Le Bois Energie De la conception à la mise en place d un projet

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1 Le Bois Energie De la conception à la mise en place d un projet Facilitateur Bois-Energie-Entreprises Julien HULOT, Ir - Bureau d études IRCO sprl Présentation du bureau d études IRCO Division de M-Tech Groupe M-Tech (Bruxelles, Gand, Hasselt, Namur, Breda) Constitué d ingénieurs civils et industriels, d ingénieurs agronomes, experts juridiques, conseillers en environnement Domaines d expertises: Législations environnementales Coordinateurs environnementaux A et B Législation ADR Experts juridiques Urbanisme et aménagement du territoire Risques d accidents majeurs Sécurité et énergie 1

2 Les activités du bureau d études IRCO Bureau de conseils et d expertises techniques Expert sol Audit environnemental Agréés en qualité d auteur d étude d incidences : Processus industriels de transformation de matières Gestion des déchets Gestion de l eau Processus industriels relatifs à l énergie Permis liés à l exploitation agricole Permis et autorisations Etudes SEVESO Carte de localisation des installations opérationnelles 2

3 Bois Energie Une solution qui vous concerne Partie I Les filières bois-énergie Les enjeux du bois-énergie La ressource, quantité, qualité, prix Le Bois-Energie Une filière en mouvement: les plaquettes Des bois peu ou mal valorisés Alimentation automatique Stockage de proximité en silo annexé à la chaufferie Chantier de broyage en forêt Stockage et séchage naturel à l air libre ou le plus souvent sous abris Un exemple de réseau collectif en Bourgogne 3

4 Le Bois-Energie Une filière diversifiée : les granulés Bois de sciage Orifices de remplissage et silo de stockage Connexes et sous produits Opérations d affinage, séchage, compaction Chaudière en cours de mise en service Enjeux économiques et sociaux Evolution du prix du kilowattheure depuis 2004 Le 10 juillet kwh fuel = 0, kwh bois pl = 0, kwh bois gr = 0,0034 Bois-énergie : Pétrole : Gaz : Enjeux sociaux (Source: ADEME) 4 à 5 emplois créés pour tep consommées 1,4 emplois créés pour tep consommées 1,2 emplois créés pour tep consommées 4

5 Evolution des prix Pellets/Plaquettes/Mazout/Gaz Le Bois Energie : équivalences Environnement Même quantité d énergie libérée 1000 kwh = 100 litres de mazout = 1 map de plaquettes (30% Humidité) = 220 kg granulés (10% Humidité) «1.000 litres de mazout remplacés par du bois, c est kg de CO2 en moins dans l atmosphère» 5

6 Les combustibles bois : Les Plaquettes de bois ou chips Plaquettes forestières broyats de palettes copeaux sous-produits de l industrie du bois Unité utilisée : MAP = Mètre Cube Apparent = Volume d encombrement d un tas de plaquettes Les combustibles bois : Caractéristiques des plaquettes Humidité = 15 à 50 % Dimensions : de 15 à 150 mm PCI : 2-3,2 4,1 kwh/kg selon le pourcentage d humidité (50% - 30% - 20%) Prix : de 0 à 100 /t ou de 0 à 25 /map Masse volumique : de 150 à 350 kg/m³ 6

7 Qualité des plaquettes - diversité La qualité des combustibles dédiés à un projet est fondamentale Les bois sains => chaufferies «normales» Les plaquettes: Granulométrie et humidité (ex G30 W30 CEN TC 335) Régularité dans la qualité potentiellement plus aléatoire «Autoproduction» possible avec ressources locales Les granulés de bois: Qualité et composition normées (Din +, ÖNorm ) Très grande homogénéité et standardisation de production Production industrielle régionale avec sous produits locaux Les bois de récupération et bois traités => chaufferies adaptées grosse puissance Plaquettes bois A, B Granulés industriels moins «raffinés» Broyats grossiers, sciures, écorces 7

8 Les combustibles bois : Caractéristiques des Pellets Normes de qualité : allemande, autrichienne, charte de qualité (ITEBE), projet de norme européenne, projet d arrêté royal pour la Belgique Humidité = 5 à 10 % Dimensions : de 6 ou 8 mm de diamètre de 10 à 30 mm de long PCI : > 4,6 kwh/kg Prix : de 120 à 240 /t Masse volumique : de 650 à 750 kg/m³ Teneur en cendres : < 0,7 % Tolérance bois de rebut : interdit 1 tonne de pellets = 500 litres de mazout Les Pellets ou granulés de bois : approvisionnement Unité de production de pellets Source : Granubois 8

9 Bois Energie Une solution qui vous concerne Partie II Les technologies de chauffage au bois Les différents appareils alimentés au bois Chaudières Biomasse à alimentation automatique 9

10 Production d électricité : Cogénération biomasse avec production de vapeur - turbine 10

11 La cogénération biomasse petite puissance Le moteur Stirling Le moteur vapeur La gazéification Le screw-type engine Le système ORC La turbine vapeur Bois Energie Une solution qui vous concerne Les appareils alimentés en combustible bois Intégration sur le site 11

12 Les chaudières espace / accessibilité Les chaudières espace / accessibilité 12

13 Le silo de stockage 13

14 Le silo - accessibilité Le silo - accessibilité Conséquences! 14

15 Le silo La conception Le silo La conception Conséquences! 15

16 Les silos la conception Les silos la conception Conséquences! 16

17 Les trappes taille et disposition 3 x 2 mètres utiles = MINIMUM Les trappes taille et disposition 17

18 Bois Energie Une solution qui vous concerne Les appareils alimentés en combustible bois La production centralisée et le réseau de chaleur Les réseaux de chaleur - souple 18

19 Les réseaux de chaleur Quelques règles «empiriques Raccorder les gros consommateurs et des profils variés Une base de minimum 1 kw / mcrt de réseau La densité de raccordement du réseau de chaleur est définie de la façon suivante : Consommation annuelle [MWh/an] Densité = Longueur du réseau [m] Régime [ C] Consommation [MWh] Longueur du circuit [m] 90/ ,15 Densité [MWh/m] Les réseaux de chaleur Plus de 50% des projets bois-énergie publics sont des réseaux de chaleur 70% par rapport aux cas possibles Bâtiments et usages divers: AC, CPAS, hall de sports, ZIP, écoles, maisons de repos, piscines, usagers domestiques, tertiaire, horeca, Rentabilité financière des installations (Max de kwh/kw installé) Performances globales du système (surdimensionnement évité, combinaison de consommateurs à profils variés, environnement, URE ) Gestion technique simplifiée pour le gestionnaire (public) et les consommateurs Gain de place, non remplacement ou non-investissement de matériel 19

20 Bois Energie Une solution qui vous concerne Partie III Pertinence d un investissement bois-énergie Pertinence d un investissement bois-énergie Type de combustible (humidité, granulométrie, % sciures, % écorces, % poussières, polluants ) Détermination des besoins (chaleur, vapeur, électricité, profil des consommations, extension, réseau de chaleur ) Bi-énergie (chaudière existante ou pas, ballon Place disponible (chaudières, silo, hall séchage, réseau ) Émissions Investissement (taille chaudière, réseau, cogénération, taille silo, combustible ) Aides à l investissement 20

21 Détermination des besoins thermiques et électrique Relevé des consommations annuelles, mensuelles Besoins en eau chaude et/ou vapeur Relevé des profils de consommations de chaque bâtiment et du process Nombre de chaudières installées et année d installation circuit de chauffe Présence d une cabine électrique proche Projets d extension, de rénovation Réseau de chaleur Régulation Le concept bi-énergie : couplage avec une autre source d énergie Satisfaction des besoins de base kw thermique 1.400, , ,0 800,0 600,0 400,0 200,0 Le concept bi-énergie : couplage avec une autre source d énergie Récupération chaudière existante Satisfaction des besoins des base Placement - Récupération chaudière d appoint existante - Placement chaudière d appoint Placement ballon tampon - Placement ballon tampon Figure 2 : Profil extrapolé besoins thermiques (totaux) - Ateliers protégés de Beauraing - station Rochefort ,0 Janvier 1 Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre 21

22 Le concept bi-énergie : couplage avec une autre source d énergie kw thermique 1.400, , ,0 800,0 600,0 400,0 200,0 Figure 2 : Profil extrapolé besoins thermiques (totaux) - Ateliers protégés de Beauraing - station Rochefort ,0 Janvier 1 Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre kw thermique Figure 6 : Monotone des besoins thermiques totaux - Réseau à Beauraing Chauffage Chaufferie bois kwth pendant 3702 heures = kwhth/an (87 % du total) heures Dimensionnement couplage et bi-énergie Ce principe technico-économique vise à réduire la puissance du générateur bois à environ 40 à 70 % de la puissance totale nécessaire, tout en assurant un taux de couverture des besoins compris entre 80 et 90 % sur l'ensemble de la saison de chauffe. L appoint est généralement assuré par une chaudière «classique» au gaz ou au mazout. Par sécurité, cet appoint est néanmoins souvent dimensionné pour couvrir au moins 50 % des besoins, voire plus selon le niveau de sécurité souhaité. Ce choix a pour conséquence de réduire les coûts d investissement de la chaudière bois et de lui permettre de fonctionner un maximum de temps dans sa plage de rendement maximal. Gaz Bois 22

23 L hydraulique en chaufferie / en sous-station État des lieux des installations existantes déficientes (circuits, pompes, collecteurs ) Équipements annexes inadaptés (vase d expansion, régulation, sonde, vannes ) Examen des sous-stations (production estivale ECS, raccordements ) Investissements En fonction : Répartition des investissements De la puissance de la chaudière (concept bi-énergie) De la technologie envisagée Des bâtiments à raccorder Du silo (emplacement, génie civil ) Du coût d achat du combustible De la manutention du combustible Source ITEBE

24 Rentrées financières Economie sur prix d achat du combustible Coût d évacuation «déchets» Vente de chaleur Vente de CV Vente d électricité Emissions, taxes CO2 Bois Energie Une solution qui vous concerne Partie VII Exemples de réalisation 24

25 Hôpital neuropsychiatrique à Dave Quelques chiffres Technique Chaudière Köb : 950 kw Chaudière d appoint mazout: 1100 kw Volume utile du silo : 180 m3 (racleurs hydrauliques et vis sans fin) Consommation annuelle en bois : map Consommation résiduelle en mazout : Consommation substituée : litres Remplace 3 chaudières de 1100 kw total et couvre 80% besoins Financier Investissement total : Gros œuvre (66%), chaudière et périph (28%), études (5%) Cash flow annuel : Temps de retour : 7,8 ans Hôpital neuropsychiatrique à Dave 25

26 Ateliers protégés de Beauraing Chaudière Binder de 650 kw et appoint mazout 150 kw Consommation : 254 t/an Mazout substitué : l/an Réduction émission de CO2 : 240 t/an Investissement : Temps de retour : 9 ans Réseau de chaleur de 85 m extension prévue de 75 m Les Ateliers protégés de Beauraing 26

27 D autres projets, d autres chaudières Vyncke 1000 kw Schmid 550 kw Hargassner 100 kw Nolting 420 kw Herz 400 kw KOB 400 kw KOB 120 kw Binder 1200 kw Binder 150 kw Binder 500 kw Mawera 2 x 850 kw Centre Loisirs KWB 2 x 100 kw Recybois 5 MW Mauel Heizomat 200 kw Leonet ETA 130 kw Lotissement Froling 27

28 Solutions multiples pour le silo 28