Pourquoi l'industrie éolienne européenne a besoin d'un acier décarboné
Le futur système énergétique de l'Europe devrait être composé d'une combinaison d'énergies renouvelables, de nucléaire et de combustibles fossiles réduits. Il est probable que les énergies renouvelables représenteront une part importante de cette combinaison, l'énergie éolienne en particulier étant appelée à se développer rapidement au cours des prochaines décennies. Selon certaines études, l'énergie éolienne pourrait à elle seule répondre à 50 % de la demande énergétique du bloc d'ici à 2050.
Quelle que soit la façon dont on l'envisage, on peut s'attendre à un boom de la construction d'infrastructures énergétiques au cours des prochaines décennies. Les éoliennes sont principalement fabriquées en acier, l'une des industries européennes à haute énergie confrontée à d'importants défis de décarbonisation.
À l'échelle mondiale, la majorité de l'acier frais (par opposition à l'acier recyclé) est actuellement produite dans des hauts fourneaux alimentés par des combustibles fossiles, qui utilisent du charbon à coke ou du gaz fossile pour atteindre les températures élevées et les réactions chimiques nécessaires à la fusion du minerai de fer. À l'heure actuelle, aucune méthode alternative de production d'acier frais à l'échelle sans combustibles fossiles n'a été couronnée de succès, bien que plusieurs méthodes alternatives soient en cours d'expérimentation, notamment les fours alimentés à l'hydrogène et l'acier produit par électrolyse. Si ces méthodes alternatives ne parviennent pas à atteindre l'échelle et les faibles coûts nécessaires pour que les fabricants d'acier européens restent compétitifs, nous allons assister à des émissions extrêmement élevées dues à l'explosion de la demande d'acier.
L'industrie sidérurgique européenne a besoin d'un cadre politique adéquat pour assurer sa transition vers un fonctionnement neutre sur le plan climatique tout en maintenant sa compétitivité. Cela inclut l'électricité éolienne dans une chaîne de valeur décarbonée.
L'énergie éolienne, une affaire européenne de longue date
Les éoliennes géantes modernes auraient provoqué la stupeur chez Don Quichotte. Il n'aurait pas pu attaquer leurs pales tournantes comme il l'a fait de manière délirante dans le roman classique du XVIIe siècle de Miguel de Cervantes, tout simplement parce que son humble lance n'aurait pas pu atteindre les pales tournantes de ces géants modernes.
L'Europe utilise l'énergie éolienne depuis le Moyen Âge. Les moulins à vent restaurés dans les paysages bucoliques des Pays-Bas nous rappellent l'époque où la force du vent drainait l'eau des plaines pour éviter les inondations. Les moulins à vent étaient également utilisés pour de nombreuses autres activités, notamment pour moudre les céréales, scier le bois et presser les graines pour obtenir de l'huile. En Castille de la Manche, en Espagne, certains des moulins à vent qui ont inspiré Cervantès peuvent être visités par les touristes qui suivent les traces de Don Quichotte. Dans la société numérisée d'aujourd'hui, nous nous appuyons sur une version modernisée de cette technologie familière pour passer à un nouveau système énergétique. Toutefois, si nous sommes parvenus à exploiter l'énergie éolienne pour produire de l'électricité renouvelable, l'acier que nous utilisons pour construire ces éoliennes modernes n'est pas produit dans des chaînes de valeur décarbonées.
L'acier est au cœur de la production d'éoliennes
Le processus de construction des éoliennes nécessite des quantités considérables d'énergie, notamment parce qu'elles sont composées d'au moins 70 % d'acier. Les industries à forte intensité énergétique, dont le fer et l'acier, étaient responsables de 15 % des émissions totales de gaz à effet de serre de l'UE en 2015. Ces industries sont cruciales dans la transition vers la neutralité climatique. Elles produisent les éléments de base permettant aux sociétés d'opérer une transition vers des systèmes énergétiques plus respectueux de l'environnement, et elles constituent une source essentielle d'emplois en Europe.
Aujourd'hui, les éoliennes sont produites avec l'héritage des systèmes énergétiques de la deuxième révolution industrielle et les émissions de gaz à effet de serre qui y sont associées. Malgré des décennies d'amélioration de l'efficacité, l'industrie sidérurgique est encore loin d'être neutre sur le plan climatique. À titre d'exemple, les émissions s'élevaient à 1,85 tonne de CO2 par tonne d'acier produite en 2020. L'Union européenne est le deuxième producteur mondial d'acier, avec une production d' environ 150 millions de tonnes par an, représentant 2,6 millions d'emplois directs et indirects dans le bloc. L'Allemagne, l'Italie, la France et l'Espagne sont les plus grands producteurs d'acier européens, représentant plus de 50 % de la production totale de l'UE. L'industrie sidérurgique européenne émet 221 millions de tonnes d'émissions de gaz à effet de serre par an, soit environ 6 % du total des émissions de gaz à effet de serre de l'UE.
Remscheid, une ville où sont produites des pièces pour les éoliennes
Remscheid est une ville située dans la région industrielle de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, en Allemagne. Une ville dotée d'un solide héritage industriel et d'une longue histoire de fabrication d'outils et de machines. Prenez Dirostahl, une entreprise familiale basée à Remscheid, qui a plus de 400 ans de tradition de forgeage. Elle emploie environ 500 personnes et produit entre 50 000 et 70 000 tonnes de produits en acier par an. Aujourd'hui, 50 % de son portefeuille de produits est destiné à l'industrie de la production d'électricité renouvelable, car elle fabrique des roues d'engrenage et de roulement qui sont essentielles dans le processus de construction des éoliennes. Dirostahl est l'exemple d'une entreprise dont le savoir-faire et les produits se marient parfaitement avec la vision européenne du Green Deal. Toutefois, si les entreprises de forgeage de l'acier comme Dirostahl produisent certains composants nécessaires à la construction du futur système énergétique, il est loin d'être facile pour elles de passer à un modèle d'exploitation à faibles émissions dans le paysage actuel des politiques, des marchés et des financements.
Les industries à forte intensité énergétique sont difficiles à décarboniser, car leur demande énergétique ne peut être satisfaite commercialement par la seule électrification. Une entreprise de forgeage d'acier comme Dirostahl chauffe ses fours à 1200 degrés Celsius avec du gaz fossile. Elle forge de grandes pièces en acier (n'oubliez pas que nous parlons d'éoliennes géantes) qui ne peuvent pas être produites dans des fours électriques en raison de la combinaison de leurs dimensions et des exigences énergétiques du processus.
Un approvisionnement énergétique fiable, sûr et abordable est nécessaire pour forger ces pièces massives des éoliennes. Aujourd'hui, le gaz fossile remplit toutes ces conditions. Les entreprises comme Dirostahl peuvent-elles déployer d'autres technologies de décarbonisation, comme le captage du carbone pour réduire les émissions ou l'hydrogène comme carburant sans carbone à la place du gaz naturel ? La réponse est oui. Elles doivent déployer des technologies de décarbonisation, sinon leurs activités ne seront pas viables dans une Europe neutre sur le plan climatique. Le défi consiste à créer un écosystème adéquat permettant aux industries à forte intensité énergétique de passer à des activités à faibles émissions sans perdre leur compétitivité au profit de producteurs non européens qui ne sont pas tenus de respecter des objectifs de décarbonisation ambitieux.
De la théorie à la pratique
Prenons un peu de recul. Des entreprises comme Dirostahl ont réussi à moderniser leurs activités et à améliorer leurs systèmes énergétiques pour réduire les émissions et la pollution au fil du temps. Dans le cas de Dirostahl, les ancêtres de l'actuel propriétaire étaient presque tous forgerons depuis le XVIe siècle. C'est-à-dire un siècle avant que Don Quichotte et son cheval ne finissent par être jetés à terre après avoir donné une poussée dans la voile d'un moulin à vent en fonctionnement.
Une entreprise forte de 400 ans de tradition familiale de forgeage devrait être suffisamment résiliente pour passer à un système énergétique à faibles émissions. Après tout, elle est passée du charbon au pétrole lourd au milieu du siècle dernier. Dans les années 1970, elle est passée du pétrole lourd au gaz naturel. Elle utilise actuellement une technologie de pointe pour le forgeage de l'acier et a adopté des mesures d'efficacité pour réduire sa consommation d'énergie. L'étape suivante, l'adoption de carburants à zéro émission de carbone ou de la technologie de capture et de stockage du carbone, est plus perturbatrice et plus coûteuse.
Dirostahl consomme environ 200 GWh de gaz naturel par an. Si elle déployait de l'hydrogène renouvelable pour satisfaire sa demande énergétique, elle aurait besoin de 20 tonnes d'hydrogène par jour, soit l'équivalent de 30 MW de capacité d'électrolyseurs installée. L'installation d'électrolyseurs sur site pose d'énormes problèmes. Parmi ceux-ci, citons le fonctionnement des électrolyseurs, l'empreinte supplémentaire requise et, enfin, le système de transport d'électricité nécessaire pour acheminer l'énergie renouvelable sur le site. Sans parler de l'augmentation associée des coûts de production, qui sont prohibitifs sur le marché mondial actuel.
Actuellement, aucun pipeline n'approvisionne la région en hydrogène, ce qui rend difficile d'envisager l'achat d'hydrogène à un tiers dans un avenir prévisible. Il n'existe pas de pipelines pour transporter le CO2 vers un site de stockage géologique approprié si le captage et le stockage du carbone sont choisis comme technologie de décarbonisation privilégiée dans la région de Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Cependant, une étude récente de l'Institut de Wuppertal pour le climat, l'environnement et l'énergie a révélé qu'une infrastructure de pipelines pour le transport du CO2 vers des sites de stockage à l'étranger pourrait s'avérer utile pour décarboniser l'ensemble du secteur industriel de la région. En fait, 30 des 50 sources ponctuelles de CO2 recensées en Rhénanie-du-Nord-Westphalie pourraient être connectées pour le captage et le stockage du carbone, ce qui permettrait d'atténuer 97 % des émissions du secteur. Le développement des pipelines d'hydrogène et de CO2 nécessaires est une priorité essentielle pour le gouvernement de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, qui a élaboré sa propre stratégie de gestion du carbone comme première étape essentielle de la décarbonisation du secteur industriel de la région.
Quels sont les besoins essentiels pour accélérer la décarbonisation de l'industrie sidérurgique ?
L'infrastructure est l'un des aspects clés requis pour que les industries à forte intensité énergétique puissent passer à des systèmes à faibles émissions. carburants à zéro émission de carbone tel que l'hydrogène doit être transporté des producteurs ou des terminaux d'importation aux utilisateurs finaux. Avec la proposition du paquet gaz, publiée en décembre 2021, la Commission européenne tente de créer le cadre réglementaire d'un système gazier décarboné. Les infrastructures nécessaires au transport des molécules de dioxyde de carbone capturées depuis les installations industrielles jusqu'aux sites de stockage géologique appropriés devraient être soutenues par les règlements RTE-E et RTE-T.
La commercialisation de technologies telles que les brûleurs à hydrogène à la capacité requise pour les industries à forte consommation d'énergie est également nécessaire. Sans cela, il n'y a pas d'analyse de rentabilité positive pour que ces industries passent à carburants à zéro émission de carbone. Lors d'un récent événement sur la décarbonisation industrielle organisé par Future Cleantech Architects, le Dr Roman Diederich, directeur général de Dirostahl, a indiqué que le passage du gaz naturel à l'hydrogène renouvelable se traduirait par une augmentation d'environ 700 à 800 euros par tonne d'acier, ce qui rendrait leurs produits non compétitifs sur un marché mondialisé.
La décarbonisation de l'industrie sidérurgique est cruciale pour garantir que l'ensemble de la chaîne de valeur de l'électricité éolienne soit à faible teneur en carbone. Le soutien des États membres au développement des infrastructures de l'hydrogène sera essentiel dans les années à venir. Cela vaut également pour les infrastructures de transport du CO2. Des politiques telles que les contrats sur le carbone pour la différence (par exemple, SDE++ aux Pays-Bas) seront essentielles pour combler le déficit de commercialisation des technologies décarbonisées et réaliser les projets de décarbonisation.
La nouvelle nouvelle encourageante est que le nouvel accord de coalition allemand a reconnu la nécessité d'un cadre de soutien pour permettre la transition vers une industrie climatiquement neutre, la création de marchés pilotes et la nécessité de prix de l'électricité compétitifs pour l'industrie.
Une autre pièce du puzzle de la décarbonisation sera en place lorsque les éoliennes géantes qui produisent une partie de l'électricité renouvelable de l'Europe seront fabriquées avec de l'acier à faible teneur en carbone ou renouvelable. La longue histoire de l'Europe avec les moulins à vent sera portée à un niveau tel qu'elle pourra exploiter la puissance du vent d'une manière véritablement durable.
