CHAUFFAGE ET PETITE COGÉNÉRATION

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1 CHAUFFAGE ET PETITE COGÉNÉRATION Marion Denninger Groupe Eyrolles, 2012, ISBN :

2 Sommaire Remerciements... 1 Avant-propos... 2 Introduction... 5 Chapitre 1 Principe et intérêts de la cogénération... 6 Association de deux énergies... 6 Chaleur et électricité : différences... 7 Énergie et performance... 8 Profil des besoins énergétiques... 9 Décentralisation de la production d électricité Quelles contraintes? L équilibre production/besoins Rentabilité financière Chapitre 2 Particularités de la micro-cogénération Gamme de puissance Adéquation à la demande Dimensionnement Installation individuelle Projet collectif Site isolé III

3 CHAUFFAGE ET PETITE COGÉNÉRATION Chapitre 3 Notions énergétiques Thermique Puissance d un appareil Énergie restituée Déperditions thermiques Données climatiques Température de référence DJU Calculs thermiques Exemple Consommation d énergie primaire Électricité Rendement d un cogénérateur Chapitre 4 Les différentes technologies des micro-cogénérateurs Moteurs à combustion interne Moteurs à combustion externe Les moteurs Stirling Les turbines à vapeur Les micro-turbines Les piles à combustibles Les capteurs solaires hybrides Chapitre 5 Applications de la micro-cogénération L habitat Tertiaire et petites industries Immeubles de bureaux Hôtellerie, maisons de retraite IV

4 SOMMAIRE Enseignement Piscines, centres de loisirs Commerces Hôpitaux, cliniques Petites industries L agriculture Les serres Les élevages Chapitre 6 Cogénération et énergies renouvelables Biomasse Gazogène Exemple d installation Biogaz Huile végétale Solaire Les centrales à tour Les collecteurs cylindro-paraboliques Les collecteurs paraboliques (Dish concentrator) Chapitre 7 Installation Logement individuel Taille des systèmes Raccordements Exemple Petit collectif Dimensionnement Site isolé V

5 CHAUFFAGE ET PETITE COGÉNÉRATION Chapitre 8 Contrat de vente de l électricité Réglementation Démarches administratives Déclaration d exploiter Certificat ouvrant droit à l obligation d achat Démarches auprès d ERDF Dossier de demande de raccordement Onglet Producteur Onglet Mandataire : le cas échéant Onglet Devis/Facturation Onglet Site de production Onglet Spécification production Onglet Protection et Onduleur Onglet Finalisation Contrat de raccordement, d accès et d exploitation (CRAE) Proposition de raccordement (PDR) Démarches auprès d EDF OA Tarif de l électricité Chapitre 9 Bilans Bilan financier Bilan économique Bilan environnemental Chapitre 10 Conclusions Chapitre 11 Annexes Liste de DJU avec une température seuil de 18 C Carte des températures de base VI

6 SOMMAIRE Liste des DREAL Liste des agences ERDF Modèle de déclaration d exploiter Modèle de demande de CODOA Mandat spécial de représentation Modèle de contrat d achat Conditions particulières Chapitre 12 Glossaire Chapitre 13 Fabricants de matériels Sources et sites Internet Index VII

7 Avant-propos Dans le contexte mondial actuel, la maîtrise de l énergie est une préoccupation majeure. D une part, les besoins des populations croissent continuellement. L énergie électrique est de plus en plus nécessaire pour assurer le confort des personnes et le développement économique. D autre part, les États participant au sommet de Kyoto ont établi en 1997 des objectifs de réduction des gaz à effet de serre (GES). Il est indispensable de réduire les émissions de CO 2, responsables en grande partie du réchauffement climatique. Il faut donc dans le même temps limiter la croissance des besoins énergétiques en changeant les habitudes de consommation, en améliorant des processus de fabrication, et en mettant au point des matériels moins consommateurs ou utilisant les énergies renouvelables. La production de CO 2 est principalement due à l utilisation des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) dans les systèmes actuels de production de chaleur et d électricité. Le recours aux énergies renouvelables et le développement de la cogénération, qui valorise au mieux l énergie primaire, sont des solutions à développer conjointement pour réduire l émission de gaz à effet de serre. En France, la production d énergie renouvelable représente environ 15 % de la production énergétique totale. Sur les 19 Mtep (millions de tonnes équivalent pétrole) d origine renouvelable, voici la répartition par filière : 2

8 AVANT-PROPOS Production d énergie renouvelables en France en Mtep 2,1 1,3 0,46 0,49 5,6 0,28 0,15 0,11 0,044 0,003 8,7 Bois énergie Hydraulique Agrocarburants Déchets urbains renouvelables Éolien Pompes à chaleur Biogaz Résidus de récolte Géothermie Solaire thermique Solaire photovoltaïque L énergie solaire est disponible, gratuite et non polluante (hormis l énergie grise utilisée pour la réalisation des équipements et le recyclage, comme pour tout équipement). Elle est à privilégier, mais représente à l heure actuelle une part infime des besoins. La biomasse est l énergie de chauffage de 4 % de la population française. La grande hydroélectricité (centrale de plusieurs MW de puissance) est déjà largement répandue en France mais la petite hydroélectricité est freinée par des démarches administratives assez lourdes. L éolien et les agrocarburants ont eu une croissance importante ces dernières années. Les autres énergies sont encore considérées comme des niches. Suite aux accords internationaux, les énergies renouvelables devront représenter 20 % de l énergie totale en Cette amélioration encourageante ne peut suffire à résoudre le problème des besoins croissants. Parmi les solutions technologiques possibles pour réduire les consommations, la cogénération se place au premier rang. 3

9 CHAUFFAGE ET PETITE COGÉNÉRATION Cet ouvrage se propose de familiariser le lecteur avec la cogénération et d apporter un éclairage sur le développement passé et futur de cette technologie, à l échelle du particulier. Il nous paraît important de rendre la cogénération plus usuelle, malgré ses aspects complexes. De l avis de tous, les systèmes de cogénération sont appelés à connaître un fort développement dans les années qui viennent. 4