une répartition de la consommation finale (fabrication de ciment non comprise) dans trois plages de température comme suit : 25 % pour les températures inférieures à 100 °C, 25 % pour les températures comprises entre 100 et 200 °C et 50 % pour les températures de plus de 200 °C.
Le solaire thermique et la géothermie en profondeur sont des technologies adaptées aux températures inférieures à 100 °C. Pour atteindre les températures recherchées dans la plage moyenne, entre 100 et 200 °C, ces deux sources peuvent être complétées par une pompe à chaleur industrielle. Autre possibilité, des installations de couplage chaleur-force (installations CCF) pourront produire la vapeur nécessaire aux procédés.
Les procédés à haute température (plus de 200 °C) exigent des procédés de combustion ou encore des chauffages à résistance qui convertissent l’électricité directement en chaleur. Pour la production de ciment, seuls des procédés de combustion sont envisageables. Les combustibles disponibles pour ce faire sont surtout des gaz (méthane, hydrogène), des liquides (mazout) et des solides (déchets, bois, boues d’épuration, charbon).
L’équipe de l’EPFZ a calculé un grand nombre de scénarios pour chercher des solutions permettant de fournir de la chaleur industrielle dans une démarche zéro net (illustration 1). Nous avons défini les scénarios sur la base de trois éléments : la valeur cible des émissions de CO2 autorisées (axe des x : de 24 mégatonnes à zéro tonne de CO2 par an) ; le lien Suisse – Europe (ensemble – seule), et le degré d’intégration des innovations – la géothermie par exemple – (conservateur – innovant).
L’illustration ci-dessus présente la chaleur industrielle produite en 2050. Les trois plages de température mentionnées sont additionnées et réparties selon les différentes sources de chaleur. On observe d’abord que les différentes sources sont présentes dans des proportions relativement égales les unes aux autres ; en d’autres termes, il n’existe pas de source qui dominerait sans équivoque. Lorsque les objectifs fixés pour le CO2 sont élevés – là où des émissions de CO2 d’origine fossile sont encore autorisées –, il existe une forte proportion de combustibles gazeux, pour la plupart du méthane d’origine fossile. Sur la voie du zéro émission net, on observe un passage aux combustibles solides (déchets et bois) et à l’électricité. Lorsque la géothermie est disponible dans les scénarios innovants, elle fournit une quantité de chaleur considérable dans la plage de température basse (inférieure à 100 °C). Dans les scénarios conservateurs dans lesquels l’option de la géothermie n’entre pas en ligne de compte, ce rôle est assumé par le solaire thermique.
La catégorie des combustibles gazeux fournit encore cinq térawattheures par an dans un scénario zéro net ; la proportion d’hydrogène est extrêmement faible, la source la plus importante étant le méthane, qu’il s’agisse de gaz naturel importé d’origine fossile ou de biométhane. La disponibilité du biométhane est toutefois tributaire d’une forte augmentation de l’utilisation de lisier dans la production de biogaz. La faible proportion de l’hydrogène s’explique notamment par le fait que l’utilisation d’électrolyse suivie d’une combustion demande nettement plus d’électricité que lorsque l’électricité est utilisée directement dans un chauffage à résistance.
Mis ensemble, ces résultats indiquent que l’hydrogène suisse jouera un rôle faible dans les applications industrielles à haute température. Ce résultat dépend surtout de la disponibilité d’options alternatives. Mais il est aussi nécessaire que des agents énergétiques chimiques suisses comme le biométhane, le bois ou les déchets soient employés avant tout pour des applications à haute température et non pas pour la production de chaleur ambiante ou d’eau industrielle. L’hydrogène importé pourrait toutefois constituer une option concurrentielle à l’avenir ; il reste toutefois à voir comment l’Europe développera son infrastructure à hydrogène et dans quelle mesure la Suisse pourra se raccorder à ce réseau.
Références
Les auteurs
Rebecca Lordan-Perret est Scientific Outreach Manager de l’Energy Science Center (ESC) de l’EPFZ.
Gianfranco Guidati est directeur adjoint de l’Energy Science Center (ESC) de l’EPFZ.
28.08.2024
François Maréchal, professeur EPFL à Sion, a une vision globale, forte, de cet avenir énergétique où nous aurons contraint les molécules carbonées dans des voies autres que celles privilégiées jusqu’ici. Avec des principes imités de la nature – plus qu’éprouvés, donc !
La vision de François Maréchal est condensée dans le schéma ci-dessous : des matières transformées en produits grâce à un apport d’énergie, et des déchets subséquents recyclés en matières premières et énergie. Cette vision se traduit aussi par des mots. Le présent article cède donc la parole à François Maréchal. « C’est l’économie circulaire prônée pour neutraliser nos émissions de CO2. Un cycle comparable assure la pérennité des écosystèmes naturels. On parlera d’écologie industrielle quand des entreprises échangent matières et chaleur, que les déchets de l’une sont ressource pour une autre, quand le tissu industriel interagit avec les grands réseaux d’énergie, les villes… » Ce regret : « Nos industries du passé appliquaient ces principes. Quand une industrie s’installait, elle créait sur son site d’autres industries pour valoriser ses déchets. Mais avec l’évolution économique, nombre de ces industries dérivées ont changé de main, et si le partage d’infrastructures a perduré, les stratégies coordonnées ne sont plus la règle. »
Or, boucler des cycles sera la clé majeure vers la neutralité carbone de nos sociétés. « La nature a de longue date fait le meilleur usage du CO2, contrôlant sa concentration dans l’air grâce à la photosynthèse, à l’origine une invention bactérienne : de l’énergie solaire, du CO2 et de l’eau combinés en glucose, brique première de la biomasse et réserve d’énergie, tandis que de l’oxygène (O2) est libéré. » Le cycle se referme avec la respiration des organismes qui extraient, dans leurs cellules, à l’aide d’O2, l’énergie du glucose, restituant l’eau et le CO2.
La biosphère a ainsi entretenu stable, hors catastrophes, le taux de CO2 de l’air. Mais le cycle biologique du CO2 a été débordé par l’essor de la société industrielle porté par la combustion d’ancienne biomasse fossilisée – charbon, pétrole, gaz –, libérant à haut rythme du CO2 en même temps qu’on dégradait les milieux naturels. Replanter de la végétation ne suffira pas, et la capture du CO2 n’est praticable que dans certains secteurs. Il nous faut donc établir de nouveaux cycles spécifiques à nos activités d’espèce à part.
« 70 % des émissions de CO2 de l’industrie découlent de besoins thermiques » (schéma, parte supérieure). Mesures évidentes pour réduire ces émissions : chauffer au juste besoin, récupérer la chaleur, la valoriser par échange thermique à l’aide de pompes à chaleur – jusqu’à 10 à 15 unités de chaleur captées par unité investie en électricité. Cela devrait relever de l’ordinaire après 25 ans de lois sur le CO2 et sur l’énergie, et l’inflation récente des coûts de l’énergie ! Au-delà ? « Le renouvelable doit remplacer le fossile. Ça passera par la conversion des surplus de chaleur en électricité et la gestion de l’intermittence des sources renouvelables en intégrant des solutions de stockage d’énergie sous forme chimique – et solutions idem pour stocker les surplus estivaux de la production d’électricité renouvelable. » Un cycle se précise ainsi, reliant chaleur, électricité et divers gaz, à l’instar de ce qu’opèrent photosynthèse et respiration via CO2 et O2.
« Par électrolyse, on peut convertir le CO2 et l’eau en carburant (méthane, méthanol, kérosène) en libérant de l’O2. Par le procédé inverse, la pile à combustible, ce carburant peut rendre l’électricité en utilisant O2, avec rejet de CO2 et d’eau. Si le CO2 est capturé, stocké et réutilisé, on reproduit de manière industrielle le cycle de la nature. On peut bien sûr intégrer cycles industriel et naturel. »
Autre voie : « En investissant un peu de courant et de chaleur pour gazéifier à haute température de la biomasse – bois, déchets –, on restitue l’énergie solaire captée par photosynthèse sous la forme d’un gaz dit « synthétique » (syngaz), composé de carburants simples : hydrogène (H2), monoxyde de carbone (CO), un peu de méthane (CH4), transformé pour stockage et distribution sous forme de carburants. La source initiale étant renouvelable, les combustions sont neutres en CO2. Capture et séquestration du CO2 après récupération de son énergie, permettront même des émissions négatives. » Et François Maréchal de souligner : « Si la Suisse utilisait ainsi tous ses déchets de biomasse, elle produirait l’équivalent de la quantité de gaz fossile qu’elle importe aujourd’hui et pourrait stocker les surplus d’énergie solaire avec un rendement de 95 % ! » La gazéification, tout comme la pyrolyse, muent donc la biomasse en un carburant homogène, facile à distribuer et stocker. « Et par électrolyse, il est possible d’y insérer un supplément d’énergie renouvelable pour des applications difficiles, tel le transport aérien, où le poids des réservoirs est un élément critique. »
Imiter la nature pour mûrir industries, transports, habitat ou consommation
selon des principes par lesquels la vie terrestre s’est développée et a perduré, ne l’avons-nous pas déjà pratiqué en dotant nos sociétés de « systèmes nerveux » intelligents, tout comme l’évolution l’a fait avec les organismes animaux ? Les réseaux numériques se complexifient, accumulent, traitent, utilisent une infinité d’informations pour, entre mille autres finalités, gérer nos ressources, dont celles du domaine énergétique (schéma, partie inférieure).
Conformer nos sociétés à l’image des écosystèmes et des organismes a certes un coût, mais aussi d’immenses bénéfices, maintenant et dans l’avenir. « Selon l’Agence de protection de l’environnement des USA, le pollueur-payeur devrait provisionner 190 USD par tonne de CO2 émise pour permettre aux générations futures de réparer les dégâts du réchauffement. Ce montant, un minimum, représenterait pour la Suisse 30 milliards/an, comme un subside « octroyé » par nos descendants pour nous permettre d’utiliser les ressources fossiles. » Dans l’immédiat, la loi sur le climat et l’innovation soutiendra des projets de décarbonation innovants avec 200 millions de CHF par an.
En conclusion ? En-deçà des « grands principes », le bon sens ? « Pourquoi donc tarder à se libérer d’énergies fossiles lointaines, soumises aux caprices géopolitiques et péjorant climatiquement, financièrement l’avenir, quand des solutions de décarbonation locales n’attendent que de nous devenir… une seconde nature ? »
28.08.2024
Ingénieur chimiste, docteur de l’Université de Liège, François Maréchal a rejoint l’EPFL en 2001. Professeur à l’EPFL Valais depuis 2013, il y dirige la recherche sur la décarbonation par les énergies renouvelables, l’économie circulaire ou l’assistance numérique. Il est l’un des éditeurs de « Frontiers in Energy Research ».
Au mois de mars, le Parlement a adopté la loi révisée sur le CO2 pour la période 2025 à 2040. Grâce à cette loi, toutes les entreprises pourront obtenir le remboursement de la taxe sur le CO2, qui reste fixée à 120 francs par tonne. Pour ce faire, elles doivent conclure une convention d’objectifs avec la Confédération, s’engager à réduire leurs émissions de CO2 et présenter dans les trois ans un plan de décarbonation, tel que le Plan Décarbonation proposé par l’AEnEC.
Cette nouvelle possibilité de bénéficier de l’exemption de la taxe sur le CO2 pourrait motiver de nombreuses entreprises à investir dans des mesures de décarbonation. Les exemples que vous découvrirez dans ce magazine, tout comme un article captivant qui présente le tandem formé par la convention d’objectifs et le Plan Décarbonation, le montrent : réduire ses émissions de CO2 contribue à réduire sa consommation d’énergie, et donc à réduire ses coûts, mais est aussi bénéfique pour l’environnement. La décarbonation est une opportunité. Saisissez-la et trouvez dans les entreprises qui ont déjà emprunté cette voie une source d’inspiration.
Rudolf Minsch
Président
Frank R. Ruepp
Directeur
28.08.2024
En vue du Green Business Award 2025, l’AEnEC recherche parmi ses clients des entreprises et des projets innovants. Désormais associés au processus de nomination, nous pouvons soumettre des dossiers jusqu’à fin novembre 2024.
Nous recherchons donc des produits, des technologies ou des modèles d’affaires qui conjuguent rentabilité économique et impact écologique. Les start-ups ne sont pas le seul public visé : PME ou grandes entreprises, les sociétés traditionnelles et bien établies à l’esprit pionnier peuvent elles aussi avoir développé puis commercialisé des solutions innovantes.
Le Green Business Award est le prix le plus important de Suisse dans le domaine du développement durable. Ses finalistes bénéficient d’une communication à large portée et ils peuvent accéder de manière exclusive à des financements pour poursuivre leur croissance.
28.08.2024
Le programme d’appui EFFICIENCE+ offre un soutien financier aux entreprises qui ont élaboré une convention d’objectifs avec l’appui de l’AEnEC. Ce soutien s’applique à la mise en œuvre de mesures d’amélioration dans le domaine de l’électricité qui ne sont pas immédiatement rentables, car la durée de leur amortissement est de plus de quatre ans.
Si elles connaissent bien les mesures qui consistent à optimiser leurs machines et leurs appareils ou à remplacer leurs moteurs, les entreprises ne savent pas toujours qu’elles peuvent bénéficier d’un appui financier pour les mettre en œuvre, grâce au programme EFFICIENCE+ de l’AEnEC. Exemples de mesures soutenues financièrement : remplacement de pompes à rotor noyé ou à moteur ventilé, de systèmes de ventilation ou de leurs composants ; mais aussi investissements au-delà des prescriptions légales dans des installations frigorifiques, ou dans des moteurs qui font partie de certaines classes énergétiques.
Les montants disponibles sont compris entre 500 et 90 000 francs par mesure d’économie. L’appui financier couvre jusqu’à 30 % des coûts d’investissement. Le processus d’adjudication est très simple puisqu’il se déroule entièrement au moyen des outils informatiques simples et efficaces de l’AEnEC. Votre conseiller ou conseillère AEnEC vous accompagne dans cette démarche, et la participation est gratuite.
Êtes-vous intéressé ou intéressée par le programme EFFICIENCE+ pour votre entreprise ? Prenez contact directement avec votre conseiller ou conseillère AEnEC ou avec nous aux coordonnées ci-dessous.
28.08.2024
Le programme d’appui EFFICIENCE+ offre un soutien financier pour la mise en oeuvre de mesures d’économie d’électricité dont le temps de retour sur investissement est supérieur à 4 ans.