La production de vapeur est depuis longtemps reconnue comme un facteur majeur dans le défi de la décarbonisation. Éliminer progressivement les combustibles fossiles et adopter des alternatives sans carbone ou à faible émission de carbone constitue l’objectif principal. Certaines sont des sources de combustibles renouvelables ou à faible émission de carbone : solaire thermique, biomasse, hydrogène et biogaz. D’autres sont des méthodes de récupération, de stockage ou de transfert de chaleur plus durables, notamment le stockage thermique, les pompes à chaleur et les chaudières électriques alimentées par des énergies renouvelables — chacune d’entre elles se trouvant à des stades différents de maturité commerciale.
Celles-ci doivent être évaluées en termes de faisabilité sur la base de la disponibilité des matières premières, du cadre réglementaire en vigueur localement, et de leur capacità à répondre à la demande. Par exemple, l’énergie solaire thermique nécessite une région avec un niveau d’ensoleillement élevé, tandis que pour la biomasse, il faudra des cultures énergétiques dédiées, comme le maïs. Cette variabilité signifie que dans certains cas, la meilleure solution pour une production de vapeur à faibles émissions et rentable à court terme sera de remplacer les moyens conventionnels par une combinaison flexible de générateurs à gaz compatibles avec l’hydrogène et de générateurs de vapeur électriques. L’utilisation de plusieurs technologies peut offrir la flexibilité de passer d’un combustible à un autre, en fonction de leur prix relatif. Même si cela nécessite l’installation et la maintenance d’une capacité supplémentaire, la valeur du changement de combustible peut l’emporter sur la dépense supplémentaire. Tous les boilers ne reposent pas sur une seule source d’énergie pour produire de la chaleur à température moyenne. Les boilers hybrides ou à double système, capables de fonctionner à la fois à l’électricité ou au gaz naturel, sont facilement disponibles. S’ils sont utilisés pour remplacer un boiler à combustible fossile conventionnel, il est possible de profiter de l’électricité renouvelable lorsqu’elle est disponible, le gaz naturel assurant la continuité. Cela sera probablement le plus économique lorsque le boiler existant atteindra la fin de sa vie ou nécessitera des travaux majeurs. Le timing est critique, des durées de vie supérieures à 30 ans étant typiques pour de nombreux boilers. Il existe d’autres réserves concernant les boilers hybrides. Coûtant jusqu’à 50% de plus qu’un boiler à gaz conventionnel, cela peut ne pas être compensé par les économies d’énergie à court terme. Cependant, les tendances récentes du marché de l’énergie montrent que les coûts de l’électricité par rapport au gaz naturel deviennent plus favorables. Cela pourrait se traduire par des périodes de remboursement plus rapides pour les boilers à double combustible et hybrides.
En dehors de la production directe de vapeur, le stockage d’énergie thermique (TES) devient un sujet de plus en plus important. Permettant de stocker de l’énergie lorsqu’elle est la moins chère, de stocker cette chaleur pendant des heures ou des jours, et de la libérer lorsqu’elle est nécessaire, les batteries thermiques ne nécessitent pas les matières premières coûteuses et rares sur lesquelles la plupart des autres batteries s’appuient. Certaines utilisent même du béton ou du carbone dans un simple récipient isolé pour stocker l’énergie sous forme de chaleur.
Le TES présente un autre avantage ; il peut facilement être adapté aux processus industriels existants. Le carbone, par exemple, peut délivrer de la chaleur à plus de 1 500 °C, avec une densité énergétique élevée permettant de stocker cette chaleur avec un encombrement très réduit. Étant donné que les installations éoliennes et solaires peuvent être connectées à une certaine distance avec des pertes d’efficacité minimales, les batteries thermiques ont le potentiel de concurrencer en termes de coût, de stockage et de livraison, ce qui a longtemps été l’avantage des combustibles fossiles. Pour exploiter ce potentiel du TES, des dirigeants d’entreprises se lancent dans des projets pilotes, utilisant les technologies TES dans des environnements réels. Ceux-ci aident son développement en identifiant les facteurs critiques de succès et en traitant les défis potentiels. De tels projets favoriseront en fin de compte la scalabilité et la viabilité de la technologie. De même, la collaboration entre les partenaires industriels et les organismes académiques soutient le développement et la diversification des options TES, favorisant l’innovation et améliorant la position du marché du TES. Alors que le marché de l’énergie continue d’évoluer vers une meilleure durabilité, l’approche hybride apparaît comme favorable. L’industrie doit trouver un équilibre entre fiabilité et réductions d’émissions. Bien que les combustibles fossiles, en particulier le gaz, continueront probablement de faire partie du mix énergétique pendant au moins la prochaine décennie, à mesure que les sources renouvelables continuent de se développer, le choix n’est plus un simple dilemme de l’un ou l’autre.