LA COGÉNÉRATION
C’est la production d’une manière simultanée, à partir de plusieurs types de combustibles, d’une énergie thermique (chaleur) et d’une énergie mécanique (généralement transformée en électricité).
Le processus se déroule dans une centrale de cogénération, qui est équipée d’une installation supplémentaire, appelée échangeur thermique.
Centrale de cogénération biomasse : Projet Novawood : site Novacarb de la Madeleine
Source : https://www.engie-solutions.com/fr/actualites/centrale-conngeneration-novawood
Historique
La génération de l’électricité grâce aux flux de vapeur a commencé avec les industries produisant et consommant beaucoup de chaleur comme les sucreries et les papeteries. De nos jours cette technique de production simultanée de deux formes d’énergies différentes à partir d’une seule source d’énergie au sein de la même installation se répande de plus en plus.
Les unités de cogénération sont installées pour produire dans un premier lieu de l’énergie mécanique transformée en électricité, à partir de la combustion de différentes ressources comme la biomasse, la géothermie ou les carburants fossiles comme le gaz naturel et le fioul…
Puis, dans un second lieu, la chaleur générée qui représente une forme de l’énergie thermique, va être récupérée pour alimenter les réseaux urbains ou les processus industriels.
Un double rôle
C’est la valorisation de la seconde énergie issue de la production de la première au lieu de la gaspiller et ne pas en bénéficier ! Le cas le plus fréquent c’est la production de l’énergie électrique qui génère une très grande quantité de chaleur qui est dans la plupart des temps dispersée dans l’environnement sans être valorisée. Mais cette chaleur peut être transformée en gaz grâce à un récupérateur de chaleur ou en eau chaude qui va être distribuée dans des réseaux de chauffages pour alimenter des bâtiments collectifs, des hôpitaux, des industries.
Les fruits de la cogénération
-La cogénération utilise une seule source d’énergie pour produire à la fois de l’électricité et de la chaleur.
-La production de l’électricité verte : possibilité de produire de l’énergie à partir du gaz et du fioul mais aussi d’énergies locales et renouvelables : la biomasse, biogaz, la géothermie, ou l’incinération des ordures ménagères.
– Ce processus peut être utile dans plusieurs secteurs comme l’agrochimie, l’agroalimentaire, l’industrie textile, l’industrie du papier, l’industrie des produits pharmaceutiques…
-Les coûts de production sont moins élevés vis-à-vis des systèmes de production séparés.
-La diminution de l’impact environnemental en réduisant les émissions des gaz à effet de serre (Co2, CO, NO…).
-Le rendement énergétique de l’installation est amélioré. En effet le rendement classique d’une installation est estimé être de 35%, avec 65% perdu sous forme de chaleur.
C’est pour cela que la cogénération va permettre de ne pas perdre une grande partie de la chaleur produite, et permettre un développement durable du territoire.
-Les ressources non renouvelables sont économisées grâce a la cogénération puisqu’elle permet une meilleure utilisation des ressources primaires (la chaleur récupérée est réutilisée).
Revers de la médaille
Il y a une perte d’énergie lors du transport. En effet, les pertes calorifiques de l’eau chaude sont importantes lors du transport. C’est pour cela que les lieux de production doivent être proches des lieux de consommation au risque de rendre le rendement de l’installation moins optimal.
Plusieurs types d’application
- La micro-génération; pour des modules d’une puissance inferieure a 36 kWe.
- La mini cogénération: pour des modules d’une puissance comprise entre 36 et 250 kWe.
Ces modules alimentés au gaz assurent le chauffage et la production d’eau chaude pour les bureaux et logements collectifs.
- Les applications à l’échelle industrielle :
« Cellulose de Pin » est une usine de papetier située à Biganos en Gironde, se sert, pour la fabrication de papier, de bois et de fibres végétales. Les résidus et les branches qui restent constituent une biomasse non utilisée qui se brûle dans une grande chaudière produisant ainsi une vapeur très chaude (plus que 500 °C et à une haute pression (120 bars), qui va servir à produire de l’électricité en faisant tourner un turbo-alternateur.
La cogénération à partir de la biomasse en France :
L’entreprise Veolia dont le but ultime est de développer l’accès aux ressources et de préserver les ressources disponibles et les renouveler, se charge de la production de l’énergie dans les centrales de cogénération de biomasse pour répondre au plus grand nombre de besoins des entreprises, des municipalités et de leurs citoyens par le biais de la combinaison entre production d’électricité et production de chaleur. Les installations de cogénération améliorent le rendement énergétique, diminuent l’impact environnemental.
Mécanisme de fonctionnement:
1-La biomasse provient de plusieurs filières d’approvisionnement (résidus forestiers, résidus agricoles, pailles, sous-produits de l’’industrie comme la sciure, les coupures de bois…)
2-Acheminement de la matière résiduelle par des camions sur des plateformes dédiées ou elle est broyée et criblée pour assurer l’obtention d’un biocombustible (bio fuel) homogène.
3- Stockage de la biomasse dans un sino-tampon (budder silo) pour alimenter régulièrement la centrale.
4-Injection de la biomasse dans un foyer de combustion, où, la chaleur dégagée par la combustion est captée par des tubes remplis d’eau qui tapissent le foyer de la chaudière.
5-L’eau chauffée va être ensuite dirigée vers un ballon dans lequel elle se transforme en vapeur à haute pression, qui est ensuite surchauffée dans les échangeurs à haute température.
6-La vapeur est envoyée vers une turbine dont elle active la rotation. A son tour, la turbine fait tourner un alternateur qui produit de l’électricité.
Cette dernière est utilisée sur place ou livrée au réseaux électriques publics haute tension. A la sortie de la turbine, la chaleur résiduelle de la vapeur est transférée par un échangeur thermique au réseau de chaleur d’une agglomération ou d’une installation industrielle.
Pour aller plus loin :
Sources
énergie, P. and énergie, D., 2022. Qu’est-ce que la cogénération ?. [online] TotalEnergies. Available at: <https://www.totalenergies.fr/particuliers/parlons-energie/dossiers-energie/comprendre-le-marche-de-l-energie/qu-est-ce-que-la-cogeneration?fbclid=IwAR1ytO5p2faRlqBNHVI6skCAdDwdIaEQ3H-ALtwfhcHIeADDAw_qP-O-ffE&gclid=Cj0KCQjwuO6WBhDLARIsAIdeyDLQeu3aJ37WX3wzK8k_YR8ZKVSlBS8rjTR8ymenL4xayBUHgMc05rUaAuLaEALw_wcB> [Accessed 23 July 2022].
Youtube.com. 2022. [online] Available at: <https://www.youtube.com/watch?v=xQexeI27x6g> [Accessed 23 July 2022].
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Planète Énergies. 2022. La cogénération : comment ça marche ?. [online] Available at: <https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/la-cogeneration-comment-ca-marche?utm_source=youtube&utm_medium=video> [Accessed 23 July 2022].
