13.5 La demande de chaleur

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Bien que l’industrie utilise l’énergie de différentes manières, on peut classifier ces utilisations en fonction de la chaleur qu’elles requièrent. Par exemple, les procédés à basse température comprennent le chauffage de l’eau pour les opérations de lavage et de pasteurisation dans l’industrie alimentaire, tandis que le processus de distillation utilisé pour la production de produits pharmaceutiques exige une température moyenne. En revanche, des températures élevées sont nécessaires pour faire fondre des métaux comme le fer et l’acier. Une autre classification importante qui a trait à l’utilisation industrielle de l’énergie est le niveau d’intensité de l’énergie, c’est-à-dire la mesure de la puissance pure des quantités d’énergie à fournir dans l’instant. Les solutions de décarbonisation doivent donc être adaptées aux différentes caractéristiques de ces besoins. 

Figure 13.7 – Consommation énergétique des chaudières industrielles  #

Un examen de l’évolution de la consommation d’énergie nécessaire au fonctionnement des chaudières industrielles (figure 13.7) nous donne un aperçu de la façon de fournir la chaleur industrielle dans la plupart des cas et selon les différents scénarios envisagés. Cette énergie provient en ce moment de la combustion du gaz naturel et de la liqueur noire dans des proportions à peu près égales, auxquelles s’ajoutent des contributions énergétiques plus faibles provenant de la biomasse et du chauffage urbain marginal. Dans le scénario REF, cette combinaison de combustibles demeure semblable dans le temps, bien que la demande totale s’accroisse de près de 20 % d’ici 2060. Dans le scénario TC30, un seul changement se produit par rapport au scénario de référence; la contribution du gaz naturel diminue rapidement, surtout avant 2030, ce qui a pour conséquence de déplacer la demande vers l’utilisation de la biomasse comme combustible.  

Les scénarios CN, quant à eux, anticipent des changements qui vont survenir à court terme. D’abord, avant 2030, la biomasse remplace aussi le gaz naturel comme combustible, dans des volumes qui sont comparables dans les scénarios CN60 et TC30, alors que ceux-ci sont plus importants dans les scénarios CN50 et CN45. Par la suite, la demande totale d’énergie diminue et les scénarios CN prévoient ainsi des niveaux de consommation en 2030 de l’ordre de 13 à 16 % inférieurs à ceux du scénario REF.  

Après 2030, la consommation augmente dans tous les scénarios, bien que plus lentement dans les scénarios CN, ce qui contribue à maintenir l’écart du niveau de consommation initial par rapport au scénario REF. En d’autres termes, une grande partie de la différence en matière de demande totale entre les scénarios CN et REF (ou du scénario TC30 qui présente des niveaux similaires à ceux du scénario REF) est le résultat d’un changement rapide qui survient avant 2030. 

Sur le plus long terme, les scénarios CN se distinguent des scénarios REF et TC30 par d’autres différences notoires, car de nouvelles sources d’énergie permettent d’effectuer des réductions supplémentaires d’émissions. Alors que la consommation de liqueur noire se maintient à des niveaux relativement similaires au fil du temps, la consommation de gaz naturel est presque entièrement éliminée d’ici 2050 et celle de biomasse considérablement réduite, et ce, de manière plus rapide dans les scénarios CN dont le calendrier est plus exigeant. Une faible partie de cette réduction est remplacée par le chauffage urbain, lequel joue un rôle limité, mais néanmoins important, dans les scénarios CN d’ici 2040. 

Il est important de noter que ce les chaudières constituent la principale source d’émissions négatives pour ce secteur et ce, dès 2030 tel que discuté précédemment. Il s’agit d’un rôle important pour compenser les émissions restantes, dans l’industrie et dans d’autres secteurs, à l’approche de la carboneutralité. Dans le scénario CN50, les chaudières de l’industrie des pâtes et papiers produisent -12 MtCO2e d’émissions en 2050, l’équivalent des deux tiers des émissions de procédés industriels restantes, toute industrie confondue.

L’hydrogène constitue une source énergétique beaucoup plus importante pour remplacer le gaz naturel et la biomasse à partir de la fin des années 2030. Plus le calendrier pour atteindre la carboneutralité est serré, plus le rôle de l’hydrogène s’accroît rapidement. Ainsi en 2040, la contribution de l’hydrogène représente un pourcentage marginal dans le scénario CN60 mais constitue 20 % du total dans le scénario CN45. À plus long terme, cette proportion se dirige vers des taux de 42 à 45 % du total en 2060. Bien que l’hydrogène, et dans une moindre mesure le chauffage urbain, soient amenés à jouer un rôle de premier plan dans les scénarios CN après 2040, ces deux sources d’énergie sont complètement absentes des scénarios REF et TC30. 

L’aperçu présenté ci-dessus suggère que les scénarios CN gèrent les émissions liées au besoin de chaleur en contrôlant rapidement la demande totale, puis en procédant à un changement de combustible pour remplacer progressivement les sources les plus émettrices, comme le gaz naturel et la biomasse (qui occupent respectivement le premier et le deuxième rang en la matière). Cette évolution permet également à des sources énergétiques dont les coûts sont trop élevés en ce moment, comme c’est le cas pour l’hydrogène, d’apporter leur contribution plus tard et même de jouer un rôle important d’ici 2050 et 2060. 

Il faut également souligner le fait que la récupération de la chaleur résiduelle pourrait constituer une source importante d’énergie, bien qu’il soit difficile de l’inclure dans les résultats. C’est aussi une source énergétique dont la modélisation pose problème, car l’utilisation de la chaleur résiduelle est fortement tributaire de l’adéquation qui existe, au niveau local, entre la disponibilité et les besoins en chaleur. Cependant, il est évident que cette possibilité doit être étudiée plus en détail en accordant une attention particulière à la façon dont on doit procéder pour éliminer les obstacles à l’utilisation de cette source d’énergie.