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16/12/2016
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Introduction à la cogénération
Union Wallonne des Entreprises
« 90 minutes pour l’environnement »Le 15 décembre 2016
La cogénération c’est:
Produire une partie de la chaleur
dont vous avez besoin
tout en couvrant une part
de vos consommations électriques
La cogénération c’est…
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Mais avant de penser cogénération pensez à l’ Utilisation Rationnelle de l’Energie (URE):
Consommer mieux, consommons MOINS ! tout en gardant notre compétitivité (et notre confort)
Dans l’industrie, le tertiaire et pour le citoyen, l’URE doit devenir une priorité !
« La meilleure énergie est celle que vous ne consommez plus »
4
100%
35% éléc
53% therm
12%
µ-cogénération si Pé < 50 kW
la production combinée de deux formes d’énergie (électricité et chaleur) à
partir d’un même combustible.
Principe de la cogénération
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55
⇒ Production électrique classique: Installation très performanteRendement électrique de 55%
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Production d’électricité et de chaleur séparément
⇒⇒⇒⇒ Produire chaleur et électricité avec la même machine
Une économie de 225 kWh de gaz naturel (22 %) !
ηth: 90% thermique
ηé:55% électrique
35 % électrique53 % thermique
Principe de la cogénération���� économie d’énergie primaire
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⇒⇒⇒⇒ Produire chaleur et électricité avec la même machine
35 % électrique
53 % thermique
90 % thermique
(55% électrique
411kWh de gaz ⇒⇒⇒⇒ 350 kWh d’électricité
3 à 6 c€ / kWhgaz << 8 à 21 c€ / kWhé
L’énergie à l’ICEDD > ventilation des entreprises
Principe de la cogénération���� économie d’énergie primaire
G = E+ Q - F = 160+148-251 = 57 kg CO2
kCO2 = G / E =57/160 = 35 %
Coefficient d’émission CO2 :
251 kg CO2/MWh de gaz naturel
F = 251 kg CO2
Eref = 160 kg CO2
Q = 148 kg CO2
L’énergie à l’ICEDD > ventilation des entreprises
Principe de la cogénération���� réduction des émissions de CO2
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- Conçue en fonction des besoins de chaleur de l’utilisateur et qui réalise une économie d’énergie par rapport à la production séparée des mêmes quantités de chaleur et d’électricité dans des installations modernes de référence
=> Taux d’économie de CO2 de minimum 10%
• Infos: Code de comptage wallon et www.cwape.be
Référence électrique : 55% de rendement
Référence thermique : 90% ou Rendement global de la cogénération si > 90%
Théorie ���� Cogen de qualité
1010
⇒⇒⇒⇒ Récupération de la chaleur sur des technologies existantes de production
d'électricité
�Groupes électrogènes (moteur à combustion interne)
�Turbines à gaz
�Turbines à vapeur
�Combustible fossile ou renouvelable
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Les technologies disponible
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1111
2857 kWh
(gaz naturel)
1000 kWh
(35%)
1514 kWh
(53%)
343 kWh
(12%)
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Le moteur à combustion interne
121212
Turbine gaz
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7
131313
Turbine vapeur
141414
Exemples d’unités de cogénération - moteur à combustion
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151515
Exemples d’unités de cogénération - turbines
Micro turbine
30 kWé (biogaz à Marche) www.turbomeca.com :
5 100 kWé (Serres Perrinots - France)
1616
⇒ La Cogénération avec un combustible renouvelable:
� Technologies disponibles: en fonction du combustible renouvelable:� Moteur à huile de colza
� + technologie relativement simple et connue
� - Prix du colza et frais d’entretien.
�Bio gaz (bio méthanisation de matières organiques)� Assez lourd à gérer (gestion des intrants et stabilité du procès de
fermentation) => usine à gaz
� Investissement important
�Gazéification du bois (Syngaz)� Technologie qui a fait ses preuves à l’étranger et commence en Belgique
� Investissement important
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Les technologies disponible
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9
171717
Bio méthanisation
181818
Bio méthanisation
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191919
Gazéification du bois
Source : Groupe Énergie Biomasse (UCL)
202020
Gazéification du bois
SPANNER EnergyBlock
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⇒ La Cogénération avec combustible renouvelable:
� Avantage: le coefficient d’émission de CO2 d’un combustible renouvelable est nettement plus faible qu’un combustible fossile => plus de certificats verts.
� Inconvénient: investissement important et gestion plus difficile. (Solution à envisager: Tiers Investisseur)
� A évaluer au cas par cas en fonction de la disponibilité du combustible
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Les technologies disponible
La cogen ? Pour qui ???
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3 critères importants des bons candidats :
• Besoins en chaleur « importants et assez constants » (bon profil journalier, hebdomadaire et mensuel)
• Besoins en électricité « importants et assez constants » (bon profil journalier, hebdomadaire et mensuel,)
• Possibilité d’intégration sur le site (intégration hydraulique, intégration de la régulation, place disponible, accès, raccordement, charge au sol, …)
La cogen ���� Pour qui ?
1er critère : bon profil de chaleur ���� une production continue
Profil de chaleur du 4-09-2001
0
100
200
300
400
500
600
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
heures
puissance- kW
Besoins de chaleur
Production par cogen
La cogen ���� Pour qui ?
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2ème critère : avoir un bon profil électrique ���� pour maximiser
l’autoconsommation électrique
Profil d'électricité du 4-09-2001
0
50
100
150
200
250
300
350
0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00
heures
Puissance- kW
Besoins électricité
Production par cogen
La cogen ���� Pour qui ?
3ème critère : possibilité d’intégration sur site
o Acheminement et accès
o Place dans la chaufferie
o Evacuation des gaz de combustion
o Alimentation du combustible
o Connexion avec l’installation existante possible ?
o Température de retour compatible ?
o Communication avec la régulation des chaudières
� Raccordement électrique:
o Prescriptions « Synergrid » C10/11
o Prescriptions spécifiques des GRD
La cogen ���� Pour qui ?
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Besoins de chaleur => Applications:
� Eau chaude et ou vapeur:
� chauffage de bâtiments, halls de production ou de stockage.
� Lavage industriel
� Séchage
� Huile thermique
� Vapeur pour procès
� Etc.
La cogen ���� Pour qui ?
Calcul de la rentabilité d’une cogénération:
� Gain électrique: => Autoconsommation=> Vente à un fournisseur via le réseau
� Gain sur la chaleur: la chaleur délivrée par la cogénération ne devra plus être fournie par les chaudières
� Gain de la vente des certificats verts
� Coût du combustible
� Coût de l’entretien et du suivi
� => Temps de retour sur investissement
Démarche projet
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La rentabilité d’une cogénération dépendra fortement du profil de demande en chaleur et en électricité.
� Un procédé industriel qui a un besoin régulier en chaleur et en électricité, 24h/24h et 7/7 => environ 8000 heures/an
Ou� Le chauffage d’un hall en hiver => environ 3500 heures/an
� La possibilité d’autoconsommation de l’électricité produite (la vente de l’électricité à un fournisseur d’électricité ne rapporte pas grand-chose)
Démarche projet
• Simultanéité des besoins d'électricité et chaleur
… mais possibilité de revendre l'électricité et/ou de stocker la chaleur
(à voir cas par cas)
• Ne remplace pas totalement une chaudière classique
… mais la complète utilement (back-up et pointes)
• Nécessite un investissement supplémentaire (p/r chaudière)
… mais qui peut être amortie plus ou moins rapidement
• Nécessite un suivi plus régulier et plus coûteux (p/r chaudière)
… mais possibilité de sous-traiter (garanties, télé-monitoring, …)
Limites d’un projet
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Cogénération chez DUMOULIN SA – 2009Marque: GE Jenbacher - TypeJMS 416 GS-NL
� Puissance électrique: 1131 kW� Puissance vapeur: 372 kW � Puissance eau chaude: 943 kW � Rendement total nominal: 92 %
� Heures de fonctionnement: +/- 4.000 h/an
� Production électrique: 4 300 MWh/an� Économie d’énergie primaire: 3 110 MWh/an� Economie de CO2: 779 tonnes/an� Investissement net: 1 365 000 €� Gain annuel: 344 000 €� ROI: 4 ans
La cogen ���� Exemple de réalisations
La cogen ���� Exemples de réalisation
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Cogénération chez SOLAREC SA – mai 2013Marque: GE Jenbacher - Type JMS 616 F11 GS
� Puissance électrique: 2677 kW� Puissance vapeur: 1024 kW � Puissance eau chaude: 1981 kW � Rendement total nominal: 93,6 %
� Heures de fonctionnement: +/- 6.500 h/an
� Production électrique: 17 000 MWh/an� Économie d’énergie primaire: 13 800 MWh/an� Economie de CO2: 3 462 tonnes /an� Investissement net: 2 680 000 €� Gain annuel: 1 500 000 €� ROI: 2,3 ans
La cogen ���� Exemple de réalisations
� Importance d’une étude de faisabilité préalable et d’un cahier des
charges => dimensionnement, intégration hydraulique et électrique
� Une bonne intégration et régulation avec les chaudières
=> une cascade avec la cogénération en priorité
� Une température de retour la plus basse possible
=> permet de fonctionner plus longtemps et évite trop d’arrêts / démarrages
=>permet éventuellement la condensation
� Respecter les prescriptions: Permis d’environnement, Synergrid, RGIE, Organismes de certification pour l’obtention des certificats.
� Veiller au suivi des performances de l’installation (rendements et heures de fonctionnement)
Démarches projets ���� projet ���� points d’attention
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• La cogénération de qualité :
• Est favorable pour l’environnement (économie de CO2)
• Permet (souvent) de diminuer la facture énergétique globale de l’entreprise: diminution de la facture d’électricité (mais augmentation de la facture de combustible du site) et gain sur la vente des certificats vert
• Sa pertinence et sa faisabilité doivent être étudiées au cas par cas
• Ne remplace pas les chaudières mais les complète utilement
• Nécessite un suivi plus important et un investissement complémentaire pouvant être récupéré plus ou moins rapidement
• Un facilitateur pour vous aider à chaque étape d’un projet
Retenons que !
Non commercial Commercial
UREBA AMURE
Etude de faisabilité 50 % 50 % (75 % si dans accord de branche)
Investissements
UREBA :
30 %
Aides UDE :
Aide pour Utilisation Durable de
l’Energie pour les entreprises (variable
selon la taille de l’entreprise, la technologie
installée, la puissance, la localisation, …)
Déduction fiscale pour investissements
économiseurs d’énergie:
13,5 % du montant de l’investissement
Démarches projets ���� aides
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La cogénération réduit les émissions en CO2 => Certificats verts
G = Eréf + Q - F = 143 kg CO2
kC02 = G / Eréf = 31 %
Coefficient d’émission CO2 :
251 kg CO2/MWh de gaz naturel
0.31 CV par MWhé = 20 €/MWhé
1 250
1 818
2 500Cogen
gaz naturel
(40 % élec)
(45 % therm)
1 000
1 125
électricité
chaleur
pertes375
Chaudière
gaz naturel
(90 %)
Turbine
Gaz Vapeur
(55%)
943
3 068
kWh kWh kWh kWh
1 000
1 125
Eréf = 456 kg CO2Eréf = 456 kg CO2
F = 628 kg CO2
Q = 314 kg CO2Q = 314 kg CO2
Démarches projets ���� Certificats verts ���� code de comptage
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L’octroi des CV = AIDE à la PRODUCTION. Basé sur l’économie de CO2 réelle des
installations.
Soutien principal de la cogénération: www.cwape.be
Nouveautés depuis juillet 2014 - Certificats verts et comptage :
• Réservation des CV préalable
• Enveloppes fermées CV par filières
• Coefficients kéco
• La garantie de rachat des certificats verts auprès d'ELIA est automatique à
65€/CV.
• Certification de l’installation (par organisme de contrôle)
• Octroi des certificats verts (ouverture compte et relevés index)
Certificats verts
• CV octroyés de 10 à 15 ans selon la filière• Plafond à 2,5 CV/MWhélec
Eenp, l’électricité nette produite (MWh), limitée à la première tranche de 20 MW pour les filières biomasse, cogénération et hydraulique ;
Plafond, le plafond est de 3 CV/MWh pour les demandes de réservation introduites jusqu’au 31/12/2014 et de 2,5 CV/MWh pour les demandes de réservation introduites à partir du 1er janvier 2015.
kCO2, le taux d’économie de CO2, plafonné à 2 pour la tranche inférieure à 5 MW et plafonné (sauf dérogation prévue par le décret) à 1 pour la tranche au-delà de 5 MW, appliqué de la première à la dernière année d’octroi en fonction des performances réelles de l’installation.
kECO, le coefficient économique tel que prévu à l’article 38, §6bis du décret, appliqué de la première à la dernière année d’octroi pour une filière donnée.
Certificats verts
Nb de CV = (min(plafond;kCO2*kéco))*Eenp produit
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Tout sur la cogénération :
http://energie.wallonie.be
Retenons que !
Merci de votre attention
Yves Lebbe
The end !
Tél : +32 (0)2 209 04 02
![[Arthur Lefebvre] Gas Turbine Combustion(BookFi.org)](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/55cf970e550346d0338f8656/arthur-lefebvre-gas-turbine-combustionbookfiorg.jpg)
