RETScreen®
Projets de cogénération
Photo : Warren Gretz, DOE/NREL PIX
Centrale électrique
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
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
RETScreen® cogénération : systèmes de chauffage
RETScreen® cogénération :systèmes de climatisation
RETScreen® cogénération :systèmes de production d’électricité
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
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
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
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