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RETScreen ® Projets de cogénération Photo : Warren Gretz, DOE/NREL PIX Centrale électrique

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RETScreen®

Projets de cogénération

Photo : Warren Gretz, DOE/NREL PIX

Centrale électrique

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Objectifs

Réviser les principes de base

des systèmes de cogénération

Décrire les enjeux importantsdans l’analyse des projets de cogénération

Présenter le modèle RETScreen® pour les projets de cogénération

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Que produisent les systèmes de cogénération ?

Photo : Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

Centrale électrique à la biomasse, USA

Électricité

Chaleur Bâtiments Communautés Procédés industriels

…mais aussi… Un meilleur rendement Une diminution des déchets

et des émissions Une diminution des pertes de

transport et de distribution L’opportunité de mettre en

place des réseaux énergétiques urbains

La climatisation (froid)

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Intérêt des systèmes de cogénération

Les systèmes centralisés de production d’électricité sont généralement inefficaces

50 à 65 % de l’énergieest gaspillée en chaleur

Cette chaleur peut-êtreutilisée dans les procédésindustriels, le chauffagedes locaux et de l’eau,la climatisation, etc.

Habituellement, l’électricité a plus de valeur que la chaleur

Schéma modifié en fonction des données de base de la World Alliance for Decentralized Energy; unités en TWh

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Concept de la cogénération

Produire simultanément un minimum de deux formes d’énergie à partir d’une seule source primaire d’énergie

Habituellement, utilisation de la chaleur perdue en provenance des centrales de production d’électricité

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Description de la cogénération : équipements et technologies Équipement de production

d’électricité Turbine à gaz Turbine à vapeur Turbine à gaz – cycle combiné Moteur à piston Pile à combustible, etc.

Équipement de chauffage Récupérateur de chaleur Chaudière / Fournaise / Brûleur Pompe à chaleur, etc.

Équipement de production de froid Compresseur Refroidisseur à absorption Pompe à chaleur, etc.

Photo : Rolls-Royce plc

Turbine à gaz

Photo : Urban Ziegler, NRCan

Équipement de production de froid

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Description de la cogénération : combustibles

Combustibles fossiles Gaz naturel Diesel (mazout #2) Charbon, etc.

Combustibles renouvelables Résidus de bois Biogaz Résidus agricoles Cultures à vocation

énergétique, etc. Bagasse Gaz d’enfouissement

Géothermie

Hydrogène, etc.

Photo : Joel Renner, DOE/ NREL PIX

Geyser (Géothermie)

Photo : Warren Gretz, DOE/NREL

Cogénération à partir de la biomasse

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Description de la cogénération : applications

Bâtiments individuels

Commercial et industriel

Groupes de bâtiments

Réseaux énergétiques urbains(p. ex. communautés)

Procédés industrielsRéseau de chauffage collectif de cogénérationau gaz d’enfouissement, Suède

Photo : Urban Ziegler, NRCan

Photo : Urban Ziegler, NRCan

Micro turbine à gaz pour serre

Photo : Urban Ziegler, NRCan

Cogénération au Kitchener City Hall

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La chaleur d’une centrale de cogénération peut-être distribuée aux bâtiments localisés à proximité pour le chauffage et la climatisation Des tuyaux d’acier isolés sont enterrés entre 0,6 et 0,8 m sous

terre

Avantages par comparaison aux bâtiments ayant leur propre centrale : Meilleur rendement Contrôle centralisé

des émissions Sécurité Confort Commodité de l’exploitation

Habituellement, le coût d’investissement est plus élevé

Description de la cogénération : systèmes énergétiques collectifs

Photo : SweHeat

Tuyaux d’un réseaud’eau chaude

Photo : SweHeat

Centrale d’un réseau énergétique urbain

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Coûts des systèmes de cogénération

Coûts très variables Coûts d’investissement

Équipement de production d’électricité

Équipement dechauffage

Équipement declimatisation

Ligne électrique Chemins d’accès Tuyauterie du réseaux

d’énergie

Coûts récurrents Combustible Exploitation et entretien Remplacement & réparation des

équipements

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Paramètres clés des projets de cogénération

L’approvisionnement en combustible doit être fiable à long terme

Les coûts d’investissement doivent rester prévisibles

Un « client » pour la chaleur et l’électricité est indispensable La vente d’électricité au réseau doit-être négociée, si tout n’est pas

consommé sur place

La capacité est habituellement déterminée par la charge en chauffage de base (c.-à-d. la charge de chauffage minimale en conditions normales d’opération) Généralement, la production de chaleur représente de

100 à 200 % de la production d’électricité

La chaleur peut-être utilisée pour la production de froid en utilisant des refroidisseurs à absorption

Le risque associé à l’incertitude sur l’écart de prix futurs entre l’électricitéet le gaz naturel doit-être géré adéquatement

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Exemple : Canada

Bâtiments individuels

Bâtiments requérant chauffage, climatisation et une source fiable de production d’électricité Hôpitaux, écoles, bâtiments commerciaux,

bâtiments agricoles, etc.Moteur à piston

Photo : GE Jenbacher

Récupérateur de chaleur sur gaz d’échappement de bouilloire

Photo : GE Jenbacher

Hôpital, Ontario, CanadaPhoto : GE Jenbacher

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Exemples : Suède et USA

Groupe de bâtiments

Groupes de bâtiments desservis par une centrale électrique produisant aussi de la chaleur et/ou du froid Universités, complexes commerciaux, communautés, hôpitaux,

complexes industriels, etc. Réseaux énergétiques urbains

Turbine à gaz au MIT, Cambridge, Mass. USA

Photo : SweHeat

Centrale de système énergétique collectif

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Exemple : Brésil

Procédés industriels

Les industries à consommation constante et importante de chaleur et/ou de froid constituent des industries cibles en cogénération

Ceci est aussi applicable aux industries qui produisent des résidus utilisables pour produire de la chaleur et de l’électricité

Photo : Ralph Overend/ NREL Pix

Bagasse pour le procédéindustriel d’un moulin au Brésil

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Exemples : Canada et Suède

Gaz d'enfouissement

Les sites d’enfouissement produisent du méthane par décomposition des déchets

Ce combustible peut-être utilisé pour la production d’électricité, de chaleur et/ou de froid

Photo : Urban Ziegler, NRCan

Réseau de chauffage urbain de cogénération au gaz d’enfouissement, Suède

Schéma : Gaz Métro

Système de collection

Filtre

Compresseur

Torche

Vapeur

Procédés

Électricité

Système de collection/ valorisation de gaz d’enfouissement

Séchage et

refroidissement

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Modèle RETScreen® pour les projets de cogénération Pouvant être utilisé partout dans le monde pour l’analyse de la

production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des émissions de gaz à effet de serre

Climatisation, chauffage, électricité, et toutes leurs combinaisons

Turbines à gaz et à vapeur, moteurs à piston, piles à combustible, bouilloires, compresseurs, etc.

Gamme étendue de combustibles, allant des combustibles fossilesà la biomasse et la géothermie

Intégration de diverses stratégies d’opération

Outil de prévision des gaz d’enfouissement

Réseaux énergétiques urbains

Inclut aussi : Plusieurs langues et devises monétaires,

le choix des unités et d’outils optionnels

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RETScreen® cogénération

Capacité d’évaluerdivers types de projets

Chauffage seulement Électricité seulement Climatisation seulement

Cogénérationchaleur et électricité

Cogénérationfroid et électricité

Cogénérationchaleur et froid

Trigénérationfroid, chaleur et électricité

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RETScreen® cogénération : systèmes de chauffage

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RETScreen® cogénération :systèmes de climatisation

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RETScreen® cogénération :systèmes de production d’électricité

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Calculs RETScreen® cogénération

Voir e-Manuel

Analyse de projets d’énergies propres : Manuel d’ingénierie et d’études de cas

RETScreen®

Analyse de projets de cogénération

Organigramme simplifié du modèleénergétique de cogénération

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Exemple : validation du modèle RETScreen®

pour les projets de cogénération

Validation générale par une firme de consultants indépendants (FVB Energy Inc.) et par de nombreux bêta-testeurs en provenance de l’industrie, d’entreprises d’électricité, de gouvernements et du milieu académique

Comparaison excellente avec plusieurs autres modèles ou données mesurées (p. ex. les calculs de performance de turbines à vapeur ont été comparés avec les résultats du logiciel de simulation de procédé énergétique GateCycle de GE Energy)

Kpph = 1000 lbs/hr

Comparaison des calculs de performance de turbines à vapeur

Simulation Débit à l’entrée, P, T

Kpph/psia/F

Débit à la sortie,P, T

Kpph/psia/F

Débit extrait, P, T

Kpph/psia/F

Rendementénergétique

Puissance prédite par GateCycle

MW

Puissance prédite par RETScreen

MW1 50/1000/750 40/14/210 10/60/293 80% 3,896 3,883

2 50/1000/545 50/60/293 0 80% 2,396 2,404

3 50/450/457 50/60/293 0 80% 1,805 1,827

4 50/450/457 50/14.7/212 0 81% 2,913 2,915

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Conclusions

Les systèmes de cogénération permettent une utilisation efficace de la chaleur qui est généralement gaspillée

RETScreen calcule les courbes classées de la demande et de la charge, l’énergie fournie et la consommation en combustible pour diverses combinaisons de chauffage, de climatisation et/ou de production d’électricité en utilisant un minimum de données

RETScreen permet d’obtenir des économies de coûts significatives pour la réalisation d’études préliminaire de faisabilité

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Questions?

www.retscreen.netPour plus d’informations veuillez consulter le site Web de RETScreen

Module d’Analyse de projets de cogénération

RETScreen® Cours d’analyse de projets d’énergies propres