Impacts of decarbonation of french industry by electrification of processes using HSUT model

Decarbonizing industry is a major challenge for meeting France’s greenhouse gas (GHG) emission reduction targets. Given that France’s electricity mix is among the cleanest in Europe, electrifying industrial energy processes could significantly reduce emissions. To assess this potential, it is essential to identify the most carbon-intensive sectors and evaluate the feasibility of replacing combustion-based processes with electric alternatives. A supply-use input-output model was adopted to estimate emissions reductions, including those embedded along the supply chains, and corresponding increase in electricity demand by simulating ambitious technological innovation towards alternative electric processes in key French industries – Aluminium, Ammonia, Cement, Ethylene, Glass, Paper, Steel and Sugar. Findings suggest that electrification could lead to a 13% reduction in national fossil CO₂ emissions. However, the contribution of individual industrial sectors varies widely due to differences in process constraints and production volumes, from 22 Mton for steel industry to 0,08 Mton for aluminium. When considering the national carbon footprint this reduction is less pronounced, as France is a net importer of emissions. While electricity demand would increase from 28%, the overall gains in emission reductions remain relatively unaffected. Still, the carbon intensity of electricity generation is a key factor influencing 10% of national emissions and influencing electrification path. This study underscores that while electrification is not the sole pathway to industrial decarbonization, it represents a high-potential option. By quantifying its maximum impact and implications for the power grid, we provide valuable insight for energy planning and climate policy. The results highlight both the opportunities and limitations of electrification in the broader context of France’s transition to a low-carbon economy.

La decarbonizzazione dell’industria rappresenta una sfida fondamentale per il raggiungimento degli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas a effetto serra della Francia. Considerando che il mix elettrico francese è tra i più puliti d’Europa, l’elettrificazione dei processi energetici industriali potrebbe ridurre significativamente le emissioni. Per valutare questo potenziale, è essenziale individuare i settori a più alta intensità di carbonio e analizzare la fattibilità della sostituzione dei processi basati sulla combustione con alternative elettriche. È stato adottato un modello input–output di offerta e utilizzo per stimare le riduzioni di emissioni, incluse quelle incorporate lungo le catene di approvvigionamento, e il corrispondente aumento della domanda di elettricità, simulando un’innovazione tecnologica ambiziosa verso processi elettrici alternativi in settori chiave dell’industria francese: alluminio, ammoniaca, cemento, etilene, vetro, carta, acciaio e zucchero. I risultati indicano che l’elettrificazione potrebbe portare a una riduzione del 13 % delle emissioni nazionali di CO₂ fossile. Tuttavia, il contributo dei singoli settori industriali varia ampiamente a causa delle differenze nei vincoli di processo e nei volumi di produzione, passando da 22 Mt per l’industria siderurgica a 0,08 Mt per quella dell’alluminio. Se si considera l’impronta di carbonio nazionale, la riduzione risulta meno marcata, poiché la Francia è un importatore netto di emissioni. Sebbene la domanda di elettricità aumenterebbe del 28 %, i benefici complessivi in termini di riduzione delle emissioni rimangono relativamente stabili. Resta tuttavia cruciale l’intensità carbonica della produzione elettrica, che incide per circa il 10 % sulle emissioni nazionali e influenza il percorso di elettrificazione. Questo studio evidenzia che, pur non costituendo l’unica via per la decarbonizzazione industriale, l’elettrificazione rappresenta un’opzione ad alto potenziale. Quantificando il suo impatto massimo e le implicazioni per la rete elettrica, forniamo indicazioni utili per la pianificazione energetica e le politiche climatiche. I risultati mettono in luce sia le opportunità sia i limiti dell’elettrificazione nel più ampio contesto della transizione della Francia verso un’economia a basse emissioni di carbonio.