Conférences et visites Visites bois - énergie Creil et Chantilly (60) Date 15/04/2013 Auteur MD Version 0 Résumé Visites sur site des chaufferies de Creil et Chantilly, le mercredi 10 avril 2013, organisées par le Parc naturel régional de l Oise Pays de France et l interprofession Nord Picardie Bois, dans le cadre de leur mission commune de développement de la filière bois énergie. Chaufferie de Creil Contexte Creil est situé au Nord de Paris, dans l Oise en région Picardie. La chaufferie de Creil appartient à Oise Habitat, qui est propriétaire de l ensemble de ses réseaux. Cette chaufferie a été créée en 1960. Elle fonctionnait à l époque au fioul et au charbon et permettait de chauffer 2800 logements. Avec les deux chocs pétroliers, Oise Habitat décide de développer la géothermie. Fin 1987, un contrat d affermage est établi avec Dalkia, la chaufferie fonctionne alors grâce à la géothermie, au fioul et au charbon. Le fioul est ensuite remplacé par le gaz, et une unité de cogénération de 6 MW est installée. Au début des années 2000, Oise Habitat exprime la volonté de passer au chauffage biomasse avec deux objectifs : l écologie et la réduction des charges. Après l étude des différentes solutions qui leur ont été proposées, Oise Habitat confie la mise en place de la chaufferie bois à Dalkia qui crée une société dédiée, Creil Énergie. Le coût réel de l opération fût de 11 millions d euros. Dalkia a reçu 3 millions d euros de subventions, provenant entre autres de l Ademe et de la région Picardie, et l investissement de Oise Habitat pour cette chaufferie bois fut de 6 millions d euros. Figure 1 : Chaufferie bois de Creil Page 1
Présentation de l installation 2 chaudières bois 3,2 MW 6,8 MW 2 chaudières gaz 9,3 MW 9,3 MW 1 unité de cogénération 6 MW Configuration actuelle de la chaufferie de Creil et puissances associées Mise en service : octobre 2010 Taux de couverture bois : 55 % Besoins thermiques : 75 000 MWh utiles/an 2 chaudières Vyncke : 3,2 et 6,8 MW Plaquettes forestières/bois déchiqueté Silo de stokage : 990 m 3 Autonomie du silo : 72h 17 000 tonnes/an de bois Chaufferie bois : les chiffres clés 7 800 logements raccordés 14 km de réseau enterré 105 sous-stations 1 mois de loyer d'économie depuis la mise en service 3 emplois créés 3 360 tep/an d'économie d'énergie fossile Réduction de l'effet de serre de 7 600 tonnes de CO 2 /an Dauchez Payet Page 2
Quelques données concernant la qualité de l air : Installations Production (MWh) SO 2 (t/an) NOx (t/an) Poussières (t/an) Chaudière gaz 2879 0,02 0,15 0,00 Chaudière charbon 3723 52,80 15,80 2,60 Cogénération 34103 3,20 55,40 5,30 Total 40705 56,02 71,35 7,90 Tableau 1 : Production et rejets de la chaufferie de Creil avant l'installation de la chaufferie bois Installations Production (MWh) SO 2 (t/an) NOx (t/an) Poussières (t/an) Chaudière gaz 8636 0,07 0,44 0,01 Chaudière bois 40192 12,30 24,80 3,10 Cogénération 25910 2,00 22,20 5,90 Total 74738 14,37 47,44 9,01 Tableau 2 : Production et rejets de la chaufferie de Creil après l installation de la chaufferie bois Dauchez Payet Page 3
L enjeu actuel pour Oise Habitat, comme pour l ensemble des installations de chauffage au bois, est d avoir une filière d approvisionnement stabilisée. En effet, l objectif écologique de la démarche est remis en cause si le bois utilisé est produit au-delà du cadre régional. Le bois brûlé dans cette chaufferie est produit dans un rayon de 60 km autour de Creil. La plateforme de stockage de ce bois se trouve à Beauvais. Le site de Creil est situé au bord de la nationale contournant la ville, ce qui facilite l approvisionnement en provenance de Beauvais, réalisé avec des camions contenant 90 m 3 de bois. Ceci est un avantage important compte tenu de l autonomie de seulement 72h du silo. Description de la chaufferie bois Le bois est stocké dans un silo de 990 m 3, faisant 10m de profondeur. Le bois brûlé est constitué à environ 50% de plaquettes forestières et 50% de déchets bois valorisés. Le silo possède des vis de centrage qui permettent d étaler le tas de bois et d éviter les débordements en fin de remplissage. Figure 2 : Stockage du bois Figure 3 : Vis de centrage du silo de stockage Le bois présente un taux d humidité moyen sur l année de 30 à 40%, le maximum imposé étant 55%. Un appareil au niveau du silo permet de mesurer ce taux. Le taux d humidité dépend de la provenance du bois. Le bois provenant des palettes par exemple possède généralement un taux d humidité plus bas, mais celui-ci dépend également beaucoup des conditions météorologiques. Des problèmes de calibrage du bois peuvent se présenter. En fonction de leur provenance, les plaquettes peuvent être de différentes tailles. La taille moyenne doit être celle d un pouce environ. Cependant, une grande chaufferie comme celle-ci est plus souple au niveau du calibrage. A l aide d un système de vérins, le bois est ensuite déposé sur un tapis roulant l amenant jusqu à l entrée de la chaudière. Au début du cheminement du bois, des aimants sont positionnés au-dessus des tapis afin de récupérer les clous des palettes déchiquetées. Dauchez Payet Page 4
Figure 4 : Ensemble de vérins Figure 5 : Ensemble de vérins qui amènent progressivement le bois sur le tapis roulant se trouvant sous la grille Le bois en amené au-dessus de la chaudière grâce au tapis roulant, pour y être ensuite brûlé. Un bac d eau se trouve en dessous de la chaudière et permet de récupérer les cendres qui tombent et de les refroidir. L air chaud passe ensuite dans 3 filtres différents afin d éliminer les poussières fines avant de le rejeter. L eau chauffée à l aide de l échangeur à l intérieur de la chaudière est injectée dans le réseau à l aide d une série de pompes. Tapis roulant Chaudière Figure 6 : Une des deux chaudières à bois de Creil Dauchez Payet Page 5
Figure 7 : Chaudière bois Figure 8 : Un des trois filtres de l air chaud Figure 9 : Vue sur l'intérieur de la chaudière bois Dauchez Payet Page 6
Cogénération Le principe de la cogénération est la production couplée de chaleur et d électricité. L unité installée sur le site de Creil présente 3 moteurs à gaz, dont l électricité est revendue à EDF. Cette unité représente 5 MW électriques et 6 MW thermiques. L énergie thermique est récupérée à trois endroits différents : au niveau de l huile, du moteur et des fumées. Le rendement électrique du moteur est d environ 41-43%, et le rendement de l ensemble, c est-à-dire électrique et thermique, est de 80 à 85%. Cette unité fonctionne pendant 5 mois par an, du 1 er novembre au 1 er avril. En effet, EDF impose un fonctionnement 24h/24 de l unité, donc en dehors des 5 mois d hiver, où la demande est plus importante et où l électricité est rachetée plus cher, il n est pas rentable de la faire fonctionner. En hiver la priorité d exploitation est la suivante : cogénération, puis chaufferie bois, puis appoint au gaz. En été la chaufferie bois devient donc la priorité, avec l appoint gaz si nécessaire. Figure 10 : Unité de cogénération de Creil Figure 11 : Un des 3 moteurs à gaz de l'unité de cogénération Figure 12 : Partie supérieure de l'unité de cogénération comprenant les échangeurs de chaleur La mise en place de l unité de cogénération et de la chaufferie bois a permis de réduire le prix du chauffage pour les habitants. Le prochain objectif est de diminuer les consommations avec l isolation des façades des bâtiments. Dauchez Payet Page 7
Chaufferie de Chantilly Contexte La seconde visite eut lieu à Chantilly, dans les locaux de France Galop. La chaudière installée est une chaudière à granulés, permettant de chauffer un bâtiment de bureaux et un logement de fonction de France Galop, représentant une surface de 600 m². Cette chaudière a été mise en service en 2009, pour un investissement de 24 220 HT. La chaudière précédente était une ancienne chaudière bois/charbon convertie en chaudière fioul avec un brûleur. Elle tombait régulièrement en panne, et son ancienneté impliquait des réparations importantes ou son changement. C est pourquoi France Galop a étudié les différentes solutions possibles pour le remplacement de la chaudière. La solution de chaudière à bois déchiqueté a été évoquée mais abandonnée à cause des nombreuses contraintes qu elle présentait en comparaison avec une chaudière à granulés. Le stockage nécessaire est 5 à 6 fois plus important que pour les granulés, une chaufferie dédiée aurait été nécessaire, la voierie aurait dû être refaite, la livraison aurait été difficile car l accès par camion benne n est pas aisé. La solution de chaudière à granulés de bois a donc été retenue puisqu elle nécessite un stockage plus petit et permettait d utiliser la chaufferie existante. L utilisation de la cave existante a tout de même été une contrainte technique. Il a en effet fallu faire passer la chaudière à travers la porte existante et descendre les escaliers. Granulés de bois Bois déchiqueté Production par tonne 4600-5000 kwh/tonne 3000-3500 kwh/tonne 200 à 230 /tonne pour France Galop selon le tonnage acheté Prix par tonne 130 /tonne 250-260 /tonne pour un particulier Tableau 3 : Comparaison entre les granulés de bois et le bois déchiqueté Description de l installation La chaudière installée est de la marque Ökofen, de puissance 48 kw. Le stockage est fait avec un silo de 16 m 3, représentant 10 tonnes, équipé d une vis sans fin. La livraison des granulés est effectuée à l aide d un camion souffleur. Le silo est entièrement fait en bois, avec des plans inclinés ventilés pour la partie inférieure afin d éviter la condensation de l humidité remontant du sol. Un système d aspiration permet d introduire les granulés dans la chaudière depuis le silo. Cette aspiration est un cycle d air, deux tuyaux sont donc connectés à la chaudière, un apportant les granulés et l autre évacuant l air. L aspiration est la seule phase de l exploitation pendant laquelle la chaudière émet du bruit gênant. Cette étape a lieu une fois par jour et dure environ 7 minutes. Elle est programmable, il est ainsi possible de choisir le moment de l aspiration pour ne pas déranger les usagers. Dauchez Payet Page 8
Partie droite : Arrivée du combustible Stockage Partie gauche : Corps de chauffe Automate Système de nettoyage Ventilateurs Cendrier extérieur Figure 13 : Chaudière Pellematic d'ökofen, modèle installé dans les locaux de France Galop Les granulés sont allumés par air chaud, soufflé par une buse. Un ventilateur permet d amener l air comburant. Il y a deux arrivées d air à deux niveaux différents de la chaudière, ce qui permet deux combustions et donc un meilleur rendement. Un autre ventilateur permet l extraction des fumées. Une chaudière à granulés nécessite un branchement électrique, mais sa consommation est faible. En effet, la chaudière a une puissance de 375 W hors aspiration (puissance concernant notamment la buse et les ventilateurs), et l aspiration représente une puissance de 1300 W. Cependant, la buse et le système d aspiration ne fonctionnent que ponctuellement. Le taux de cendres est 4 à 5 fois moins élevé avec des granulés qu avec des plaquettes. Le cendrier est démontable et doit être vidé, une fois par mois en moyenne. C est la seule opération dont doit se préoccuper l utilisateur. Figure 14 : Chaudière à granulés de France Galop Figure 15 : Cendres générées par la chaudière Une opération de maintenance et d entretien doit avoir lieu une fois par an et coûte environ 250, ramonage compris. Ce type de chaudière permet de gérer l ECS et plusieurs réseaux de chauffage. Dauchez Payet Page 9
Consommations et données économiques France Galop nous a fourni des données permettant de comparer le coût de son chauffage avant et après l installation de la chaudière à granulés. 2006 2007 2008 2009 Litres de fioul 9500 9000 8000 6000 Coût 4731 4635 4952 2658 Tableau 4 : Consommations du bâtiment avec chauffage au fioul 2009 2010 2011 2012 Tonnes de granulés 8 21 20 16 Coût 1843 5005 4807 3600 Tableau 5 : Consommations du bâtiment avec chauffage au bois La comparaison n est pas immédiate, puisque le prix du fioul a augmenté ces dernières années. France Galop continue de chauffer ses autres bâtiments de bureaux au fioul. Pour l année 2012, le fioul acheté pour ce bâtiment revenait à 0,86 le litre. En considérant ce prix, l économie réalisée avec la chaudière à granulés est intéressante. Entre 2011 et 2012, on observe une diminution du nombre de tonnes de granulés consommées. Cette baisse de consommation est due à la mise en place d un thermostat d ambiance et à sa bonne utilisation par les usagers du bâtiment. Pour l année 2013, France Galop pense consommer un peu plus avec la chaudière bois. En effet, même si des travaux d isolation ont été effectués, l hiver a été plus long et plus dur en ce début d année. France Galop prévoit d installer deux nouvelles chaudières à granulés pour chauffer les autres bâtiments de bureaux, actuellement chauffés au fioul. Dauchez Payet Page 10