À ce stade de la course vers la décarbonisation de nos systèmes énergétiques d'ici 2050, nous sommes tous d'accord pour dire que l'électricité est le principal vecteur de la transition énergétique. Il y a trois raisons à cela : premièrement, les technologies éoliennes et solaires ont connu une réduction rapide des coûts qui les rend aujourd'hui compétitives ; deuxièmement, l'électricité est un vecteur énergétique de haute qualité et polyvalent. Enfin, l'électrification permet l'utilisation de technologies plus efficaces, telles que les pompes à chaleur ou les véhicules électriques, qui consomment un tiers de l'énergie consommée par les technologies traditionnelles correspondantes.
L'électricité peut être transformée en énergie mécanique, potentielle ou thermique à l'aide des technologies de conversion existantes, telles que les générateurs, les pompes ou les radiateurs électriques. Ces technologies devraient suffire à couvrir une grande partie des besoins en électricité, qui sont automatiquement décarbonés si l'électricité fournie provient de l'éolien et du solaire.
Cependant, l'électrification du secteur du chauffage et du refroidissement, qui représente environ la moitié de la consommation mondiale d'énergie et est responsable de plus de 40 % des émissions de dioxyde de carbone liées à l'énergie, pose des défis supplémentaires. Aujourd'hui, une grande partie de cette consommation peut être satisfaite grâce à des technologies matures et hautement efficaces, à savoir les pompes à chaleur. Mais pas tout.
Les industries, en particulier celles qui sont grandes consommatrices d'énergie, ont besoin d'énergie thermique pour déclencher des réactions chimiques ou des transformations physiques. Ces besoins ne concernent pas seulement les quantités d'énergie, mais aussi des niveaux de température spécifiques qui ne peuvent actuellement pas être atteints par les pompes à chaleur, comme on le souhaiterait.
Cela signifie que de nouvelles solutions innovantes doivent être mises sur le marché afin de décarboner les industries. Nous pouvons identifier deux voies principales pour décarboner les industries : l'une consiste en l'électrification directe des processus, l'autre en l'électrification indirecte de ces processus à l'aide d'hydrogène vert, produit à partir d'énergie éolienne et solaire, comme vecteur énergétique pouvant remplacer le gaz naturel. Selon le scénario 1,5 °C de l'IRENA, d'ici 2050, l'électrification directe pourrait couvrir 27 % des besoins énergétiques industriels et l'hydrogène (électrification indirecte) 22 %, contre 23 % aujourd'hui pour les deux sources combinées.
Pour les applications de chauffage avec des températures pouvant atteindre 200 °C, les efforts se concentrent sur l'élargissement de la plage de température de fonctionnement des pompes à chaleur. Mais les défis de l'électrification directe se posent pour les applications entre 200 °C et plus de 1 000 °C, et c'est là que certaines innovations prometteuses en sont aujourd'hui à différents stades de développement, comme l'explique l'IRENA dans son paysage de l'innovation pour l'électrification intelligente. L'électricité pour cette plage de températures très élevées peut être utilisée dans les fours électriques, les chaudières électriques ou d'autres processus électrolytiques.
Trois grands secteurs industriels – la chimie, le ciment et l'acier – sont les plus difficiles à électrifier, et des solutions prometteuses sont en cours de développement pour leurs processus. Dans l'industrie chimique, par exemple, des craqueurs à vapeur fonctionnant à des températures comprises entre 700 °C et 900 °C sont utilisés pour convertir les hydrocarbures lourds en hydrocarbures plus légers afin de produire des produits chimiques à haute valeur ajoutée. Les craqueurs électriques (e-craqueurs), qui remplacent les craqueurs à vapeur conventionnels, sont actuellement en phase pilote. Shell et Dow ont par exemple installé un four expérimental de craquage à vapeur alimenté à l'électricité sur le campus Energy Transition Campus à Amsterdam (Pays-Bas). Il s'agit d'une étape clé dans les efforts visant à décarboner l'un des processus les plus intensifs en carbone de la fabrication pétrochimique. Cette solution pourrait être déployée à grande échelle d'ici 2025 si les tests réalisés en 2023 démontrent qu'elle peut remplacer avec succès les fours de craquage à la vapeur alimentés au gaz actuellement utilisés. Dans d'autres secteurs, l'industrie du ciment travaille sur de nouveaux fours alimentés par des générateurs à plasma. Le secteur sidérurgique teste actuellement de nouveaux procédés de réduction électrolytique. Tous utilisent l'électricité comme source d'énergie.
Alors que le monde s'apprête à procéder à son premier bilan mondial de l'Accord de Paris lors de la COP28 en novembre, l'industrie et les gouvernements ont encore de nombreux défis à discuter et à explorer, l'innovation étant au cœur de ce travail commun.
Afin de faciliter les progrès vers une décarbonisation du secteur industriel, l'IRENA organisera plusieurs sessions lors de sa Semaine de l'innovation, qui réunira des dirigeants, des experts, des représentants de l'industrie et des décideurs politiques afin de discuter des innovations de pointe visant à accélérer la transformation énergétique, jugée extrêmement nécessaire, grâce à des solutions innovantes, notamment en discutant des meilleurs moyens de décarboniser les industries.
Si vous souhaitez contribuer à la discussion et façonner les actions futures, veuillez demander une invitation à la prochaine Semaine de l'innovation de l'IRENA et assister aux sessions spécialisées qui se tiendront le 26 septembre sur les solutions pour décarboner les secteurs sidérurgique, chimique et pétrochimique.
Pour plus d'informations, rendez-vous sur : https://innovationweek.irena.org.
