Notre objectif est de permettre à chacun de tirer le meilleur parti de notre énergie et de nos ressources, en favorisant le progrès et le développement durable pour tous. Chez Schneider Electric, nous appelons cela « Life Is On ». En outre, nous affirmons que l’électricité est le vecteur le plus efficace et le meilleur pour la décarbonation et que, combinée à une approche et à des solutions d’économie circulaire, elle aura un impact positif sur le climat, dans le cadre des objectifs de développement durable des Nations Unies. Nos contributions à la création d’une industrie verrière durable commencent par notre initiative « Green Glass », à laquelle je participe. Lorsque Dave Fordham, de Glass Worldwide, m’a demandé si je souhaitais rédiger un article, j’ai bien sûr répondu « oui ». Chez Schneider Electric, nous sommes très motivés et pleinement engagés pour aider les industries du futur à atteindre leurs objectifs de décarbonation, aujourd’hui et demain.
Notre passé
Revenons d’abord en arrière pour comprendre d’où vient l’industrie du verre, en commençant par l’un des plus grands changements de l’histoire : le four à chaleur tournante. Le premier four régénératif commercial au monde a été construit pour une petite entreprise de fabrication de verre à Rotherham, dans le Yorkshire du Sud, en 1860. Depuis ce jour, l’industrie a consacré beaucoup d’argent et d’efforts à la recherche et au développement pour continuer à améliorer l’efficacité énergétique des fours à verre alimentés par des combustibles fossiles, et les progrès se sont poursuivis jusqu’au début du troisième millénaire. Aujourd’hui, les améliorations énergétiques sont pratiquement arrêtées, ce qui permet de conclure que les fours régénératifs traditionnels ne peuvent plus être améliorés sans l’introduction d’accessoires supplémentaires, généralement coûteux, tels que les préchauffeurs de lots ou les systèmes de récupération de la chaleur résiduelle. Nous devons encore les envisager, mais ils n’apporteront pas la solution.
Il est intéressant de noter qu’en 1859, presque à la même époque, John Tyndall, physicien irlandais, membre de la Royal Society et homme spectaculaire de l’ère victorienne avec une barbe et pas de moustache, a ajouté des détails au concept de Fourier sur le réchauffement de l’atmosphère. Il a notamment trouvé des preuves montrant que c’était la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone qui retenaient la chaleur dans l’atmosphère.
Notre présent
Aujourd’hui, l’industrie du verre est arrivée à un stade où, au lieu d’utiliser des combustibles fossiles, elle a commencé à envisager des sources de chaleur alternatives et renouvelables pour faire fonctionner les processus de fusion, de collage et de conditionnement qui consomment beaucoup d’énergie. L’un des objectifs est de réduire l’empreinte carbone afin de conserver une licence sociale d’exploitation. Les choix les plus évidents semblent être l’énergie électrique ou l’utilisation de l’hydrogène. Les deux présentent des avantages et des inconvénients, et ont en commun des problèmes de disponibilité, de prix de revient et d’infrastructure. De nombreuses initiatives étudient l’utilisation des deux, séparément ou ensemble dans des solutions hybrides, ce qui est une bonne chose. L’industrie du verre doit connaître ses options. Mais sachant que l’énergie électrique pour le chauffage direct est beaucoup plus efficace sur le plan énergétique que la production et la combustion d’hydrogène, et qu’elle réduit considérablement les émissions de NOx et de SOx, on peut d’ores et déjà affirmer que l’énergie électrique jouera un rôle majeur dans la fabrication du verre à l’avenir.
Notre avenir électrique
Pour la fabrication de flotteurs et de conteneurs, nous devons tenir compte de la puissance installée ; pour le seul four, cette puissance peut aller de 12 à 50 MW. Lorsque l’on passe des systèmes de combustion aux installations électriques d’appoint, non seulement la conception des fours commence à être différente, mais les systèmes d’alimentation électrique autour des fours changent également.
Avec les chaudières hybrides, nous devrions même envisager des systèmes de chauffage à la fois à combustion et électriques. Peut-être même envisager l’électrolyse sur site, ce qui alourdira encore la quantité de puissance installée nécessaire. Les systèmes passeront de la basse et moyenne tension à la haute tension, et il faudra absolument veiller à ce que ces systèmes soient aussi efficaces que possible sur le plan énergétique. Il faudra plus d’espace et il sera inévitable de trouver comment et où positionner ces systèmes.
En fin de compte, cette évolution modifie le bouquet énergétique des sites verriers : l’électricité est une source d’énergie majeure, une grande partie est entièrement fiable et toute l’électricité est produite à partir de sources durables.
Quelle est la contribution de Schneider Electric ?
Dans la plupart des cas, cependant, nous devons d’abord répondre à la question de savoir comment acheminer l’énergie électrique nécessaire à l’usine. Le réseau sera-t-il en mesure de l’accueillir ? Quel en sera le coût et comment évoluera le prix du MWh ? Dans la plupart des régions, cette seule question constitue un défi. Notre équipe Energy and Sustainability Services possède les connaissances nécessaires pour vous aider à surmonter ces problèmes.
L’exigence d’une plus grande puissance d’amplification électrique conduira également à des électrodes plus nombreuses et plus grandes, fonctionnant avec des courants plus élevés. La taille et le nombre d’électrodes sont limités, mais les systèmes de contrôle de la puissance devront néanmoins augmenter le courant et la tension d’entrée. Pour limiter les dépenses d’investissement, les coûts d’exploitation et évaluer l’espace nécessaire, Schneider Electric utilise des outils de conception de systèmes sophistiqués ; les systèmes, les transformateurs et le contrôle de l’énergie vont changer et nous trouvons des moyens astucieux de contrôler ces systèmes en même temps.
La sécurité et la maintenance des électrodes deviendront de plus en plus importantes. La façon dont nous envisageons le renforcement des fours électriques est en train de changer radicalement, et nos équipes d’analyse et d’IA, en collaboration avec nos partenaires, se concentrent également sur ces problèmes complexes.
Une fois que le four est en service et qu’il fait partie de la chaîne de valeur, nous devons nous assurer qu’il est aussi flexible que possible sur le plan énergétique afin de permettre aux services publics de nous offrir les meilleurs tarifs d’électricité en retour. Schneider Electric Green Glass et son partenaire CelSian travaillent sur la modélisation, le contrôle et EcoStruxure Microgrid Advisor afin de tirer le meilleur parti de la conception des fours.
Schneider Electric envisage une transformation des processus et une conception complète de l’usine dans laquelle l’énergie et les processus sont étroitement intégrés depuis la phase initiale de conception jusqu’aux opérations à long terme et à la gestion de l’énergie.
Conclusion
Il est essentiel de prendre en compte les besoins en énergie des fours hybrides et de la suralimentation entièrement électrique pour se préparer à l’évolution du bouquet énergétique nécessaire pour atteindre les objectifs de décarbonation.
Bien que la communauté du verre soit confrontée à des problèmes extrêmement complexes, nous vivons une période passionnante au cours de laquelle l’industrie reviendra au premier plan et découvrira de nouvelles technologies qui auront un impact similaire à celui qu’a eu le four régénératif il y a 160 ans. Faisons ce que nous avons à faire ensemble !
Dans l’esprit de John Tyndall. « Les faits expérimentaux ne peuvent à eux seuls satisfaire l’esprit : nous désirons connaître la cause du fait ; nous recherchons le principe par lequel les phénomènes sont produits. »
René Meuleman
Pour en savoir plus sur les solutions Schneider Green Glass, consultez ce document.
Cet article a été précédemment publié dans Glass Worldwide (pages 76-77).
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