La société Holcim a achevé l’installation de deux batteries thermiques Joule Hive dans l’une de ses installations de production de ciment, dans le cadre d’une collaboration avec Electrified Thermal Solutions (ETS) visant à tester le chauffage électrique des procédés industriels plutôt que de dépendre entièrement du gaz ou du charbon. L’annonce n’a pas précisé l’installation ni son emplacement, mais elle marque le passage de la technologie de la phase de démonstration à une application industrielle chez l’un des plus grands cimentiers au monde.
ETS, une entreprise issue du Massachusetts Institute of Technology (MIT), développe des batteries thermiques utilisant des briques réfractaires dont la composition chimique a été modifiée par l’ajout d’une plus grande quantité d’oxydes métalliques, ce qui les rend conductrices de l’électricité. Lorsque le courant les traverse, les briques chauffent jusqu’à 1 800 degrés Celsius, des niveaux que l’entreprise estime adaptés à des applications dans le ciment, l’acier, le verre et les produits chimiques, ainsi qu’à la production de vapeur.
Comment fonctionne Joule Hive ?
Les briques sont empilées dans un conteneur isolé de la taille approximative d’un ascenseur, qui stocke la chaleur pendant jusqu’à trois jours. ETS affirme que le rendement du processus atteint 95 % et que le système peut être chargé au moyen d’un surplus d’électricité renouvelable ou pendant les heures où la demande sur le réseau est faible. Cette caractéristique permet de dissocier le moment de la consommation d’électricité du moment de l’utilisation de la chaleur dans l’installation industrielle.
La fabrication du ciment nécessite une chaleur élevée, difficile à fournir avec les technologies conventionnelles de chauffage électrique, raison pour laquelle la combustion de combustibles est restée l’option habituelle. La source indique qu’environ 20 % de la consommation mondiale d’énergie est consacrée à ce que l’on appelle la chaleur industrielle, c’est-à-dire la chaleur utilisée dans des industries telles que le ciment, l’acier et l’aluminium. Le ciment est également responsable d’environ 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, selon la source.
De l’expérimentation au déploiement industriel
Le projet de Holcim a été précédé par un système Joule Hive commercial à grande échelle au Southwest Research Institute, à San Antonio, qui a enregistré plus de 1 000 heures de fonctionnement. ETS a considéré les résultats de cet essai comme une validation du concept avant de passer au projet de Holcim. Dans le cadre de l’accord, Holcim deviendra également un partenaire investisseur d’ETS, la start-up prévoyant d’élargir cette relation à l’avenir.
Ram Muthu, responsable de l’excellence opérationnelle chez Holcim, a déclaré que le déploiement de la technologie permettrait à l’entreprise d’évaluer le potentiel de la chaleur industrielle électrique dans le cadre de sa stratégie de décarbonation des procédés à haute température. De son côté, Daniel Stack, directeur général d’ETS, a décrit le projet comme une étape importante pour faire passer le chauffage électrique du ciment et du béton de la démonstration à l’application.
Qu’est-ce qui change concrètement ?
Cette annonce ne signifie pas que l’industrie du ciment est devenue exempte d’émissions, car une part importante des émissions du ciment provient de la réaction chimique qui transforme le calcaire en clinker, et non de la seule combustion des combustibles. Les batteries Joule Hive peuvent donc traiter le volet lié à la chaleur industrielle, mais elles ne résolvent pas toutes les sources d’émissions du secteur.
Une autre application de la technologie existe dans l’usine Ashland de produits chimiques à Calvert City, dans l’État du Kentucky, où le projet de déploiement des batteries a obtenu en 2024 une subvention de contrepartie pouvant atteindre 35 millions de dollars du département américain de l’Énergie. Le projet vise à remplacer des chaudières fonctionnant au méthane, avec une réduction d’environ 70 % des émissions liées à la production de vapeur, selon le département de l’Énergie. La capacité de la technologie d’ETS à fonctionner de manière économique et à grande échelle, ainsi que la disponibilité d’une électricité faiblement émettrice, restent des points que l’exploitation effective dans plusieurs installations industrielles permettra de trancher.