Le potentiel d'application des systèmes solaires PVT dans la conservation de l'énergie industrielle

Dans le contexte de la transition énergétique, les entreprises industrielles sont confrontées à une double pression : d’une part, les coûts de l’énergie continuent d’augmenter ; d’autre part, les objectifs de réduction des émissions de carbone deviennent de plus en plus stricts. Pour le secteur industriel, qui représente un tiers de la consommation énergétique mondiale, réduire sa dépendance aux combustibles fossiles est devenu essentiel pour préserver sa compétitivité à long terme.

Depuis une dizaine d'années, les technologies photovoltaïques et solaires de chauffage de l'eau ont été appliquées dans une certaine mesure dans les installations industrielles. Cependant, ces deux méthodes présentent des limites : le rendement de la production d'électricité photovoltaïque est limité et une augmentation de la température diminue la performance des cellules solaires. Bien que les chauffe-eau solaires puissent fournir de l'énergie thermique, ils ne peuvent pas répondre aux besoins en électricité des entreprises. L'intégration photovoltaïque et solaire thermique (PVT) comble précisément cette lacune. Elle combine production d'électricité et chauffage, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale.

Dans le secteur industriel, les avantages du PVT sont particulièrement importants. La raison est simple : la plupart des usines disposent de vastes toitures et sont donc adaptées à l'installation. Parallèlement, les entreprises ont besoin non seulement d'une alimentation électrique stable, mais aussi d'une grande quantité d'eau chaude à basse et moyenne température. Cette demande est parfaitement compatible avec les caractéristiques de rendement du PVT. Prenons l'exemple de l'impression et de la teinture textiles. Les cuves de teinture, le rinçage et le réglage consomment tous une grande quantité d'eau chaude, dont la température varie généralement entre 70 et 90 °C, que le système PVT peut fournir avec précision. La partie photovoltaïque, quant à elle, alimente les équipements, l'éclairage et les bureaux de l'usine, en complémentarité.

L'industrie de la bière et des boissons en bénéficie également. Le chauffage du cuve de brassage nécessite un apport de chaleur continu et stable, tandis que l'atelier de fermentation exige un contrôle précis de la température. L'eau chaude est également indispensable au nettoyage des bouteilles et des bocaux. L'installation d'un PVT sur le toit de l'usine permet non seulement de remplacer partiellement le gaz naturel utilisé dans les chaudières, mais aussi de réduire la consommation d'énergie du système de refroidissement. Prenons l'exemple d'une brasserie européenne : un système PVT d'environ 500 mètres carrés peut couvrir un tiers des besoins annuels en eau chaude, permettant ainsi d'économiser près de 60 000 dollars américains en coûts énergétiques.

Les applications dans les industries chimiques et pharmaceutiques sont très variées. Qu'il s'agisse de chauffer des cuves de réaction, de distiller ou de récupérer des solvants, de l'eau chaude ou de l'huile caloporteuse à une température comprise entre 80 et 120 °C sont nécessaires. Le système PVT permet non seulement de fournir de l'énergie thermique, mais aussi de réduire la consommation d'électricité de pointe, aidant ainsi les entreprises à alléger la pression sur le réseau électrique. Bien que la consommation énergétique de ces industries soit relativement élevée et que le PVT ne puisse remplacer complètement les chaudières, il permet de réduire considérablement la consommation énergétique de base et a un impact direct sur la réduction des émissions de carbone.

Du point de vue de l'efficacité énergétique, les systèmes photovoltaïques conventionnels ne peuvent utiliser qu'environ 20 % de l'énergie solaire, alors que le taux d'utilisation global du PVT dépasse généralement 60 %. Cela signifie que, sous la même surface de toit, le PVT peut produire plus de deux fois plus d’énergie efficace qu’un seul système photovoltaïque. En termes d’avantages économiques, si l’on combine les subventions locales aux énergies renouvelables ou les gains de réduction des émissions de carbone, la période d’amortissement du système PVT est généralement comprise entre 3 et 6 ans.

Bien sûr, le PVT n'est pas non plus exempt de défis. L'investissement initial en équipement est relativement élevé, et les exigences professionnelles en matière de conception et de maintenance des systèmes sont plus strictes. De plus, il est principalement applicable aux procédés à basse et moyenne température. Pour les applications industrielles à haute température dépassant 400 °C, des chaudières traditionnelles ou des systèmes de chauffage centralisés restent nécessaires. Cependant, ces restrictions ne l'empêchent pas d'être largement promu dans des secteurs tels que l'agroalimentaire, le textile, la brasserie et l'industrie pharmaceutique.

Les orientations de développement futures pourraient se concentrer sur deux aspects : l'amélioration des matériaux et des procédés, notamment par des revêtements sélectifs plus performants et des supports d'échange thermique plus stables ; et l'intégration aux systèmes de stockage d'énergie. Grâce au stockage d'énergie électrique et thermique, le PVT peut stocker l'énergie pendant les pics de production diurnes et la restituer de manière stable la nuit ou par temps nuageux, ce qui est particulièrement important pour les entreprises industrielles.

Globalement, le PVT n'est pas un concept lointain, mais une solution qui gagne progressivement en maturité. Il peut aider les entreprises à réduire leurs coûts énergétiques, à diminuer leurs émissions de carbone et à renforcer simultanément leur sécurité énergétique. Pour les industriels en quête d'une transition verte, le PVT est une voie à explorer.