Des panneaux solaires et batteries pour décarboner une cimenterie

Une cimenterie / Illustration : Getty - Canva.

La production de ciment est un secteur énergivore, responsable de plus de 6 % des dégagements mondiaux de CO₂. Tout récemment, Holcim et TotalEnergies ont annoncé leur partenariat pour la construction d’une centrale solaire équipée de batterie pour alimenter la cimenterie de Florence, dans le Colorado.

En 2008, plus de deux milliards de tonnes de ciment ont été produites dans le monde. Non seulement ce produit est utilisé partout dans nos sociétés modernes, mais il ne s’agit en rien d’une technique récente. L’utilisation de mortier pour lier des roches entre elles est en effet une technique très ancienne.

Ainsi, dans le site archéologique de Çayönü, situé au sud-est de la Turquie, il a été attesté la présence d’une vaste terrasse de 9 par 12 mètres, constituée de pierres liées par un mortier de craie. Cette structure a été appelée « terrazzo » par analogie avec ce revêtement de sol d’origine italienne constitué de fragments de pierre colorés agglomérés par du ciment. L’âge de cette terrasse est à couper le souffle : le site archéologique turc pourrait dater d’il y a plus de 9 000 ans.

Pourquoi la fabrication du ciment émet du CO₂ ?

Aujourd’hui, au regard des enjeux énergétiques et environnementaux, le ciment est toutefois problématique. Sa production inclut notamment une phase de cuisson des minerais en entrée du procédé, à savoir d’une part, la chaux et d’autre part, les argiles apportant de la silice (SiO₂), de l’alumine (Al₂O₃), et de l’oxyde de fer (Fe₂O₃). Cette phase doit être réalisée à haute température, de l’ordre de 1 450 °C, et cela implique la consommation d’une grande quantité d’énergie. Tout compris, il faut consommer de l’ordre de 1 MWh en moyenne pour produire une tonne de ciment.

La production de ciment génère ainsi une grande quantité de CO₂, non seulement du fait de la consommation de combustibles fossiles pour produire la chaleur nécessaire, mais également du fait des transformations chimiques ayant lieu durant le procédé. Ainsi, la production d’une tonne de ciment conduit à générer en moyenne 850 kg de CO₂. La fabrication du ciment est à l’origine de l’émission de l’ordre de deux milliards de tonnes par an, soit environ 5 % des émissions mondiales de CO₂.

Dans ce contexte, le groupe Holcim, un des plus grands producteurs mondiaux de ciment, a décidé d’un plan ambitieux visant à réduire de 95 % ses émissions de CO₂ d’ici 2050.

Les objectifs de décarbonation annoncés par le cimentier Holcim.

Par un communiqué de presse du 21 mars 2023, Holcim a annoncé son partenariat avec TotalEnergies, pour la construction d’une centrale photovoltaïque associée à un système de stockage de l’électricité, sur son site de Florence, dans le Colorado. Ce site a été inauguré en 1996 et produit 1,8 million de tonnes de ciment par an.

Le contrat signé avec TotalEnergies, dénommé PPSSA (pour Power Purchase and Storage Services Agreement), fait de l’énergéticien le responsable de l’installation, de l’exploitation et de la maintenance de la centrale. La centrale est prévue pour une mise en service en 2025, et la durée du contrat est fixée à 15 ans.

Associer solaire et batteries pour réduire les émissions

Le projet vise à construire une centrale photovoltaïque de 33 MWc, constitué d’un champ de panneaux bifaciaux, dotés d’un dispositif de tracker solaire mono-axe. La combinaison de ces technologies permet de maximiser la productivité de l’installation. Holcim recevra ainsi de l’ordre de 71 GWh par an d’électricité. Cette production devrait couvrir environ 40 % de la demande énergétique de l’usine.

Le système de production sera complété par un système de stockage, constitué d’une grande batterie de 38,5 MWh de capacité. Cette batterie sera donc capable donc de stocker un peu plus de l’équivalent d’une heure de production maximale. Ce système permettra notamment une meilleure gestion des coûts des pointes pour Holcim ; en effet, les clients industriels aux États-Unis se voient souvent facturer un coût plus élevé pour l’électricité prélevée sur le réseau pendant les pointes. La centrale permettra donc de réduire la charge sur le réseau électrique local.

Ainsi que l’a déclaré Atl Martinez, vice-président de l’approvisionnement pour Holcim North America : « Cette initiative avec TotalEnergies démontre notre détermination à transformer nos opérations et à diminuer notre empreinte carbone. C’est un investissement qui marque une étape importante pour diminuer notre dépendance à l’égard d’autres sources d’énergie [que les énergies renouvelables], et elle réduira les coûts de fonctionnement de nos services publics par la combinaison performante d’une source d’énergie propre et d’opérations efficaces.»