Électrification des installations industrielles

Les complexes manufacturiers pourraient bénéficier d’une utilisation accrue d’électricité plutôt que de vapeur et de gaz combustible pour leurs besoins énergétiques. Une meilleure efficacité énergétique, une réduction des émissions, une plus grande fiabilité et un désengorgement des systèmes de services publics peuvent être obtenus.

ParJames Turner, Ma Katrina Sanaie et Mohamad Fakhreddine, Fluor Enterprises

L’électrification est un mot à la mode lorsqu’on parle de transition énergétique. Il peut avoir de nombreuses significations différentes et, selon le sujet, il peut faire référence à la flotte de transport privée et professionnelle (voitures et camions), aux transports publics (bus et trains) ou aux processus et installations de fabrication et industriels.

Dans les installations de traitement, le remplacement de la vapeur et du gaz combustible par de l'électricité peut offrir de nombreux avantages, allant de l'amélioration de la fiabilité à l'évitement de projets de modernisation des chaudières pour réduire les émissions globales. En bref, si l’empreinte carbone de la production d’électricité est inférieure à l’empreinte carbone de la production de l’énergie remplacée par l’électricité, alors l’électrification apportera un avantage en matière de décarbonation.

Cet article explique comment l'électrification peut avoir un impact sur un complexe industriel axé sur les processus, tel qu'une usine chimique ou une raffinerie de pétrole, et se concentre spécifiquement sur l'application de l'électrification aux installations industrielles existantes.

Il existe plusieurs questions ou problèmes que les propriétaires ou les gestionnaires d’installations industrielles existantes peuvent se poser lorsqu’ils envisagent l’électrification de leurs installations (Figure 1).

L'installation fonctionne-t-elle à son apogéeefficacité énergétique ? De nombreux exploitants constatent une amélioration notable de leur indice d’intensité énergétique (EII) grâce à l’électrification des moteurs de turbines à vapeur existants. Les calculs sont basés sur une production efficace d’électricité provenant du réseau, par exemple à partir de sources renouvelables, par rapport à une production de vapeur par chaudière moins efficace.

Les améliorations de l'intensité énergétique font souvent partie des plans et objectifs stratégiques d'une installation, ce qui peut avoir un impact notable sur ses coûts d'exploitation.

Les systèmes de production de vapeur et les turbines de l'installation deviennent-ils obsolètes et nécessitent-ils désormais des besoins de maintenance toujours croissants ? Les propriétaires peuvent avoir prévu des projets de remplacement de chaudières à vapeur ou d’autres travaux d’entretien ou de mise à niveau d’équipement. Si tel est le cas, les propriétaires voudront peut-être se demander s’il serait préférable de consacrer cet investissement à l’électrification. La fiabilité globale des équipements peut augmenter et des crédits ou remises environnementaux peuvent être accordés aux projets d'électrification.

L’installation est-elle conforme aux réglementations locales en matière d’émissions polluantes ? Les propriétaires pourraient être confrontés à des réglementations environnementales imminentes qui nécessiteront des investissements importants, tels que l'installation de systèmes de réduction catalytique sélective (SCR) pour les chaudières à vapeur ou les réchauffeurs de procédé, afin d'éviter de payer de lourdes amendes. Un projet d'électrification peut réduire la demande de vapeur et potentiellement permettre l'arrêt des anciennes chaudières à vapeur, réduisant ainsi le coût de toute amélioration environnementale requise. Les réductions d’émissions résultant de la diminution de la demande de vapeur résultant de l’électrification peuvent également être utilisées pour compenser une augmentation des émissions provenant d’autres réchauffeurs de procédé par des changements de procédé qui peuvent être utiles pour d’autres objectifs stratégiques.

Les réseaux de services publics sont-ils à pleine capacité, ou pire, déséquilibrés ? Si l'approvisionnement en vapeur, en eau de refroidissement ou en gaz naturel est limité dans l'installation, il se peut qu'il ne soit pas possible de l'agrandir ou de réaliser d'autres projets sans réaliser certains projets d'électrification. Si le coût d’achat ou de production d’électricité est inférieur à celui de l’importation de gaz naturel, l’électrification peut alors réduire les coûts d’exploitation.

Est-il nécessaire de rééquilibrer la consommation de vapeur et d’électricité, mais des inquiétudes subsistent quant à ce qu’il faut faire de l’excès de gaz combustible ? Il existe des synergies potentielles dans l'exécution d'un projet d'électrification couplé à un projet visant à augmenter la récupération du gaz de pétrole liquéfié (GPL) à partir du système de gaz combustible. Brûler moins de carburant se traduit par moins de production de CO2, ce qui constitue un objectif stratégique pour de nombreuses entreprises. En récupérant davantage de GPL et de matériaux plus lourds du système de gaz combustible et en les remplaçant par du gaz naturel, les émissions de CO2 seront encore réduites, même si la consommation de carburant ne diminue pas. Sur la plupart des marchés, les revenus provenant de la vente de produits GPL et d'autres produits liquides sont supérieurs au coût des importations supplémentaires de gaz naturel, de sorte qu'il peut y avoir des avantages financiers en plus de la réduction des émissions de CO2.