La Cogénération bois en France
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- Angèline Monette
- il y a 6 ans
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1 La Cogénération bois en France Ademe Haute Normandie Biomasse Normandie Mathieu FLEURY
2 Biomasse Normandie Une association de recherche et développement Une triple mission : LA VALORISATION ENERGETIQUE ET AGRONOMIQUE DE LA BIOMASSE Extrait des statuts : " conduite des travaux de recherche / développement et d'actions de conseil et d'appui " 1 BOIS- ENERGIE 2 DECHETS ORGANIQUES 3 COMMUNICATION Au carrefour de l énergie, de l environnement et du développement local 2
3 Le contexte Le développement en Europe La France est bien placée en valeur absolue, ramenée au nombre d habitants lebilanestmoinsflatteur: Tep/habitant Finlande 1,391 Suède 0,867 Autriche 0,555 France 0,142 Une production d électricité à partir de bois 10 fois moins importante en France qu en Allemagne qui privilégie l installation de cogénérations de petite puissance (250 installations dont plus de la moitiéentre0,5et5mwél) En France, ¾ des consommations liées au chauffage domestique, 23 % dans l industrie et 3 % pour les chaufferies collectives. 3
4 Des objectifs chiffrés ambitieux Bois individuel / industrie / cogénération bois / chauffage collectif (en ktep/ an) Bois individuel Situation (5,75 Mlgts) Situation fin (7,360 Mlgts) Objectif fin (7,30 Mlgts) Potentiel (9,00 Mlgts) Supplément à réaliser Industrie Cogénération Chauffage collectif Total La cogénération Uneunitédecogénération:5à9ktep/an(3à5Mwélec 15à25MWth) 30à60 unitésde cogénération(3à5mwél)biomasse misesàfeuenfrance touslesansd ici2020 4
5 Illustration Kogeban (16 Mwél) St-Quentin-sur-Isère 5
6 Illustration SAIPOL Grand Couronne (76) St-Quentin-sur-Isère 6
7 Les appels d offre de la CRE Nombre de projets CRE1 CRE2 Biomasse3 Biomasse4 Totaux Fonctionnement Construction Etude Abandonnés Total Taux de mise en service 36% 23% 47% 0% Puissance électrique CRE1 CRE2 Biomasse3 Biomasse Totaux Fonctionnement ,6 106, ,8 Construction , ,1 Etude 0 59,5 96, Abandonnés 146,5 189,8 18, ,2 Total 220,5 364,9 264,6 421 Taux de mise en service 34% 32% 40% 0% Tarif rachat moyen ( HT/Mwélec) P (moyenne fonctionnement) P moyenne Vers des appels d offres annuels ouverts dès 1 MWélec? 7
8 Les tarifs de rachat de l électricité L obligation d achat (< 12 MWé) Untarifd achat27janvier2011: unerémunérationdebasede43,4 /MWhé, des compléments de rémunération liés à l efficacité énergétique (rendement global minimal de 50%) et au combustible utilisé (taux minimal de plaquette forestière ou bocagère de 50%), mais avec un seuil d éligibilité supérieur à 5 Mwé(réductionduseuilà1MWpour les entreprises de la première transformation du bois) pouvant conduire à une rémunération globale de: 130 /MWhépourunrendementglobalde60% 140 /MWhépourunrendementglobalde70% En pratique, une impossibilité de réaliser toute opération de moins de 5 MWé, cantonnée à la rémunération de base, soit moins que celle fixée par l arrêté du 16/04/02 (49 /Mwhé), des projets sont en cours de développement au dessus de 5 Mwél(Bretagne ) 8
9 Les aides au fonctionnement Approche d un cas «moyen» fumées vapeur GWh Bois MWh ( tonnes) Chaudière 23,5 MW Rdt 85 % Turbine 5MW Rdt 95 % vapeur 5 bars Électricité MWh produits Rdt 18,1 % sur énergie entrée chaudière process Pompe Condenseur Chauffage Energie thermique disponible : MWh, valorisée à 85 % : soit MWh vendus et MWh de pertes Électricité MWh consommés eau Collecteur Rendement global : (( ) )/ = 69 % 9
10 Les aides au fonctionnement Approche d un cas «moyen» Tarif rachat élec Tarif vente chaleur 174 /Mwhélec 35,9 HT/MWh utile Produits Vente élec % Vente chaleur % Total Prix achat bois Coût de traitement des cendres Prix achat élec 20 /Mwh PCI 60 /tonne 70 /Mwhélec Financement: Endettement à 70% Amortissement sur 20 ans Empruntsur15ansà7% TRIavantimpôt13,8% TRIaprèsimpôt:10% Charges Achat bois % Achat élec % Personnel, consommables, contrôle réglementaire % Maintenance % Evacuation des cendres % assurance, frais de gestion, provision % Location terrain % sous-total Contribution Economique Territoriale % Excédent Brut d'exploitation Analyse de risque Siprixduboisaugmentede 20 % de charge Si taux de disponibilité baissede3% de manque à gagner (hors pénalité) TRIpassede10%à6,3% Investissement
11 La cogénération bois-énergie Le point de vue du CIBE Un constat : la cible de développement se situe entre 0,5 et 5 Mwélec(AO CRE3 grand nombre de projets et benchmark européen) Un dimensionnement de thermicien en super base d un puits de chaleur 45,0 MWth 40,0 Puissance crête du réseau = 43,0 MWth 35,0 30,0 25,0 Cogénération en superbase sur la saison de chauffe : - puissance thermique = 11,7 MWth - puissance électrique = 3,0 MWé - valorisation de l'énergie thermique produite = 95 % 20,0 15,0 Cogénération en superbase sur l'année : - puissance thermique = 3,0 MWth - puissance électrique = 0,8 MWé - valorisation de l'énergie thermique produite = 85 % 10,0 5,0 0, heures 11
12 La cogénération bois-énergie Le point de vue du CIBE L installation d une unité de cogénération a été étudiée : Dans l industrie, avec des durées moyennes de fonctionnement à équivalentpleinepuissancede5000et8000h/an: de0,5à3mwé:cycleorganiquederankine,permettantd assurerdes besoinsdeprocesseauchaudeetlechauffagedeslocaux; de 3 à 5 MWé : cycle conventionnel de Rankine avec turbine à contrepression permettant d assurer des besoins de process vapeur et le chauffage des locaux. Sur réseau de chaleur, en cycle organique de Rankine de 0,5 à 5MWé,ensuperbasesurlasaisondechauffe(5000h/an)ousur l année(8 000 h/an). Hypothèses: TRIaprèsimpôts10%. Amortissement sur 20 ans. Financementsur15ansà7%. Prixdubois20et25 HT/MwhPCI. 12
13 La cogénération bois-énergie Le point de vue du CIBE Résultats des simulations : 500 /MWhé Coût de l électricité produite à partir de bois sur un réseau de chaleur Cycle organique de Rankine 500 /MWhé Coût de l électricité produite à partir de bois en industrie Cycle organique de Rankine Turbine à vapeur à contrepression /MWhé 180 /MWhé /MWhé 180 /MWhé Process eau chaude + Chauffage des locaux Process vapeur basse pression + Chauffage des locaux 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 MWé 6,0 Réseau de chaleur - Superbase - Saison de chauffe h/an Réseau de chaleur - Superbase - Année h/an Combustible bois à 25 /MWhPCI Combustible bois à 25 /MWhPCI Combustible bois à 20 /MWhPCI Combustible bois à 20 /MWhPCI 0 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 Industrie h/an Industrie h/an Combustible bois à 25 /MWhPCI Combustible bois à 25 /MWhPCI Combustible bois à 20 /MWhPCI Combustible bois à 20 /MWhPCI MWé Pour que la cogénération bois se développe en France, il semble nécessaire de: Ouvrir l éligibilité aux projets inférieurs à 5 Mwélec, Réévaluer le tarif d achat, Indexerletarifd achatsurl évolutionduprixdubois(65à75%descharges d exploitation, les produits étant constitués à hauteur de 58 % par la vente d électricité et 42% pour la chaleur). 13
14 Micro et mini cogénération bois Un développement anecdotique pour le moment et essentiellement à partir de granulés de bois par l intermédiaire d installation ORC (Cycle Organique de Rankine) Nécessité d avoir un puit de chaleur (plusieurs logements, un hôpital, un réseau de chaleur, une entreprise ) Absence de contrat de rachat d électricité pas d intérêt économique Solution pas adaptée à un logement neuf (rapport de 1 à 10 entre la puissance électrique et la puissance thermique), alors que besoins thermiques sont minimisés la production d eau chaude sanitaire devenant prépondérante Solution huile végétale et gaz naturel envisageables pour les bâtiments BEPOS 14
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