«Comment concilier bois-énergie et biodiversité en forêt»

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1 Forum WSL Suisse Romande, 19 avril 2016 «Comment concilier bois-énergie et biodiversité en forêt» Open Space 5 : Différentes formes de bois énergie : quels sont leurs impacts sur l environnement? Johanna Beck, spécialiste bois-énergie, énergie et environnement, Enviro-bois Pendant l Open Space, les thèmes suivants ont été présentés. Une petite discussion a suivi chaque thème. Les questions, remarques, suggestions et apports sont mentionnés à la hauteur des chapitres concernés. - Les combustibles bois et leurs caractéristiques - Les impacts sur l environnement de la valorisation du bois-énergie - Evolution des prix et les tendances actuelles 1. Les combustibles bois et leurs caractéristiques Les combustibles bois-énergie utilisés dans les chaudières conventionnelles sont constitués de bois à l état naturel, de provenance locale. Le bois usagé (contenant des peintures, solvants, etc.), provenant en général de la démolition, doit être incinéré dans des chaudières spéciales. Les bûches Les plaquettes Les pellets (= granulés) Bois en morceaux sous formes des rondins ou quartiers, combustible le plus utilisé Petits morceaux de bois, produits par déchiquetage à l aide d une machine munie de couteaux Les pellets se présentent sous forme de petits cylindres calibrés. Ils sont fabriqués à partir de sciure et de copeaux de bois séchés puis pressés

2 Exploitation des forêts = bois à l état naturel Bûches Plaquettes Industries de transformation du bois (scieries, menuiseries) Copeaux Écorces Pellets Construction, meubles, palettes (bois traité) Déchets de bois (bois pollué) Combustion en chauffage privé, réseau de chauffage à distance. Incinération dans des installations spéciales, avec valorisation de la chaleur produite. Illustration 1 : Résumé de la filière de fabrication des combustibles bois (J. Beck, Enviro-bois, 2010). Tableau 1 : Avantages et inconvénients des combustibles bois («Bois-énergie, guide technique», Formation 2010, Service des Forêts, de la Faune et de la Nature du canton de Vaud). Combustibles Avantages Inconvénients Bûches produites entièrement dans la région peu d énergie grise nécessaire à la transformation peu coûteuses demandent de la place pour le stockage chargement manuel de la chaudière entretien important de la chaudière dégagent une quantité importante de particules fines lors de la combustion Plaquettes ou copeaux Granulés ou pellets produits entièrement dans la région peu d énergie grise nécessaire à la transformation chaudière automatique chaudière automatique densité énergétique élevée, place nécessaire au stockage moindre chargement automatique caractéristiques homogènes humidité faible pouvoir calorifique constant et élevé possibilité de travailler avec de faibles puissances pouvoir calorifique moins constant que pour les granulés demandent de la place pour le stockage absorbent rapidement l humidité peuvent gonfler et se désagréger risque accru de scorification leur production nécessite transformation (énergie grise) Les écorces directement utilisables sans transformation Humidité importante Ne sont utilisées que dans des grandes chaufferies (P > 1 MW)

3 Idées exprimées par les participants : combustibles, provenance, énergie grise Le bois est une ressource locale ; l avantage du bois est qu il est produit et consommé au même endroit. Doit permettre de développer l économie locale. Avec la mondialisation croissante du commerce, quelles garanties avons-nous que le boisénergie que nous achetons provient de la région, de la Suisse? Une labellisation serait opportune, afin d assurer la provenance locale du bois et sa qualité. Les prix des combustibles suisses ne sont pas compétitifs avec les prix des combustibles importés Concernant l énergie grise du bois, notamment celle due à son transport si combustible non local : existe-t-il un outil de calcul de l énergie grise? Des analyses de cycle de vie ont-elles été effectuées? Il faudrait définir les limites du système : à partir de quelle distance de provenance est-ce écologiquement avantageux de faire venir le bois-énergie? Information : il existe un autre combustible bois, les pellets torréfiés (traités thermochimiquement). Ce combustible possède des caractéristiques avantageuses, comme un pouvoir calorifique plus élevé que les pellets classiques, une résistance à l humidité élevée, autres (pour plus d informations à ce sujet, voir Une installation de chauffage aux pellets torréfiés est prévue à Orbe. Caractéristiques des combustibles bois La qualité du bois-énergie est décrite par sa teneur en eau, sa densité apparente, son pouvoir calorifique et son contenu énergétique. a. Teneur en eau et humidité du bois Caractéristique dominante des combustibles bois! Un bois totalement sec est appelé «anhydre». La présence d eau dans le bois influence la densité apparente du bois, son pourvoir calorifique ainsi que son contenu énergétique. Elle a donc un rôle important à jouer lors de la combustion. Deux grandeurs, exprimées en pourcentages, sont utilisées pour indiquer la quantité d'eau présente dans un bois, à ne pas confondre : L'humidité du bois (u) : part d eau contenue dans le bois rapportée à la masse anhydre, donnée en % de la masse de bois sec et calculée par la différence entre poids frais et poids anhydre : u = (m eau /m bois anhydre ) * La teneur en eau du bois (x) : part d eau contenue dans le bois rapportée à la masse humide, et calculée selon la formule : x = (m eau /m bois humide ) * 100

4 Illustration 2 : Décroissance du PCI (h) en fonction de l humidité brute («Contenu énergétiques des plaquettes de bois-énergie produites à Jussy (GE)», J. Beck 2007). On rencontre trois types de plaquettes de bois-énergie en fonction de leur humidité : - Les plaquettes vertes, issues directement de la forêt, non séchées, qui présentent une teneur en eau comprise entre 40 et 50%, - Les plaquettes sèches, séchées à l air, qui présentent une teneur en eau comprise entre 18 et 24%, - Les plaquettes «de qualité», qui présentent une teneur en eau inférieure à 18%. b. La densité apparente La densité apparente des combustibles bois dépend notamment de la ou des essences constituantes, ainsi que de leur humidité brute. L essence influence la densité apparente par sa masse volumique propre. A l état anhydre, les feuillus ont une masse volumique plus importante que les résineux. Tableau 2 : Masse volumique anhydre de différentes essences ( 2006, ITEBE 2004). Essence Masse volumique anhydre [g/m 3 (a)] Acacia Aulne Chêne Epicéa Frêne Hêtre Pin sylvestre c. Le pouvoir calorifique

5 Le pouvoir calorifique représente la quantité de chaleur dégagée par le bois-énergie lors de la combustion. Il se mesure en MJ/kg ou en kwh/kg. Sont différenciés les pouvoirs calorifiques supérieur (PCS) et inférieur (PCI). Le PCS se mesure par calorimétrie (en conditions spéciales de laboratoire) lors de la combustion de matière anhydre, alors que le PCI représente la chaleur dégagée par un combustible humide dans une chaudière. Le PCI découle donc du PCS. Il est plus représentatif de la combustion du bois-énergie utilisé pour la production de chaleur. Il se calcule ainsi : PCI [MJ/kg] = PCS - Chaleur latente d évaporation Illustration 3 : Pouvoirs calorifiques inférieurs de différents combustibles («Bois-énergie, guide technique», Formation 2010, Service des Forêts, de la Faune et de la Nature du canton de Vaud). d. Le contenu énergétique Le contenu énergétique d un volume de bois-énergie se mesure en [MJ/m 3 ] ou en [kwh/m 3 ]. Il dépend directement du pouvoir calorifique, et donc de l humidité du bois. CE [kwh/m 3 ] = Densité apparente [kg/m 3 ] * PCI [kwh/kg] Combustibles Volumes de stockage [m 3 ] Teneur en eau [%] Densité apparente [kg/m 3 ] Pouvoir calorifique [kwh/kg] Contenu énergétique [kwh/m 3 ] Mazout Bûches Plaquettes vertes mixtes Plaquettes mixtes séchées sous toit Pellets > Tableau 3 : Résumé des caractéristiques des différents combustibles (J. Beck, Enviro-bois, 2016).

6 2. Impact du bois-énergie sur l environnement et la santé (CO 2, énergie grise et poussières fines) a. Emissions de CO 2 - Pour croître, un arbre a besoin de CO 2, absorbé dans l atmosphère. - Lors de sa décomposition naturelle ou de sa combustion, ce CO 2 est relâché. - Lors de sa mort, l arbre libère autant de CO 2 dans l atmosphère qu il en a absorbé durant sa vie : bilan CO 2 neutre! - Le cycle de vie d un arbre est à l échelle humaine -> Energie renouvelable! - La forêt joue un rôle de puits de CO 2. CO 2 dans les bâtiments. - La construction bois permet de stocker du - Chaque année, la forêt suisse absorbe environ le 10% des émissions de CO 2 du pays, soit environ 4 mio. de tonnes. b. Energie grise du bois-énergie Energie grise = énergie contenue dans la matière Dans le cas du bois-énergie, l énergie grise représente l énergie qui aura été nécessaire à la préparation, au stockage, à l emballage et au transport du combustible bois. Attention : - toute consommation d énergie signifie émissions de CO 2! - concernant l exploitation des formes non conventionnelles de pétroles comme les sables bitumineux ou les gaz de schiste, il semble qu il faille actuellement plus d énergie pour extraire une certaine quantité de combustible que la quantité d énergie que ce dernier délivrera en temps voulu [% ] Illustration 4 : Energie grise en % de l énergie finale contenue dans divers combustibles, chiffres de 2007 («Bois-énergie, guide technique», Formation 2010, Service des Forêts, de la Faune et de la Nature du canton de Vaud). Bûches Plaquettes Pellets Gaz (méthane) Mazout

7 c. Emissions dues à la combustion du bois Le désavantage du bois : émissions de poussières fines! A savoir que les nouvelles installations n émettent presque plus de suie (carbone organique et carbone élémentaire) et de goudron, particules les plus nocives (PM10). Il faut tout de même savoir que la combustion du bois émet PLUS d oxydes d azote, de monoxydes de carbone et de poussières que les combustibles conventionnels, mais MOINS d oxydes de soufre, de métaux lourds et de composés organiques volatiles que ces derniers. Lors de la combustion du bois, il y a les émissions évitables (optimisation de la combustion) et les émissions inévitables. Emissions évitables ou réductibles : - CO : gaz toxique (troubles cardiaques et du système nerveux), produit si manque d oxygène et température de combustion trop faible. - HC (hydrocarbures) : certains HC sont cancérigènes, produits lors d une mauvaise combustion. Précurseurs à la formation d ozone. - Poussières fines : les poussières inférieurs à 10 microns, appelée PM10, sont nuisibles pour la santé car elles pénètrent dans les poumons et les voies respiratoires. Elles sont cancérigènes. Nuisibles également pour la végétation. Leur émission peut être réduite de 50 à 80% par optimisation de la combustion, ou grâce à des systèmes de dépoussiérage. Les chaudières modernes labélisées Energie-bois Suisse émettent très peu de particules. Emissions inévitables : - CO 2, et H 2 O, - NO X (oxydes d azote) : proviennent de l azote constitutif du bois. Gaz précurseurs de l ozone et autres gaz polluants. - SO 2 : gaz toxique pour les humains et les plantes. Précurseur des pluies acides. Base légales pour diminuer les émissions de polluants : - Depuis 2008, pour chaudières dont la P < 350 kw : exigences de conformité aux normes européennes pour les PM10, - Pour les chaudières de P > 70 kw : renforcement des valeurs limites d émissions jusqu en 2015 (mesure n 5 de l OPair), VD : soumises à autorisation cantonale, - Encouragement des systèmes d épuration des fumées, - Dans le canton de Vaud, instauration de zones à immissions excessives, où les chauffages à bois doivent répondre à des exigences particulières (RIE type 1 : toutes les chaudières doivent être munies d un filtre à particules, RIE type 2 : les chaudières de puissance > 70 kw doivent être munies d un filtre à particules.

8 Illustration 5 : RIE de type 1 de la région lausannoise ( /energie/chauffage/chauffage-a-bois/ ) Idées exprimées par les participants : émissions dues à la combustion du bois Le désavantage du bois que sont les émissions de particules nocives ne doit pas être caché <- Le sujet est connu et des lois existent pour minimiser les émissions. Entre autre, les montants des subventions au bois-énergie dépendent de la présence de filtre sur les installations. Il ne faut pas diaboliser le bois en tant qu émetteur de particules nocives. En effet, il a été démontré en ville de Genève que la principale source de poussières et autres particules est le trafic (notamment le freinage des voitures, camions et trains). Comme personne n ose s attaquer à la mobilité, il est plus facile de restreindre le bois, notamment en ville, même si ses émissions sont moindres 3. Coûts de production et tendances du marché des combustibles Chaque année, la forêt suisse produit environ 10 mio. de m 3 de bois. Le potentiel d exploitation est de 7.5 moi. de m 3, mais seuls 5 mio. de m 3 sont exploités. Sur le canton de Vaud, 625'000 m 3 /an seraient théoriquement disponibles. Tenant compte de l accessibilité et du maintien de la biodiversité, seuls 75 % sont durablement disponibles. S ajoutent à cela, dans le canton de Vaud toujours, une possibilité de décapitalisation du matériel sur pied importante jusqu en environ (potentiel réel d exploitation jusqu à cette date de 765'000 m 3 /an). L exploitation du bois, bon pour l économie locale : du point de vue économique, une étude menée par Energie-bois Suisse en 2008 montre que pour 1 MW de puissance installée, 2.3 postes de travail régionaux sont créés, ainsi que 5.3 postes de travail au niveau national. 2.4 emplois sont perdus au niveau mondial. a. Coûts de production et coût des combustibles Pour que la valorisation du bois soit intéressante, il faut que son exploitation soit rentable. Les questions ci-dessous doivent alors être considérées, car la méthode choisie détermine à 60-80% les coûts de la récolte.

9 Illustration 6 : Facteurs à considérer pour une exploitation forestière optimale («Bois-énergie, guide technique», Formation 2010, Service des Forêts, de la Faune et de la Nature du canton de Vaud). - Bûches en forêt vendues en stères : 80 frs/stère -> pas rentable (préparation des stères et dépôt en forêt) - Bûches vendues en magasin : 150 frs/stère -> pas très rentable non plus (préparation des stères, séchage, stockage, transport) - Concernant les plaquettes, leur coût de production varie selon leur filière de provenance (avec ou sans stockage/séchage). Concernant les plaquettes vertes, leur coût est compris entre 25 et 45 frs/m 3 selon leur essence (résineux ou feuillus notamment), et concernant les plaquettes sèches entre 30 et 50 frs/m 3. Cela revient à un prix du kwh compris entre 5 et 6 cts et entre 6 et 7 cts. Voir illustration 7. - Vu les transformations supplémentaires nécessaires, les pellets sont un peu plus chers, à 8 cts/kwh environ. Il est intéressant de noter que leur prix est stable depuis plusieurs années. Illustration 7 : Evolution des prix des pellets comparativement à celui du mazout et du gaz entre 2008 et 2015 (

10 Illustration 8 : Prix des plaquettes 2015 (La Forêt n 11, 2015). b. Tendances du bois-énergie en Suisse (Source : «Schweizerische Holzenergiestatistik 2014», OFEN, septembre 2015) : 603'000 installations de chauffage au bois, pour une P installée de 10 GW. 13% de moins qu en Surtout dû à la diminution des petites installations de chauffage individuel et de petits immeubles (> 50 kw). 1.6 % par rapport à : La puissance installée à également baissé de 37 MW relativement à Dû à la diminution de la P des chauffages d immeubles : augmentation de la P installée des chauffages automatiques de P > 50 kw, MW ou 6% : baisse de la vente de bois due à une T clémente. 4.6 mio. de m 3 vendus. Dont 61% de bois de forêt (bûches, plaquettes?), 18% de résidus de bois (?), 9 % de pellets et 12% de bois de récupération : 29.7 PJ d énergie a été produite grâce au bois.

11 De manière générale, on observe une tendance à la disparition des poêles à bûches et des petites chaudières pour maisons individuelles et immeubles au profit de plus grandes installations (chauffages pour grands bâtiments, réseaux de chauffage à distance de quartier ou communaux). La puissance installée en Suisse a diminué ces dernières années, mais la quantité d énergie délivrée a augmenté. Cela montrerait une amélioration de l efficacité des systèmes de chauffage. Le combustible bois le plus utilisé est les plaquettes. Les cantons de Bern et de Zurich sont les champions de la valorisation du bois-énergie. Voir les illustrations suivantes.

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