QUELLE PLACE POUR L ÉNERGIE DANS LA COMPÉTITIVITÉ INDUSTRIELLE?

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1 QUELLE PLACE POUR L ÉNERGIE DANS LA COMPÉTITIVITÉ INDUSTRIELLE? Mathieu Bordigoni Marc Berthou EDF R&D La Matinale ENERGIE PLUS 5 Février 2015

2 SOMMAIRE 1. Des tensions durables sur les marchés de l énergie dans le Monde 2. Un nouveau rapport à l énergie dans une industrie globalisée 3. Energie : Prix, Cout et compétitivité industrielle pour les secteurs intensifs 4. Efficacité énergétique : un levier d action pour la compétitivité de l industrie Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/2015 2

3 1. Des tensions durables sur les marchés de l énergie dans le Monde Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/2015 3

4 Consommation d'énergie primaire (Mtep) 1.1 Une réorientation géographique de la consommation d énergie Union Européenne Amérique du Nord Ex-URSS Japon Chine Autres régions du Monde (Source : AIE, 2012) Entre 1980 et 2008, la demande mondiale a augmenté de 70% : Chine désormais premier pays consommateur au monde La consommation devrait encore augmenter de 36% d ici à

5 1.1 Une orientation vers le charbon et le gaz (Source : Enerdata) La pétrole demeure, en 2011, la principale énergie consommée, mais en déclin Forte hausse de la consommation de charbon et de gaz En 2035, les énergies fossiles continueront de jouer un rôle majeur (>74% du mix énergétique), (AIE, 2012) 5

6 1.2 Focus sur l énergie dans l industrie : Echelle Mondiale L industrie manufacturière représente 37% de la consommation d énergie mondiale Part de l industrie manufacturière dans la consommation d énergie nationale : - France : 23% - Chine : 58% L industrie chinoise représente, à elle seule, 11% de la consommation mondiale, tous secteurs confondus Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/2015 6

7 1.2 Focus sur l énergie dans l industrie : Usages de l énergie dans l industrie française Source :EDF R&D, 2010 Principaux usages différents selon le type d énergie : - Combustibles : Fours, Sécheurs - Electricité : Moteurs, Fours, Electrolyse Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/2015 7

8 1.2 Focus sur l énergie dans l industrie : Usages de l énergie dans l industrie française Consommation de combustible et d électricité dans l industrie des viandes -Electricité : convoyage et production de froid -Combustibles : échaudage, lavage Source :EDF R&D, 2010 Les actions d efficacité énergétique sur les moteurs, le froid, les chaudières Les actions effacement sur la chambre froide 8

9 2. Un nouveau rapport à l énergie dans une industrie globalisée Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/2015 9

10 2.1 Quel nouveau lien entre énergie et industrie avec la globalisation? Augmentation des échanges internationaux Evolution des importations de biens manufacturés dans le monde (Milliards de $ 2000, Sturgeon & Memedovic, 2010) Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

11 2.1 Quel nouveau lien entre énergie et industrie avec la globalisation? Stratégies mondiales de localisation des entreprises Fragmentation croissante de la chaîne de valeur Echanges intra- et inter-régionaux de biens intermédiaires en 2006 (Milliards $ 06, Miroudot et al. 2009) 11

12 2.1 Quel nouveau lien entre énergie et industrie avec la globalisation? Différences d intensité et de mix énergétiques des pays Intensité énergétique de l industrie (kep/$ 05, Enerdata, 2010) Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

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14 2.1 Energie grise : Energie nécessaire à la production d un bien tout au long de la chaîne de valeur Données économiques Données énergétiques + Consommation d énergie finale par secteur industriel Tableaux Entrées-Sorties de la Comptabilité Nationale (Leontief) Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

15 2.2 Résultats : Analyse Globale Des flux massifs d énergie échangés via les biens industriels 2401 Amérique du Nord 5640 Europe Asie Thèse Bordigoni, 2012 Flux d énergie grise liés à l industrie dans le monde en 2005 (TWh)

16 2.2 Résultats : Analyse Nationale Dépendance de l industrie aux prix de l énergie : Une question internationale ½ de l énergie nécessaire à la production française 3/4 de l énergie nécessaire à la consommation française Flux d énergie dans les produits manufacturés en France en 2005 Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/ Thèse Bordigoni, 2012

17 2.2 Résultats : Analyse Sectorielle Exemple du secteur de la construction automobile en France Origine de l énergie nécessaire à la construction automobile en France en 2005 Thèse Bordigoni, 2012 Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

18 2.2 Résultats : Analyse Sectorielle Diffusion des coûts énergétiques dans l industrie française Fabr. cyles, motocycles et Construction automobile Fabr. articles de sports, jeux Fabr. produits textiles Fabr. machines agricoles Fabr. savons, parfums et Industrie pharmaceutique Fabr. matériel électrique Fabr. d'élements en métal Travail du grain ; aliments Fabr. meubles Fabr. produits métalliques Autres industries extractives Services industriels du Fabr. moteurs, génératrices Etoffes et articles à mailles Industrie du caoutchouc Filature et tissage Articles en papier et en carton Fonderie Parachimie Fabr. Équipements Transformation des matières Production de métaux non- Fibres artificielles ou Produits céramiques et de Sidérurgie et première Verre et articles en verre Pâte à papier et papier Industrie chimique de base Industrie des viandes Bijouterie et fabrication Récupération Fabr. machines de Fabr. d'appareils de Fabr. de matériel de Fabr. d'armes et de Construction Fabr. de machines-outils Fabr. de matériel médical Industrie des boissons Fabr. d'appareils Fabr. fe machines d'usage Fabr. de matériel optique Travail du bois et Edition, imprimerie, Construction de matériel Fabr. équipements Industries alimentaires Industrie du lait Industrie de l'habillement Extraction des minerais Industrie du tabac Construction navale Fabr. appareils domestiques Fabr. machines à usages Chaudronnerie, Industrie du cuir et de la Fabr. composants 0,00% 2,00% 4,00%

19 3. Energie : Prix, Coût et compétitivité industrielle pour les secteurs intensifs Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

20 3.1 Une contrainte de plus en plus forte sur les prix du pétrole Prix historiques du pétrole brut (Brent) (Données BP) Des réserves d énergie qui permettent de répondre à cette nouvelle demande (ex. gaz non conventionnels, charbon ) Mais à des coûts d exploitation de plus en plus élevés Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

21 3.1 Une chute des prix du pétrole : Conjoncturelle ou structurelle? Un déséquilibre offre/demande de pétrole dans le Monde Forte hausse des capacités de production, basées sur des prévisions économiques plus favorables Ralentissement de la croissance de la demande (Europe, Chine) Un chute des prix très forte Devrait rester bas pendant 2015 Remontée des prix envisagée à la fin d années Enormément d incertitudes Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

22 $05/tep 3.1 Evolution des prix du gaz dans les grands pays entre 1995 et 2012 Prix du gaz naturel aux industriels ,00 +54% 600, % +165% +122% 500, % 400,00-2.5% +19% 300,00 200,00 100, % 0,00 (Données Enerdata) Des prix depuis longtemps plus faibles aux USA et en Russie Impact important du gaz de schiste aux USA Très forte hausse en Europe et au Japon 22

23 $05/tep 3.1 Evolution des prix de l électricité dans les grands pays entre 1995 et 2012 Prix de l électricité aux industriels 3 000, % 2 500, , , ,00 +22% -4.6% +2.2% +136% -9.7% +36.4% -42% 500,00 0,00 Moyenne des prix pour l ensemble des industriels Des écarts importants qui persistent entre les pays Effet de «sweat asset» au début des années 2000 Faible corrélation prix gaz/électricité aux USA (Données Enerdata) 23

24 3.1 Un impact direct propre à chaque secteur industriel : L énergie dans les dépenses de l industrie française (2011) Coûts de l'énergie dans les dépenses totales de l'industrie manufacturière française en 2011 (hors-investissements). Source : Calculs à partir de (INSEE, 2013) 2 et (Eurostat, 2013) 3. 24/17 24

25 3.1 Un impact direct propre à chaque secteur industriel : L énergie dans les dépenses de l industrie française (2011) Coûts de l'énergie dans les dépenses totales de l'industrie manufacturière française en 2011 (horsinvestissements). Source : Calculs à partir de (INSEE, 2013) 2 et (Eurostat, 2013) 3. 25/17 25

26 3.2 Un impact propre à chaque secteur industriel Le poids des dépenses d énergie dans les coûts de production n est pas le seul indicateur de la «sensibilité» d un secteur aux prix de l énergie : Pour un même poids de l énergie ; des impacts très différents des prix de l énergie Un impact doublé : L énergie à la fois un combustible et une matière première Les usages non énergétiques concernent 26% des consommations de l industrie manufacturière Ex: Dans la chimie de base, l usage de l énergie comme matière première représente 70% de la consommation d énergie (sous formes de pétrole et de gaz) Secteurs avec produits semi-finis bien plus intensifs en énergie La production de ses biens semi-finis concentre la majorité de la consommation d énergie, et souvent une faible valeur ajoutée : risque de délocalisation Ex: Dans le ciment, la production de clinker est très intensive en énergie La prise en compte du contexte économique du secteur intensif en énergie est donc nécessaire pour déterminer les situations de fragilité aux prix de l énergie Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

27 3.2 L énergie impacte l activité industrielle des secteurs intensifs en énergie Une très forte abondance de ressources naturelles en énergie dans un pays crée un avantage compétitif dans le long terme Spécialisation industrielle marquée (+10%/20%) d activités dans les industries grandes consommatrices d énergie, fortement soumises à la concurrence (Gerlargh & Mathys, 2011) Ex. : Russie, Norvège, Australie Les prix de l énergie pèse davantage sur la demande interne que sur la compétitivité Une hausse des prix de l énergie impacte deux fois plus l activité industrielle des secteurs intensifs au travers de la baisse de la consommation interne, que par une substitution par les importations (Aldy & Pizer, 2009) Le rôle de l énergie sur la compétitivité est démontré à partir d observations historiques sur deux secteurs intensifs : Sidérurgie et industrie du papier Une hausse unilatérale de 10% des coûts de l énergie implique en moyenne une baisse de -1% à -2% des exportations pour un secteur intensifs en énergie à forte concurrence internationale (Bordigoni, 2012) Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

28 4. Efficacité énergétique : un levier d action pour la compétitivité de l industrie Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

29 Un levier de la compétitivité des industriels : COÛT DE L ÉNERGIE = PRIX * EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE LES INDUSTRIELS EN JOUANT SUR L EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE MAÎTRISENT LEURS COÛTS Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

30 Les nouvelles études pour la France Les études CEREN* sur l évaluation des gisements d efficacité énergétique dans l industrie manufacturière (ADEME, EDF, RTE) Sur 4 études sur 4 ans 2010 à 2013, les gisements d énergie dans : - Les opérations transverses de l industrie - Les industries lourdes - Les industries intermédiaires - La petite industrie Evaluation sous forme de fiche action les gisements par usage, par énergie et par secteur (*) CEREN : Centre d Etudes et de Recherches économiques sur l Energie Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

31 Les contraintes et opportunités des mécanismes réglementaires Audit énergétique obligatoire Les entreprises concernées sont celles qui : soit emploient plus de 250 salariés, soit réalisent un chiffre d affaires hors taxe annuel de plus de 50 millions d euros La norme européenne NF EN décrit le contenu d une prestation d audit énergétique SME ISO50001 Utiliser l énergie plus efficacement Fixer des objectifs Analyser les données et décider Évaluer les résultats améliorer CEE 8 ans de recul sur le dispositifs les objectifs CEE multipliés par 10 entre la première et 3 ème période Plus de 30 fiches d opération standard CEE Des incitations financières versées par les obligés SEQE installations européennes responsables de 50% des émissions de GES Le marché s est effondré et le mécanisme est en panne Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

32 Les contraintes et opportunités des mécanismes réglementaires ISO50001 usine chimique Solvay (Tavaux) fabrique du chlore et des matières plastiques Le site consomme 1,2 TWh de d électricité, 1 TWh de gaz et 1 TWh de charbon. Réduction des consommations 10 % sur les procédés (300 GWh) ; TRI < 2 ans L efficacité énergétique levier de compétitivité Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

33 Comment aborder l analyse énergétique sur un site industriel? 33 La démarche vertueuse est construite à partir des méthodes d analyse énergétique de type AEEP ou «pincement» Pour en savoir plus B. ABOU KHALIL Méthodologie d analyses énergétique et exégétique des procédés de transformation de produits dans l industrie EDF Recherche et Développement novembre 2014

34 L usine sobre de bonduelle usine du futur? Méthode d intégration énergétique : Pincement, AEEP, EMR (EDF, Mines Paris Tech) Subvention ADEME 1500 kt de légume (conserves, surgelés, frais élaboré). Consommation de 317 GWh d électricité, 436 GWh de gaz pour un coût de 38 millions d, 10 % des coûts de revient. Analyse du contexte - Hausse des prix de l énergie durable, un enjeux déterminant - Les contraintes réglementaires sur les gaz à effet de serre se durcissent - Seules les solutions de rupture, des sauts technologiques ciblés sur les procédés peuvent réaliser des gains sensibles Résultats Avec l AEEP économie d énergie théorique de 60%, 20 à 30 % accessible, à comparer avec 7% avec les méthodes classiques Des potentiels de gains très importants via la mise en œuvre des méthodes d analyses énergétiques Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

35 4.2 Evaluation des gisements d efficacité énergétique : Opérations transverses Toute énergie Gisement technique : 64 TWh Gisement accessible : 45TWh Source: EDF R&D,

36 4.2 Evaluation des gisements d efficacité énergétique : Les Procédés industriels Toute énergie Gisement technique : 87 TWh Gisement accessible : 383 TWh Source: EDF R&D,

37 Chaleur perdue EDF Recherche et Développement novembre 2014

38 Récupération de chaleur in situ par pompe à chaleur 100 TWh de chaleur perdue (EDF- ADEME) Installation d une PAC (pompe à chaleur) pour chauffer le l eau de lavage à 75 C en récupérant l énergie contenue dans les eaux de lavage à 45 C. Résultats 84 % d économie d énergie et 96 % de réduction de l empreinte carbone Des références industrielles : Bel, Richemont, Rians, Triballat, Danone, Perspectives technologiques à EDF R&D Industrialisation de la PAC 120 C Développement de la PAC 140 C La pompe à chaleur joue un rôle clef dans la récupération de chaleur dans les effluents industriels Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

39 Réseau de chaleur alimenté par la récupération de la chaleur industrielles : aciérie de Dunkerque Aciérie de Dunkerque (4,5 Mt de coke (37 TWh) et environ 3 TWh d électricité) La chaleur est récupérée sur le procédé de fabrication Permet le chauffage de logements Résultats 128 GWh d énergie produite, 30 kt/an de réduction de CO2 100 MW de puissance thermique (équivalent à 1300 voitures) Perspectives Un des tout premiers sites industriels européens sur le plan de la récupération d énergie Encore un potentiel de réduction de la consommation du site de 10% La récupération de chaleur fatale est une solution très prometteuse de démarche d écologie industrielle au sein d un territoire Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

40 Production d électricité à partir de la chaleur perdue : la fonderie FMGC de Chateaubriant ORC de la Fonderie de Chateaubriant FMGC, fabrication de contrepoids en fonte t de fonte /an (ADEME, TOTAL) Le cubilot à vent chaud produit 25 T/h de fonte Chaleur perdue 5 MWth. Le CO est oxydé dans une chambre de combustion et refroidi avant d être filtré. Les gaz passent de 850 à 450 C puis à 180 C dans un second échange. L ORC est installé sur l échangeur du 2 ème échange qui réchauffe de l huile de 120 à 200 C. Résultats Première référence industrielle française avec un ORC (ENERTIME) 1 MW de puissance électrique avec un rendement de 15% 30 % de la consommation d électricité de l usine Investissement complet de 2,1 M avec un TRI de 7 ans La production d électricité avec un ORC est une solution lorsqu il n y a pas de besoin de chaleur sur site Quelle place pour l énergie dans la compétitivité industrielle? 02/

41 CONCLUSION Une forte réorientation géographique de la demande d énergie Fortement lié au développement des pays asiatiques Tensions durables et incertaines à l avenir sur les prix de l énergie L énergie et la compétitivité industrielle : Une question internationale Des flux massifs d énergie contenus dans les biens manufacturés importés et exportés De grands secteurs, comme l aéronautique, l automobile ou l industrie pharmaceutique, dépendent davantage des prix de l énergie à l étranger que des prix en France (sauf en amont) Le poids de l énergie dans la compétitivité industrielle varie fortement selon les secteurs L indicateur d intensité énergétique ne traduit pas seul la fragilité face aux prix de l énergie Impact fort dans un nombre restreint de secteurs industriels dans des situations économiques particulières (chimie de base, aluminium, produits semi-finis). Impact plus modéré dans la plupart des secteurs industriels; affecte davantage la demande Efficacité énergétique : un levier d action pour la compétitivité de l industrie Des mécanismes efficaces d incitation par les pouvoirs publics Des gisements, techniquement et économiquement accessibles, importants L usine du futur passe par une optimisation énergétique déjà illustrée par des exemples concrets 41 EDF Recherche et Développement novembre 2014

42 MERCI Mathieu Bordigoni / Marc Berthou EDF R&D Dept. EPI / Groupe E27 Tél.: / mathieu.bordigoni@edf.fr / marc.berthou@edf.fr 42