Activité : Études pour les adhérents

Descriptif :

En 2021, ALLICE a réalisé une première étude technique sur les pompes à chaleur très haute température (PAC THT) pour l’industrie. Cette étude dresse un état de l’art des solutions existantes et analyse en détail trois technologies de PAC jugées particulièrement pertinentes pour le secteur industriel. Afin d’approfondir cette analyse, ALLICE a lancé en 2024 trois nouvelles études visant à identifier les freins et les leviers au déploiement de ces technologies.

Cette seconde étude actualise les travaux de 2021 sur les PAC THT en intégrant les dernières avancées technologiques (R&D, retours d’expérience). Elle met l’accent sur trois technologies alternatives :

- PAC à helium à moteur Stirling

- PAC thermoacoustique

- Couplage d’une PAC THT « classique » avec une compression mécanique de vapeur (CMV)

L’étude recense également les démonstrateurs et projets pilotes en Europe.

Elle est suivie d’un volet 3 dédié aux intégrations technologiques de PAC pour l’industrie.

Domaine d'intervention : Efficacité énergétique

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif :

En 2021, ALLICE a réalisé une première étude technique sur les pompes à chaleur très haute température (PAC THT) pour l’industrie. Cette étude dresse un état de l’art des solutions existantes et analyse en détail trois technologies de PAC jugées particulièrement pertinentes pour le secteur industriel. Afin d’approfondir cette analyse, ALLICE a lancé en 2024 trois nouvelles études visant à identifier les freins et les leviers au déploiement de ces technologies.

La troisième étude complète les deux autres études en identifiant les facteurs clés (freins, verrous, leviers) influençant l’implantation des PAC sur les sites industriels, sur les plans technique, pratique, économique et réglementaire.

Un outil de modélisation a notamment été développé pour illustrer les résultats de l’étude, mettant en évidence l’impact de divers paramètres sur la performance des projets PAC. Cet outil aide à anticiper les configurations favorables ou défavorables selon les critères techniques et économiques, et est mis à disposition des adhérents.

Domaine d'intervention : Efficacité énergétique

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif :

En 2021, ALLICE a réalisé une première étude technique sur les pompes à chaleur très haute température (PAC THT) pour l’industrie. Cette étude dresse un état de l’art des solutions existantes et analyse en détail trois technologies de PAC jugées particulièrement pertinentes pour le secteur industriel. Afin d’approfondir cette analyse, ALLICE a lancé en 2024 trois nouvelles études visant à identifier les freins et les leviers au déploiement de ces technologies.

Cette présente étude correspond au Volet 1 : "Etude de marché sur les solutions matures de PAC dans l’industrie".

Elle est suivie d’un volet 2 sur l’ état de l’art sur les PAC THT, puis d’un volet 3 dédié aux intégrations technologiques de PAC pour l’industrie.

Malgré leurs bénéfices en matière de performance énergétique et décarbonation, les PAC peinent à se déployer à grande échelle dans l’industrie. Ce volet 1 de l'étude vise à analyser les conditions nécessaires à leur adoption. Il s’agit notamment de comprendre le marché actuel, d’identifier les secteurs cibles pertinents qui pourraient utiliser cette technologie comme solution de décarbonation et d’identifier les leviers et les modèles économiques susceptibles de stimuler le déploiement des PAC dans l’industrie.

Domaine d'intervention : Efficacité énergétique

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif : La récupération d’énergie dans des fumées polluées concerne un nombre important d’industriels émettant de la chaleur fatale, notamment dans l’industrie agroalimentaire (fours, fritures, cuissons, séchage), l’industrie des matériaux (chaux, tuile et brique, isolants, verre) et celle des métaux et de la mécanique (ligne de peinture, fusion, traitement thermique).

Cette présente étude dresse un état de l’art des solutions de traitement de fumées seules, mais également des solutions de traitement intégrant la récupération de chaleur.

Un focus est réalisé sur sept technologies d’échangeurs, dont les avantages et inconvénients ont été synthétisés dans des fiches technologiques. Certaines ont déjà été analysées dans les travaux précédents d’ALLICE, tandis que trois d’entre elles font l’objet de nouvelles fiches pour une évaluation approfondie :

• Cascade d’échangeurs avec traitement des fumées
• Échangeur en verre pour fumées acides
• Échangeur en Polymère pour fumées polluées à basse température

Afin d’enrichir ces fiches avec des données issues de l’exploitation réelle des systèmes de traitement de fumées, l’étude intègre trois retours d’expérience :

• Traitement des fumées et récupération de chaleur dans une raffinerie de pétrole / gaz naturel
• Traitement des fumées avec récupération de chaleur dans le secteur des briques et tuiles
• Traitement des fumées avec récupération de chaleur sur un site d’incinération de déchets

Domaine d'intervention : Efficacité énergétique

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif : En 2021, ALLICE a réalisé une première étude technique sur le stockage de chaleur dans l’industrie, présentant un état de l’art des solutions existantes ainsi que plusieurs études de cas évaluant la faisabilité technique de l’implémentation de ces solutions. On constate ainsi un intérêt marqué pour la plupart des acteurs du stockage thermique pour les technologies de thermoclines solides. Cet intérêt a permis d’accélérer la mise à maturité de cette technologie, désormais commercialisée avec un TRL de 8. Des fiches détaillées pour chacune des technologies sont présentes dans le rapport de l’étude.

Aujourd’hui, bien que les projets de stockage de chaleur offrent des avantages en termes de performance énergétique, leur déploiement semble se heurter à des difficultés. Cela soulève des questions sur le marché cible de ces solutions et sur les modèles économiques qui pourraient accélérer leur adoption. En effet, les capacités de stockage thermiques déployées dans l’industrie restent limitées.

L'objectif de cette étude est donc d'analyser les conditions nécessaires au déploiement du stockage de chaleur dans l'industrie. Il s'agit notamment :

• de comprendre le marché actuel;
• d'identifier les secteurs pertinents pour la mise en œuvre des technologies;
• d'identifier les leviers et les modèles économiques susceptibles de stimuler le déploiement du stockage de la chaleur dans l'industrie.

L’étude s’est focalisée sur des cas industriels d’application stockage de chaleur + valorisation haute température (supérieur à 150°C). L’analyse d’un couplage avec une solution de power-to-heat a également été considérée.

Domaine d'intervention : Efficacité énergétique

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif :

À l’échelle mondiale, en 2022, la consommation d’hydrogène s’élève à environ 94 millions de tonnes, et sa production reste majoritairement carbonée, avec 81 % provenant du gaz naturel ou du charbon.

Alors qu'une forte augmentation de la consommation d’hydrogène, notamment à des fins énergétiques, est prévue (ce vecteur est identifié dans le plan France 2030 comme un des leviers pour décarboner l’industrie), la question de la disponibilité de modes de production plus verts et durables se pose. En effet, l'augmentation de la demande devrait ouvrir de nouvelles perspectives d’utilisation et de décarbonation dans les secteurs de l’énergie, de la mobilité et du résidentiel.

Dans un contexte où divers projets utilisant l’hydrogène pour décarboner des usages variés émergent, de nombreuses incertitudes persistent. En effet, la production d’hydrogène « vert » reste limitée par la capacité de développement d’énergies renouvelables supplémentaires, et l’intégration de l’hydrogène carboné ne constitue pas une solution vertueuse pour décarboner les processus industriels. Par ailleurs, les coûts de développement de l’hydrogène demeurent incertains, dépendant du développement encore flou des énergies renouvelables dédiées à sa production, ainsi que des électrolyseurs et de leur mode de fonctionnement, ce qui freine les acteurs dans leur projection et leurs investissements dans cette filière.

Les objectifs de l’étude sont les suivants :

À partir d’une méta-analyse des études publiques, l’étude ALLICE évalue les enjeux liés à la disponibilité de l’hydrogène pour les usages industriels en France en considérant les questions suivantes :

• Quelle priorisation des usages de l’hydrogène pour optimiser la décarbonation, et quelle place les applications industrielles y occuperaient-elles ? Pour quels usages l’hydrogène devrait-il être favorisé plutôt que d’autres alternatives ?

• Quels défis pose le développement des infrastructures dédiées à l'hydrogène, compte tenu de l'incertitude liée à l'évolution de ses usages ?

• Quelles synergies futures avec d’autres pays pourraient être envisagées ? Quelles infrastructures seraient alors nécessaires ?

Parmi les conclusions de cette étude :

• Plusieurs incertitudes subsistent autour de la place de l’hydrogène dans des applications industrielles en France en 2050.
• La production d’H2 devrait être dictée par la demande future et décarbonée via l'électrolyse, bien que des défis notamment liés aux coûts subsistent dans la filière.
• Les études revues présentent des écarts significatifs dans leurs projections de demande en H2 pour les différents usages, révélant des hypothèses très différentes.
• L’analyse de la mobilisation de l’H2 en France ne peut se faire sans prendre en compte les enjeux européens et les questions d’approvisionnement qui y sont liés.
• Le rapport offre des éléments de regard critique pour analyser les indicateurs clés de la compétitivité technico-économique de l’hydrogène ainsi que ses alternatives.

Domaine d'intervention : Intégration d'énergies alternatives

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif : La présente étude recense et analyse les aides et dispositifs de soutien à la décarbonation de l’industrie dans une sélection de sept pays européens, un enjeu crucial pour le développement de ce type de projets à fort impact.

Les travaux menés visent à répondre à deux questions clés :

• Quels dispositifs sont disponibles dans les pays cibles ? Quelles sont leurs caractéristiques ?
• Quels dispositifs spécifiques sont les mieux adaptés aux différents types d'acteurs industriels ?

Sept pays ont été sélectionnés pour cette étude : l’Allemagne, l’Autriche, Le Danemark, l’Espagne, les Pays-Bas, la Pologne et le Royaume-Uni. Ce choix repose sur une analyse approfondie de critères structurants, comme la stabilité politique nationale, les coûts énergétiques, l’ampleur de leur activité industrielle, et le potentiel de marché de solutions de décarbonation.

Le périmètre des recherches de dispositifs a été limité à deux catégories principales :

• Les mécanismes financiers (comme des subventions aux coûts d’investissement des projets, des déductions fiscales, des incitations pour la recherche et le développement)
• Des dispositifs coercitifs (tels que les taxes carbones et les lois d’efficacité énergétique).

Seuls les dispositifs nationaux ont été cartographiés.

Au total, 86 dispositifs couvrant différentes typologies de financement et leviers de décarbonation ont été recensés.

Ces travaux ont permis de révéler une harmonisation des conditions de participation aux dispositifs, particulièrement les programmes de type appels à projets.

L’étude conclut en évaluant la pertinence d’une partie des dispositifs pour cinq profils d’acteurs industriels représentatifs des membres d’ALLICE. Elle identifie les principaux enjeux propres à chacun et met en évidence les dispositifs les plus appropriés par rapport à leurs caractéristiques et à leurs objectifs.

Domaine d'intervention : Modèles économiques et financement

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif : Le besoin croissant de biomasse pour décarboner l’économie pose la question de sa disponibilité et de la concurrence pour son utilisation d’ici 2050.

À l’échelle mondiale, une forte augmentation de la consommation de biomasse à des fins énergétiques est attendue (l’Agence Internationale de l’Énergie prévoit par exemple une hausse de 48 % entre 2020 et 2050 dans son scénario Net Zéro).

Cette augmentation sera principalement due aux besoins de production d'électricité et de chaleur décarbonées et à la demande du secteur industriel. En France, bien que l'électricité soit déjà largement décarbonée, une hausse de la consommation est aussi attendue pour produire de la chaleur par combustion et du biogaz.

Néanmoins, les bioressources sont beaucoup plus consommatrices de terres que les autres options de décarbonation et leur gisement limité pose de nombreuses questions clés :

• Quel est le meilleur arbitrage pour l’utilisation des sols ?
• Comment valoriser la biomasse tout en préservant la biodiversité et les puits de carbone ?
• Comment prioriser les usages de la biomasse pour répondre à tous les besoins et optimiser la décarbonation de notre société ?

À partir d’une méta-analyse des études publiques disponibles, l’étude ALLICE évalue les enjeux liés à une mobilisation future du gisement français de biomasse pour répondre à la demande des industriels en bioénergie :

• Quantification du gisement de biomasse mobilisable en 2030 et 2050
• Scénarios de demande en biomasse
• Compétition et priorisation des usages
• Identification des éléments clés pour optimiser l’exploitation du gisement

La plupart des scénarios mettent en évidence un manque de biomasse pour répondre à la demande bioénergétique d’ici 2030 et 2050. Cependant, en raison des divergences significatives entre les scénarios concernant les hypothèses et donc les projections de disponibilité et de demande, les résultats obtenus ne permettent pas de conclure de manière définitive sur le manque de biomasse. Une actualisation régulière de ce travail permettra d’affiner l’analyse.

Domaine d'intervention : Intégration d'énergies alternatives

Activité : Veille

Descriptif : The ALLICE Alliance has published a new public report on industrial demand-side flexibility in France.

While demand-side flexibility is primarily of financial benefit to industry and the electricity system and contributes to the reliability of the electricity network, it also reduces the carbon content of electricity by
limiting the need to activate peak production resources (gas, coal and oil-fired power stations). 

To achieve its targets, France must increase its industrial demand-side flexibility capacity by 17% by 2030 and double it by 2050. However, by 2023, the industry will not quite achieve its targets and a slowdown in the development of industrial demand-side flexibility is predicted.

The aim of this study is to identify the barriers preventing the adoption of demand-side flexibility in industry and to make proposals about the development of the industrial demand-side flexibility sector in France.

definition of Demand-side flexibility

Demand-side flexibility involves reducing consumers’ electricity demand for a defined period in response to an external signal (for example, a request from the network operator or a price signal). As such, demand-side flexibility is
one of the solutions for managing network imbalances. Today, particularly in France, there are a variety of mechanisms with different contractual conditions which make it possible to take advantage of demand-side flexibility and
to play a role in balancing the electricity network.

The content of this public report is based on a complete study reserved for members, and published in 2024. 

A 4-part report to understand the challenges of Demand-side flexibility

This study’s objectives are to:

• Understand the main barriers preventing the adoption of demand-side flexibility solutions on industrial sites,
• Describe the operational implementation of demand-side flexibility,
• Suggest ways in which to achieve demand-side flexibility targets as identified by the PPE and RTE’s scenarios.
  

This public report is devided in 4 parts:

• Industrial electricity consumption, a tool to increase the flexibility of the French electricity system: The aim of this first part is to give an overview of industrial demand-side flexibility in France: objectives, exploitable resources, remuneration levels, etc.
• The demand-side flexibility value chain and its operational implementation: The second part presents the actors involved in the value chain and the process of implementing demand-side flexibility at an industrial site.
• Technical and economic barriers to be overcome to maximise industrial demand-side flexibility in France: This section lists and details 7 barriers to implementing load shedding for industry.
• Methods, tools and recommendations for industrial and demand-side flexibility players: In this final section, several situations are presented, along with the associated decision making methods.

Domaine d'intervention : Intégration d'énergies alternatives

Activité : Études pour les adhérents

Descriptif : Les émissions du secteur industriel sont sur une tendance baissière, résultat des efforts de décarbonation menés par les industriels d’une part, et des prix de l’énergie élevés d’autre part.

Parmi ces procédés industriels fortement émetteurs, certains sont difficilement décarbonables en raison de l’absence d’alternatives bas carbone compatibles avec ces procédés, ou d’un manque de disponibilité et de compétitivité de ces alternatives.

C’est notamment le cas pour les hautes températures (au-delà de 300°C), avec par exemple les secteurs de la métallurgie, des matériaux et de la chimie. L’hybridation peut alors constituer une solution adaptée pour réduire les émissions de ces procédés.

Cette étude se limite aux solutions d’hybridation :

• Entre le gaz naturel et l’électricité, ou entre le gaz naturel et l’hydrogène.
• Directe, c’est-à-dire que deux vecteurs énergétiques sont utilisés de manière immédiate et locale dans le processus de production, sans passer par des étapes intermédiaires de transformation ou de stockage importantes.

Les objectifs de l’étude sont les suivants :

• Pour les opérateurs industriels et prescripteurs, identifier des opportunités à court terme de projets de décarbonation via l’hybridation énergétique.
• Pour les offreurs de solutions et prescripteurs, comprendre et mieux appréhender les couplages possibles de technologies et les besoins technologiques des secteurs clients.

L’étude est réalisée en deux parties : 

1) La première partie de l’étude comprend un état des lieux sur les solutions électriques et la chaîne de valeur de l’hydrogène bas carbone, ainsi qu’une description des procédés thermiques de secteurs difficilement décarbonables en raison des hautes températures nécessaires (au-delà de 300°C) : industrie des matériaux, de la métallurgie et de la chimie.

2) Dans un second temps, des études de cas sont réalisées afin d’évaluer l’intérêt technico-économique de l’hybridation. Les études de cas ont consisté à hybrider les procédés considérés via :

• L’injection d’hydrogène à un taux compatible pour les brûleurs du four de fusion,
• Le réchauffage électrique de la zone avant feu du four de briques et tuiles,
• L’électrification par pompe à chaleur du sécheur pour améliorer la récupération de chaleur.

Parmi les conclusions de cette étude :

• Les hybridations présentées en deuxième partie de rapport assurent toutes la pérennité des procédés sans compromettre la qualité des produits finaux, l’hybridation agissant comme un complément énergétique, sans toutefois affecter le mécanisme de transfert de chaleur du procédé existant.
• Du point de vue économique, les résultats obtenus sur le périmètre français montrent une augmentation de la facture pour les cas d’hybridation métallurgie et matériaux.
• Pour le cas du four de fusion métallurgique, le scénario d’utilisation de l’hydrogène lorsque son coût est compétitif permet une faible réduction des émissions de CO2, mais à moindre coût.
• Dans le cas du four tunnel, l’hybridation par résistances électriques reste limitée et non compétitive.
• Concernant le sécheur rotatif, les performances de la PAC associées à la récupération de chaleur permettent au projet d’être rentable.

Domaine d'intervention : Intégration d'énergies alternatives