PROJET · VERRES & CÉRAMIQUES
Un producteur de verre européen qui s'apprêtait à reconstruire d'importants fours devait décider comment sa prochaine génération de capacité de fusion devrait être alimentée.
Terravia a comparé les filières de fours électriques, hybrides et à base d'hydrogène en termes de performances techniques, d'économie énergétique, d'exigences en matière d'infrastructure et de flexibilité à long terme.
EN UN COUP D'OEIL
LE DÉFI
Le four à gaz existant approchait de la fin de sa campagne.
Le remplacer à l’identique minimiserait les perturbations à court terme, mais risquerait de verrouiller la consommation de combustibles fossiles dans un autre cycle d’exploitation long.
Le passage immédiat à une technologie fondamentalement différente a introduit un ensemble différent de risques concernant les performances des processus, l’infrastructure et les coûts énergétiques futurs.
L’entreprise devait prendre une décision avant que ces incertitudes ne soient complètement résolues.
TROIS QUESTIONS
Déterminez dans quelle mesure la fusion électrique peut répondre aux exigences de température, de débit, de qualité du verre et de fonctionnement.
Évaluer si l’hydrogène pourrait conserver les caractéristiques des fours à combustion tout en permettant des réductions significatives des émissions.
Comparez les risques liés à la technologie, aux infrastructures et aux prix de l’énergie plutôt que de choisir une voie à partir des seules émissions globales.
L'ACTIF EXISTANT
Avant de comparer les vecteurs énergétiques, Terravia a établi les exigences techniques auxquelles toute future configuration de four devra répondre.
RÉFÉRENCE D’ÉVALUATION
L’objectif n’était pas d’identifier isolément la technologie la plus faible en carbone. Il s’agissait d’identifier la voie la plus faible en carbone capable de faire fonctionner l’usine.
TROIS VOIES
Trois configurations de four ont été retenues pour une comparaison détaillée.
VOIE A · HAUTE ÉLECTRIQUE
Apport électrique élevé avec un support de combustion minimal.
AVANTAGES
DÉFIS
VOIE B · HYBRIDE
Un apport électrique important associé à une combustion flexible des combustibles gazeux.
AVANTAGES
DÉFIS
VOIE C · PRÊT POUR L'HYDROGÈNE
Four à combustion conçu pour une utilisation élevée de l'hydrogène.
AVANTAGES
DÉFIS
COMPARAISON TECHNIQUE
*Dépend de la filière de production d’hydrogène.
| Critères | Haute-électrique | Hybride | Prêt pour l'hydrogène |
|---|---|---|---|
| Potentiel d'émissions | Très élevé | Haut | Très élevé* |
| Maturité technologique | Moyen à élevé | Haut | Développement |
| Changement de processus | Haut | Modéré | Modéré |
| Exigence électrique | Très élevé | Haut | Modéré |
| Infrastructures de carburant | Faible | Moyen | Très élevé |
| Flexibilité opérationnelle | Moyen | Très élevé | Haut |
| Compatibilité de mise à niveau | Faible | Moyen | Haut |
| Incertitude énergétique | Électricité | Électricité + carburant | Hydrogène |
Chaque configuration pourrait-elle maintenir l’atmosphère du four et les caractéristiques du verre requises ?
La technologie pourrait-elle prendre en charge une production continue à la capacité requise ?
La nouvelle configuration permettra-t-elle d'obtenir une campagne d'exploitation acceptable ?
Comment les opérateurs géreraient-ils la répartition de la température et les changements de production ?
La configuration était-elle prête pour un investissement commercial de cette envergure ?
ÉCONOMIE ÉNERGÉTIQUE
Les CAPEX étaient importants, mais les dépenses énergétiques à long terme dominaient la différence entre les voies.
Terravia a donc modélisé le four selon douze combinaisons de prix de l’électricité, du gaz, de l’hydrogène et du carbone.
Aucune voie n’est gagnante dans tous les scénarios. Le choix le plus judicieux dépendait du degré d’incertitude que l’entreprise était prête à accepter concernant les futurs prix de l’électricité et de l’hydrogène.
100
Indice indicatif des coûts d’exploitation
82–118
Indice des coûts de fonctionnement
88–112
Indice des coûts de fonctionnement
105–154
Indice des coûts de fonctionnement
VARIABLES CRITIQUES
Le moteur dominant de l’économie des fours électriques élevés.
La plus grande incertitude derrière la voie de l’hydrogène.
Augmente le coût à long terme du maintien de la combustion fossile.
L’utilisation continue du four amplifie les différences de coût énergétique.
Affecte matériellement le coût de l’électrification à grande échelle.
Importante, mais moindre sur la campagne complète du four que la dépense énergétique cumulée.
AU-DELÀ DE LA FOURNAISE
Chaque technologie a créé une exigence d’infrastructure fondamentalement différente en dehors du four lui-même.
TRAVAUX PERMETTANTS
+65 MW
capacité électrique supplémentaire
TRAVAUX PERMETTANTS
+35 MW
capacité électrique supplémentaire
TRAVAUX PERMETTANTS
~18 kt/an
besoins futurs en hydrogène
LA DÉCISION
Terravia a recommandé un four hybride à haute puissance électrique plutôt que de s'engager immédiatement dans une électrification complète ou dans la combustion de l'hydrogène.
La configuration a permis une réduction substantielle des émissions à court terme tout en conservant une flexibilité de combustion suffisante pour protéger les performances de production.
Cela a également permis d’éviter de dépendre le dossier d’investissement de la disponibilité à grande échelle d’hydrogène à faible teneur en carbone à un prix compétitif d’ici 2032.
01
Un apport électrique élevé réduit sensiblement la consommation directe de combustibles fossiles dès le début de la nouvelle campagne du four.
02
Le renforcement du réseau requis est resté important mais sensiblement inférieur aux exigences pour la configuration électrique la plus élevée.
03
La capacité de combustion offre un contrôle supplémentaire face à l’évolution des conditions de production et à l’incertitude technologique.
04
Le système de combustion peut être conçu pour s’adapter à des mélanges d’hydrogène croissants si les économies d’approvisionnement s’améliorent.
FEUILLE DE ROUTE D'INVESTISSEMENT
2027-2028 · VALIDER
ACTES
2028-2029 · PERMETTRE
ACTES
2030-2031 · CONSTRUIRE
ACTES
2032 · CONVERTIR
ACTES
2035+ · OPTIMISER
ACTES
LE RÉSULTAT
Les configurations électriques, hybrides et à hydrogène ont été évaluées dans le même cadre technique et économique.
La recommandation a été testée sur différents contrats à terme sur les prix de l’électricité, du gaz, de l’hydrogène et du carbone.
La configuration préconisée réduit sensiblement la combustion fossile dès le début de la campagne du nouveau four.
La préparation de l'infrastructure et les décisions technologiques ont été séquencées autour du cycle de remplacement naturel du four existant.
LIVRABLES DU PROJET
Une définition structurée des exigences en matière de processus, de qualité, de débit et d’exploitation.
Comparaison technique des configurations de fours hautement électriques, hybrides et prêts à l'hydrogène.
Douze scénarios couvrant l’incertitude sur les prix de l’électricité, du gaz, de l’hydrogène et du carbone.
Comparaison des CAPEX et des coûts d'exploitation sur toute la campagne du four.
Exigences en matière de réseau, d’électricité et d’hydrogène associées à chaque voie.
Une configuration hybride hautement électrique privilégiée avec une flexibilité définie pour le développement futur du système énergétique.
Un programme progressif depuis la préparation de l'infrastructure jusqu'au remplacement des fours et à l'optimisation future.
EXPERTISE UTILISÉE
Comparez les technologies de four concurrentes en termes de performances de processus, d'exigences en matière d'infrastructure et d'économie d'énergie à long terme.
Explorez la technologie et l'économieSéquence permettant des infrastructures et des investissements majeurs autour du cycle de remplacement des fours.
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Si vous êtes sur le point d'investir massivement dans un four et que vous devez choisir entre l'électrification, les systèmes hybrides ou les carburants alternatifs, Terravia peut vous aider à tester les technologies, l'économie et l'infrastructure avant que la décision ne devienne irréversible.
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