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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 [email protected]
► 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
6
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 [email protected]