L’efficacité énergétique dans l’industrie

1. Verrous et besoins en R&D (Retour sur le programme TOTAL/ADEME)

2. L’approche systémique et l’approche trans-sectorielle : Deux approches au service de l’innovation de rupture

Laurent Blaisonneau Directeur du développement Tel Fixe +33 (0)1 82 83 83 83 Mobile +33 (0)6 08 49 40 04 laurent.blaisonneau@enea-consulting.com

► Corporate/Strategie Prospective énergétique, environnementale et sociale Stratégie et investissements nouveaux marchés Etudes de marchés / études technico-économiques / Benchmarks

► Operations/Projets Etudes de faisabilité / Recherche de partenaires et financements Montage et pilotage de projets innovants Expertise technique

Société de conseil indépendante de 25 personnes, fondée en 2007, basée à Paris

Métier : Energie et développement durable / industrie

Modèle : Nous contribuons au développement via des missions pro bono pour l’accès à l’énergie dans les pays en développement (+ de 2000 jours de mécénat de compétences – 10% temps)

Quelques clients

Energie - intensifs

Startups et sociétés innovantes

Equipementiers et Engineering

Institutions, secteur public

Producteurs et distributeurs d’énergie

Les Associés L’offre

Vincent Kientz 10 ans de Bus Dev

Energie Industrie

Business Angel cleantechs

Laurent Jammes 25 ans de R&D

Ex Dir Marketing et

Technologies Schlumberger Carbon Services

DG Actys Bee Expert R&D : ANR FP7, …

Emmanuel Julien 25 ans d’industrie

Ex VP Groupe Air Liquide

Président Actys Bee Administrateur

indépendant

Retour sur le programme TOTAL / ADEME L’approche systémique L’approche trans-sectorielle

JAH 2014 Contexte du programme TOTAL / ADEME

la consommation énergétique des utilités et des procédés transverses à tous les secteurs industriels représente 28 Mtep/an en France. L’ADEME et TOTAL considèrent qu’une amélioration de 20% de l’efficacité énergétique de ces procédés à l’échéance 2020 est envisageable. ⇒ L’ADEME et TOTAL ont décidé de s’engager dans le pilotage et le financement d’un programme de soutien au développement d’utilités et de procédés transverses économes en énergie.

⇒ Le programme consiste notamment à soutenir la démonstration de technologies nouvelles permettant d’améliorer l’efficacité énergétique des technologies transverses.

JAH 2014

Audit Recherche fondamentale Pilote

Démonstrateur

Commercialisation

Principaux chiffres du programme

159 dossiers reçus 54 dossiers retenus 20,2 M€ d’aide attribuée (17,4M€ pour Total et 2,8M€ pour l’ADEME) ¼ des projets déjà achevé 5 technologies disponibles sur le marché

Procédure

Emission d’Appel à Manifestation d’Intérêt (AMI) pour financer des projets de démonstration de technologies nouvelles améliorant l’efficacité énergétique : projets visant le développement de démonstrateurs à des échelles

représentatives de la réalité industrielle ; des équipes de recherche (publiques ou privées), des PME et des grandes

entreprises ; des projets collaboratifs ou non (la participation d’une PME est obligatoire).

Période d’activité

Le programme s’est déroulé de 2009 à 2013.

Communication

Appel à manifestations d’intérêts disponibles sur le site de l’ADEME.

Objectifs/Missions

Programme de soutien au développement d’utilités et de procédés transverses économes en énergie par des équipes de recherche et des PME, en vue de renforcer l’effort de R&D sur ce secteur actuellement peu soutenu, et de favoriser l’émergence des technologies fiabilisées dans des PME visant les marchés européen et mondial => démonstration industrielle d’innovation

Thématiques abordées

Cas du 7ème AMI : Récupération et valorisation de rejets thermiques Stockage d’énergie Echangeurs de chaleur performants Optimisation de fours Procédés de séparation et de séchage Equipements électriques et équipements thermiques de l’industrie Intégration énergétique

2005 2008 2011

JAH 2014 Un exemple de projet financé

TMW a développé une technologie de désalinisation , déminéralisation et/ou de concentration d’effluents industriels en récupérant et valorisant les calories présents dans les rejets de chaleur fatale en industrie ou en utilisant l’énergie solaire thermique. Le projet a visé à : Développer un évaporateur/condenseur peu énergivore. L’énergie thermique requise doit

représenter au maximum, moins de 20% des besoins dues à l’évaporation (COP de 5)

Valider l’industrialisation de pilote en particulier au moyen de tests sur deux sites industriels pour deux types d’application : concentration d’effluents industriels et dessalement d’eau de mer

Evaluer les gains énergétiques et la capacité à valoriser la chaleur basse température

Proposer un module à maintenance réduit et à coût modéré.

JAH 2014 Identification des freins et besoins des acteurs

Caractéristiques de l’étude menée par ENEA Consulting

Type Etude Prospective

Objectif • Identifier les besoins en R&D • Identifier les verrous empêchant la mise sur le marché de technologies innovantes • Connaître les attentes des différentes familles d’acteurs impliquées et potentiellement intéressées par le programme ADEME-TOTAL

Durée 6 mois

Cibles de l’étude

L’ensemble des acteurs (offre et demande) concernés par l’efficacité énergétique dans l’industrie, en prenant en compte les différents équipementiers et exploitants industriels de procédés et utilités, leurs syndicats et fédérations respectifs, les installateurs, les centres d’ingénierie, ainsi que les pôles de compétitivité, centres techniques et organismes de recherche.

Méthode Interview et questionnaire en ligne

JAH 2014 Les acteurs interrogés lors de l’enquête

Industriel ExploitantInstallateurEquipementier

Chaine de valeur

Ingénieries

Organismes de recherche

Centres techniques industriels

Organismes de recherche

Centres techniques industriels

Fédérations

Syndicats

Chambres de commerce et de l’industrie

Pôles de compétitivité

Pôles de compétitivité

Acteurs régionaux (ARI…)

450 acteurs interrogés dans l’ensemble des secteurs d’activité et

de la chaîne de valeur

JAH 2014

Les principaux verrous /moteurs identifiés pour le développement d’innovation en efficacité énergétique

Verrous / Moteurs Description

Normes & réglementations Les normes et réglementations contraignantes en terme de pollution et efficacité énergétique sont des leviers de développement pour les équipementiers pour maintenir leur portefeuille en adéquation avec la demande

Mauvaise visibilité du marché Mauvaise connaissance du marché pour les équipementiers, notamment les petites structure => vision cloisonnée généralement à un seul secteur d’activité

Manque d’implication de la demande

La demande en efficacité énergétique est très peu présente sur le marché car les industriels :

o Investissent principalement dans l’augmentation de capacité et les nouvelles usines

o Sont conservateurs dans leur approche avec les équipementiers

Difficultés à organiser des programmes de recherche

Mauvaise adéquation entre les mécanismes de soutien à la recherche et la réalité économique des équipementiers (temps long de soumissions, mauvaise lisibilité des aides financières, …)

Difficultés de financement Difficulté à financer la démonstration industrielle et à trouver des industriels partenaires pour tester sur site

Mauvaise visibilité des innovations Diffusion commerciale complexe o Vision conservatrice du couple « industriel / équipementier traditionnel » o Peu de moyens d’échanges et de communication sur les nouvelles technologies

développées

verrou moteur

verrou moteur

verrou moteur

verrou moteur

verrou moteur

verrou moteur

JAH 2014

Les principaux besoins identifiés pour le développement d’innovation en efficacité énergétique

Besoins

Sensibilisation et formation en efficacité énergétique pour les industriels

Promouvoir les meilleurs technologies disponibles

Imposer les performances de la meilleure technologie disponible comme référence

Disposer d’étude de marché spécifique

Identifier les gisements d’économie d’énergie dans les procédés (cibler l’innovation)

Faire évoluer les spécifications des acheteurs (intégrer la performance globale des technologies dans l’évaluation)

Retour sur le programme TOTAL / ADEME L’approche systémique L’approche trans-sectorielle

JAH 2014

14,414,614,8

1515,215,415,615,8

1616,2

1990 1995 2000 2005 2010Years (-)

L’approche systémique et l’approche trans-sectorielle : Deux approches au service de l’innovation de rupture

Comment trouver des innovations de ruptures lorsque la majorité

des secteurs ont atteint une maturité énergétique?

Rupture?

Amélioration continue

Approche systèmique Approche trans-sectorielle Exergie investie Exergie utile

Exergie perdue

Système Energétique

Destruction d’exergie

Retour sur le programme TOTAL / ADEME L’approche systémique L’approche trans-sectorielle

Efficacité ou rendement énergétique

Efficacité ou rendement exergétique

𝜂𝜂𝑒𝑒𝑒𝑒 =𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑒𝑒 𝑢𝑢𝑢𝑢𝐸𝐸𝑢𝑢𝑒𝑒

𝐸𝐸𝑒𝑒𝑒𝑒𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝑒𝑒 𝐸𝐸𝑒𝑒𝑖𝑖𝑒𝑒𝑖𝑖𝑢𝑢𝐸𝐸𝑒𝑒

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Energie investie Energie utile

Energie perdue

Système Energétique

Conservation de l’énergie

Exergie investie Exergie utile

Exergie perdue

Système Energétique

Destruction d’exergie

Solution technologique Rendement énergétique Rendement exergétiqueRadiateur électrique ≈ 100% ≈ 7%

Radiateur alimenté par un réseau de chaleur ≈ 100% ≈ 38%

Pompe à chaleur ≈ 300% ≈ 20%

JAH 2014 L’approche exergétique ou systémique

JAH 2014

L’approche exergétique ou systémique Exemple pour identifier des pistes d’innovation de rupture

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Exer

gie dé

truit

e ou

perd

ue [M

J/kg

-fuel]

0

2

4

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8

10

12

14

16

Exer

gie dé

truit

e ou

perd

ue [M

J/kg

-fuel]

Exergie perdue

Exergie détruite

Comparaison des pertes exergétiques d’une turbine à gaz simple (à gauche) et d’un cycle combiné (à droite). La différence est faite entre exergie perdue et exergie détruite.

Retour sur le programme TOTAL / ADEME L’approche systémique L’approche trans-sectorielle

Secteur XX

JAH 2014 L’approche trans-sectorielle

Des couples équipementiers / industriels très conservateurs

Secteur A

Secteur XX

Secteur XX Secteur XX

Comment est adressée une même fonction procédé dans les différents secteurs?

REX

JAH 2014 L’approche trans-sectorielle

Change management

Ease of implementation

Low HighApplicable to:

Applicability to sector

Low High □ Retrofit

New plant

Main difficulties N/A

Baghouse cleaning at low pressure: EMC Concept

Investment

Benchmark

Used in the cement industry for dedusting kilns andclinker coolers. [2] [16]

Suggested action plan

Description

Scheuch has developed the patented Energy-Minimizing-Concept that guarantees lowestoperating costs for applications with high dustloading and fine types of dust. EMC is based on alow pressure, jet pulse cleaning method andoperates with a cleaning pressure of 0.8 – 3.0 bar.The filter can be operated with a low differentialpressure, a low tank pressure and also with a lowrequired volume of compressed air. [2]

Impact on energy consumption

Based on suppliers data [2] :• 0-30% reduction in fan energy costs• 60–80% reduction in compressed air consumption

Low High

0 5% 10%

Maturity

Demonstrated on an plant [++++]

X In use in another industry [+++]

Pilot [++]

R&D / patent [+]

X > 1 000 k€ [€€€€]

500 – 1 000 k€ [€€€]

100k€ - 500 k€ [€€]

0 – 100 k€ [€]

Opportunity Sheet - E2

-500

0

500

1000

1500

2000

10%

17%

9%37%

10%

11%

2%-4%

Bloc 1 Bag House Wet Scrubbing(SO2 removal) Fan

Product

Bloc 2

Stack

Air Quench

0%

10%25kWh/tap

6%12kWh/tap

8%20kWh/tap

100 k€ 500 k€ 1 000 k€ Investment [€]

4%10kWh/tap

2%5kWh/tap

>10%

E1 E2

E3 E5

E6

E7

E8 E9

E10

E11 E12

E14 E15

E16E13

Identifier les principales fonctions procédés consommatrices

=> raisonner en opération unitaire

Identifier comment sont adresser ces fonctions unitaires dans d’autres secteurs

d’activité

Evaluer et Prioriser Degré de transposition Coût vs gain Feuille de route pour la transposition

Entre 15 % et 30% de gains en efficacité énergétique sur l’adaptation d’un procédé de traitement de fumées dans le secteur de l’aluminium

Merci pour votre attention

Questions ?

Laurent Blaisonneau Directeur du développement Tel Fixe +33 (0)1 82 83 83 83 Mobile +33 (0)6 08 49 40 04 laurent.blaisonneau@enea-consulting.com