Une aciérie suédoise se tourne à fond vers l'hydrogène

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Par Siobhan Doyle

Publié le vendredi 26 mai 2023

Le fabricant d'acier Ovako a construit une installation d'hydrogène dans l'une de ses aciéries en Suède, qui devrait être pleinement opérationnelle cet été. E&T en apprend plus sur le projet et sur le rôle qu'il joue dans l'objectif à long terme de l'entreprise d'une production d'acier climatiquement neutre.

Niché dans une ville pittoresque au sud de Stockholm se trouve l'un des neuf sites de production d'Ovako. Son site Hofors remonte au milieu du XVIe siècle et sert aujourd'hui de plaque tournante de l'entreprise, avec une production dans des laminoirs d'acier et de billettes, ainsi que dans des laminoirs à tubes et à anneaux.

Aujourd'hui, l'aciérie accueille un nouvel ajout à son site Hofors dans le cadre des prochaines étapes de l'entreprise dans son parcours de décarbonisation : une usine d'hydrogène.

En effet, la nouvelle usine d'hydrogène d'Ovako à Hofors sera l'une des premières au monde à chauffer l'acier à l'hydrogène avant de le laminer dans un environnement de production existant. Il s'agit de la prochaine étape majeure de l'entreprise vers une production d'acier neutre en carbone en remplaçant le gaz de pétrole liquéfié (GPL) par de l'hydrogène non fossile.

"Nous aimerions montrer au monde que vous pouvez réellement chauffer de l'acier sans dioxyde de carbone, et que nous le faisons maintenant", a déclaré Mikael Persson, chef de projet chez Ovako, à E&T. "Le projet donnera aux autres acteurs travaillant dans l'acier un avantage technologique pour aider à réduire l'empreinte carbone globale de l'industrie sidérurgique."

La nouvelle usine d'hydrogène à Hofors fera d'Ovako la première au monde à chauffer l'acier à l'hydrogène avant le laminage, et constitue la prochaine étape majeure vers une production d'acier climatiquement neutre.

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Selon Ovako, la centrale de 17 MW générera 3 500 m3 d'hydrogène non fossile par heure. La conversion à l'hydrogène permettra également à Ovako de réduire ses émissions de CO2 pour la production d'acier à Hofors de 50 % par rapport à des niveaux déjà faibles.

L'aciérie Hofors d'Ovako abrite également le plus grand électrolyseur d'Europe. Il a une capacité de huit tonnes d'hydrogène par jour et une puissance nominale de 20 MW, a indiqué l'équipe du site.

Persson nous a fait visiter la maison de l'électrolyseur, située à proximité des fours pour assurer une production plus fluide. Le hall de l'électrolyseur lui-même est une conception modulaire comprenant huit piles. Ovako a également installé des épurateurs, des réservoirs de stockage, des compresseurs et des tuyauteries, ainsi que des transformateurs électriques et des redresseurs, et a intégré des systèmes de contrôle et d'automatisation dans l'usine d'hydrogène, ce qui signifie qu'une grande partie de son infrastructure est déjà en place.

L'entreprise vise à ce que son électrolyseur démarre la production à grande échelle après les vacances d'été, Ovako déclarant qu'une fois pleinement opérationnelle, l'usine pourrait aider à réduire ses émissions de CO2 d'environ 20 000 tonnes par an.

E&T a observé sur place qu'Ovako ne stockera pas l'hydrogène, mais que le site dispose d'un réservoir de stockage tampon situé à l'extérieur (en bas à gauche) qui se met en marche en cas de besoin pendant le processus.

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L'approche d'Ovako pour utiliser l'hydrogène à l'usine consiste à emprunter de l'eau potable pour une courte période. L'usine puise l'eau et la divise en hydrogène et en oxygène (O2) via l'électricité tirée du réseau nordique. Le système combinera alors le H2 et l'O2 en oxycombustible pour l'injection dans le four, où la combustion reforme de l'eau.

Cette approche ne nécessite que quelques minutes de stockage comme tampon pour les fluctuations de la production et de la demande, selon les experts d'Ovako.

Anders Lugnet, spécialiste technique du groupe Energy & Furnace Technology chez Ovako, a déclaré que l'équipe travaille depuis longtemps sur la modernisation des fours pour rendre ses fours aussi productifs et économes en énergie que possible. "C'est très excitant que nous ayons maintenant la preuve qu'il est possible d'utiliser l'hydrogène pour le chauffage sans affecter la qualité de l'acier", ajoute-t-il.

Le système à hydrogène a été testé avec succès pour la première fois en 2020, au cours duquel l'équipe de Hofors a reprogrammé son système de contrôle avec des paramètres H2, permettant à l'équipe de basculer entre H2 ou GPL/GN comme source de carburant pour chauffer ses fours dans ses laminoirs.

Ovako a déclaré avoir fourni des produits basés uniquement sur la production d'acier neutre en carbone en contrebalançant les émissions de carbone restantes grâce à des compensations de carbone à partir de 2022.

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En novembre 2022, Ovako a obtenu un permis environnemental du tribunal foncier et environnemental d'Östersund pour construire son électrolyseur, qui serait le plus grand de Suède.

L'initiative est également soutenue par l'Agence suédoise de l'énergie, avec l'objectif commun d'établir une utilisation à l'échelle de l'industrie de l'hydrogène non fossile, d'accroître la sensibilisation au potentiel de ce carburant et de parvenir à une production rentable.

Ovako a déclaré que la solution pourrait également ouvrir la voie à une production d'hydrogène à grande échelle et rentable pour des applications telles que le fret sans énergie fossile utilisant des camions à pile à combustible. Avec des installations à plusieurs endroits, cela pourrait permettre un réseau avec de l'hydrogène sans fossile produit localement disponible pour le secteur des transports.

L'équipe a déclaré que la solution peut également être utilisée de manière flexible et peut donc contribuer à améliorer la stabilité du réseau électrique, ce qui permet une proportion plus élevée de sources d'énergie renouvelables.

Ovako a ajouté que la chaleur résiduelle de l'usine sera également utilisée pour générer du chauffage urbain pour les communautés voisines.

Le projet d'hydrogène à Hofors va non seulement aider à réduire le carbone dans la chaîne de production d'Ovako, mais il a également le potentiel d'aider la communauté locale et le transport lourd.

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Persson a souligné à E&T que l'initiative hydrogène est une technologie ouverte et espère que les connaissances et les recherches observées tout au long du projet aideront à ouvrir la voie à d'autres fabricants d'acier pour qu'ils emboîtent le pas en utilisant l'hydrogène dans leurs pratiques.

En fait, une autre entreprise sidérurgique basée en Suède, H2 Green Steel, tirera ses connaissances et son inspiration du projet de Hofors pour son propre projet d'hydrogène à grande échelle à partir de Boden en Suède en 2024.

"Avec Ovako, nous pouvons désormais tester la production d'hydrogène non fossile et évaluer comment ce carburant peut être utilisé au mieux pour atteindre et contrôler les températures élevées nécessaires à la production d'acier de haute qualité", a déclaré Maria Persson Gulda, CTO chez H2 Green Steel, dans un communiqué de presse.

L'initiative hydrogène chez Hofors a été mise en place en collaboration avec des acteurs clés de l'industrie suédoise et nordique tels que H2 Green Steel, ainsi que le groupe Volvo, Hitachi Energy et Nel Hydrogen, qui fournissent tous à Ovako différents composants et solutions techniques pour l'usine.

Ovako a déclaré qu'ils menaient des travaux de développement durable depuis de nombreuses années, avec des rapports de marché citant une empreinte carbone de 80 % inférieure des produits de l'organisation par rapport à la moyenne mondiale. Cela a été réalisé grâce à des processus efficaces, à l'utilisation d'électricité sans fossiles et à des investissements dédiés tels que les conversions aux combustibles sans fossiles depuis 2015, selon l'entreprise sidérurgique.

L'entreprise n'utilise également que de la ferraille d'acier comme matière première au lieu du minerai de fer. Étant donné que l'acier peut être recyclé un nombre infini de fois sans que ses propriétés ne se détériorent, Ovako a déclaré qu'il pouvait fabriquer de l'acier avec un impact climatique moindre sans compromettre sa qualité.

"Grâce à des années de priorisation et d'investissements dans la modernisation et l'amélioration de l'efficacité de nos fours, y compris des systèmes de contrôle et d'automatisation améliorés, Ovako est maintenant prêt à passer à l'étape suivante", a déclaré la société. Et sa prochaine étape se tourne vers l'hydrogène.

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