Définition
La cogénération (ou
production combinée chaleur/force) recouvre un ensemble de techniques
de production délivrant de façon simultanée de l'énergie
thermique et de l'énergie mécanique, cette dernière
étant le plus souvent utilisée pour produire de l'électricité
par couplage à un alternateur.
La taille de ces systèmes
est extrêmement variable : de quelques dizaines de kW à plusieurs
centaines de MW de puissance.
La cogénération et ses techniques
On peut distinguer trois grandes
familles d'installations :
· Les turbines
à vapeur, utilisant n'importe quel type de combustible en chaudière;
· Les
turbines à gaz, dont les progrès récents ont vu
les rendements électriques dépasser 30% en versions aérodérivatives
et industrielles et atteindre 40% avec injection d'eau ou de vapeur;
· Les
moteurs à combustion interne, fonctionnant soit au gaz ou au
fuel domestique et plus récemment au fuel lourd.
Le choix de la technique adaptée
dépend principalement de la puissance électrique à
mettre en oeuvre, de la nature des besoins thermiques (eau chaude, vapeur…),
du rapport des puissances thermiques et électriques fournies par
l'installation. En fonctionnement, ce rapport doit être le plus fréquemment
possible à son nominal pour assurer une bonne rentabilité.
TAILLES D'APPLICATION PRIVILEGIEES
Applications
La cogénération concerne
les sites où une consommation d'électricité, de chaleur
ou de froid est nécessaire conjointement, tels que :
· Les sites consommateurs d'énergie
thermique où il est recherché un secours électrique
partiel ou total;
· Les industries
dont le process nécessite des besoins thermiques sous forme d'eau
chaude, de vapeur, d'air chaud;
· Le secteur hospitalier,
les centres administratifs ou commerciaux;
· Les réseaux
de chaleur, les usines d'incinération…
LES AVANTAGES
La cogénération permet de :
· Réduire
de façon importante sa facture énergétique.
· Diminuer
grâce à l'efficience du système, sa sensibilité
aux évolutions des coûts énergétiques;
· Disposer
d'une puissance électrique de base pour ses usages prioritaires
lors d'incidents sur le réseau public de distribution.
· Assurer
une fourniture électrique de base de haute qualité.
· Contribuer,
grâce au rendement global, à limiter l'utilisation de combustibles
primaires.
· Préserver
ainsi la qualité de l'environnement (pollution de l'air réduite).
|
suite:
LE MOTEUR THERMIQUE
Principe
Un moteur à pistons et
à combustion interne fournit de l'énergie mécanique.
Ce moteur fonctionne généralement au fuel domestique ou au
gaz. L'énergie mécanique disponible sur l'arbre de sortie
est soit utilisée directement en entraînement de machine tournante
(compresseurs, soufflantes,…), soit convertie en énergie électrique
par un alternateur couplé au réseau. Le maintien en température
du bloc moteur et de l'huile nécessite un ou plusieurs circuits
de refroidissement sur lesquels s'effectue une première récupération
à environ 90°C. Un complément d'énergie thermique
est obtenu sur les gaz d'échappement.
Les domaines d'applications
Le niveau de température
de la chaleur récupérée favorise les applications
thermiques à eau chaude (chauffage, réseau d'eau surchauffée…)
au détriment de la vapeur. Le moteur thermique conserve des performances
intéressantes sur une plage variant de 50 à 100 % de sa charge
électrique et reste très peu sensible aux conditions climatiques
extérieures. Son utilisation comme secours électrique partiel
ou total peut être raisonnablement envisagé.
Le produit est généralement
bien adapté aux secteurs tertiaires (hôpitaux, centres administratifs,
centres commerciaux,…) et industriels (électronique, laboratoires,
alimentaire,…).
Références
w CIAL
à Strasbourg (67) (Banque).
Pompe à chaleur à
moteur gaz (70 kW) avec récupération sur carter et gaz d'échappement
associée à un stockage de froid.
w FORGEVAL
à Valenciennes (59) (Forge)
Cogénération de
chaleur et d'air comprimé au gaz naturel (moteur thermique de 58
kW couplé à un compresseur produisant 540 m3/h à 7
bar) avec récupération sur circuit d'huile compresseur, refroidissement
et gaz d'échappement.
Coûts indicatifs incluant : moteur,
alternateur, couplage aux réseaux, système de récupération
de chaleur, génie civil et montage.
Coûts définis en fonction du
prix du combustible et du rendement électrique (moteur plus alternateur),
maintenance incluse, hors amortissement et frais financiers.
Les temps de retour des installations optimisées
évoluent entre 3 et 7 ans. Le secours électrique total allonge
le temps de retour.
LES AVANTAGES
· Bien adapté
au secours électrique
· Souplesse de
fonctionnement.
· Disponibles
pour de petites puissances.
· Accepte des
mises en route fréquentes
· Réduction
des émissions polluantes possible par contrôle de la combustion
et catalyseur.
p.17
|
