Cogénération : L efficacité énergétique au service de l industrie 1
SOMMAIRE 1 Cogénération, trigénératio n : définitions 2 Cadre législatif 3 Rentabilité 4 Application gaz naturel 5 Application biogaz 6 Application gaz de torche
Qu est ce que la cogénération? Echappement Chaudière d appoint La cogénération est la production combinée - d électricité Gaz Echangeurs de chaleur Utilisation de la chaleur - de chaleur. Energie électrique Par la combustion interne du gaz naturel, de l énergie mécanique et thermique est générée : - l énergie mécanique est convertie en électricité via l alternateur - l énergie thermique peut être valorisée dans le process industriel sous forme de vapeur, d eau chaude, d air chaud ou même de froid (trigénération) Elle permet de répondre aux besoins électriques et thermiques des clients industriels à partir d une seule et même machine, à faible coût.
Qu est ce que la trigénération? La trigénération est la production combinée - d électricité - de chaleur Gaz Echappement 90 C Chaudière d appoint Groupe à absorption Tour de refroidissement - de froid. JMS 320 Echangeurs de chaleur Réfrigération 70 C Un moteur de 1 MWe permet : - Produire 1,2 MWth de chaleur - Produire 900 kwth de réfrigération (eau glacée à 7degC), et donc réduire la consommation électrique de l usine de ~ 300 kw Energie électrique
Pourquoi la cogénération? Centrale électrique classique Carburant (100%) Electricité (35%) Consommateur final Rendement total : 33.5% Pertes thermiques (65%) Pertes transmission (1,5%) Pertes totales (66,5%) Centrale cogénération Carburant (100%) Electricité (45%) Chaleur (45%) Consommateur final Rendement total : 90% Pertes totales (10%) Pour l Etat : - Préserver les ressources en gaz naturel de la nation : 40% d économie d énergie primaire - Protéger l environnement : 50% d économie d émissions CO2 - Favoriser la production décentralisée d électricité Pour les industriels : - Sécuriser l approvisionnement électrique de l usine en éliminant coupures et microcoupures - Optimiser la consommation énergétique - Investir dans un projet rentable
Pourquoi les moteurs à gaz? Dans la gamme de 0.5 à 20 MW les moteurs à gaz sont la solution la plus économique en terme de production décentralisée comparé aux turbines à gaz Coût des investissements Rendements %150 %100 %49 %33 Moteur à gaz Turbine à gaz Durée de vie (rév. générale) Moteur à gaz Turbine à gaz Coûts du service et de la maintenance %200 60.000 hours 000 40 000 20 %80 %100 %120 Diesel HFO Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel
Les moteurs à gaz en bref Groupes électrogènes composés de : moteur / alternateur / contrôle commande Production continue d électricité : moteurs optimisés pour un fonctionnement à pleine charge Puissance unitaire : entre 300 kwe et 4,4 Mwe Rendements électriques 40 % - 45 % Révision générale : 60 000h à 80 000h. Les arrêts et redémarrages n ont aucune influence sur la durée d utilisation Flexibilité et modularité des installations Elimination des coupures et micro-coupures Possibilité de récupérer la thermique générée lors de la production d électricité (cogénération) pour un rendement global de l installation > à 90%, sous forme : d air chaud d eau chaude 75-90 C de vapeur (~500 kg / h à 8 bars, par MWe installé) Faibles émissions
Algérie : dispositif législatif La cogénération est soutenue dans de nombreux pays par la mise en place d un cadre légal adéquat, y compris l Algérie : Loi n 02-01 du 05 février 2002 Institutionalise l ouverture du marché de la production d électricité Cas de la revente : possibilité de bénéficier de tarifs de rachat préférentiels pour les systèmes renouvelables et/ou cogénération, après octroi de l autorisation d exploiter Cas de l autoconsommation : simple régime déclaratif pour les installations < 25MW Décret exécutif n 04-92 du 25 mars 2004 Définition des tarifs d achat garantis (% du prix du kwh fixé par l opérateur marché) sans effet Conditions de raccordement (10 à 30 kv pour les installations < 10 MW) Décret exécutif n 13-218 du 18 juin 2013 Définit les conditions d octroi des tarifs d achat garantis Obligation pour les installations de cogénération de réaliser minimum 5% d économie d énergie primaire valoriser un minimum de chaleur (défini comme 50% de la production électrique) Arrêté du mois de novembre 2014 Fixe les grilles de tarifs de rachat en fonction de la technologie, de la puissance installée et du nombre d heures de fonctionnement et la durée des contrats (15 ans) Tarif > 3 DZD/kWh permettant la rentabilité des installations 11
Rentabilité 000 000 000 1 Revenus sur 15 ans (Dinars) 000 000 800 000 000 600 000 000 400 Autoproduction Revente 000 000 200 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 000 000 200-12
Schéma autoproduction Départ Arrivée Comptage Poste de livraison 30kV Protection générale Protection transfo 1 Protection transfo 2 Protection transfo 3 Synchronisation Réglage «Talon 0» = pas de revente Local cogénération Armoire auxiliaire Contrôle commande M M M M M M Moteur à gaz 400V Comptage Protection 630 kva 630 kva 630 kva 30kV 400V M Alimentation SONELGAZ TGBT Départs usine
Schéma revente Départ Arrivée Comptage Poste de livraison 30kV Protection générale Disjoncteur motorisé Protection transfo 1 Protection transfo 2 Protection transfo 3 Synchronisation Réglage «Talon 0» = pas de revente Local cogénération Armoire auxiliaire Contrôle commande M M M M M M M Moteur à gaz 400V Comptage Protection 630 kva 630 kva 630 kva 30kV 400V 1600 kva 400V 30kV Alimentation SONELGAZ TGBT Départs usine
APPLICATIONS ET REFERENCES
Domaines d application Gaz de mine Gaz de centre de stockage de déchets Gaz de station d épuration Gaz naturel Cogénération / Trigénération Mode Ilôté Gaz de pétrole Gaz de synthèse Fertilisation de serres Biogaz
Applications gaz naturel
Nejma, Tunisie Cogénération gas naturel Production vapeur 700kg/h Huilerie 1 x J416, 1,1 MW e
Vitalait, Tunisie Cogénération gas naturel Production vapeur 1 tonne/h Laiterie 1 x J612, 2,0 MW e
MPS, Tunisie Trigénération gas naturel Fonctionnement en ilôtage Trifilerie 2 x J612, 4,0 MW e
La Tafna, Algérie Cogénération gas naturel Briqueterie 1 x J616, 2,2 MW e
Plastpaper, Algérie Solution containerisée Production d éléctricité Unité d injection plastique 1 x J320, 1,06 MW e
Djamaâ El Djazaïr, Algérie Trigénération gas naturel 3ème mosquée du monde 4 x J320, 4 MW e
Flour Mills, Nigeria Plus grande minoterie d Afrique 11 x J620 33 MW e
Serres le Chateaux, Fra nce Cogénération gas naturel Serres de tomates 1x J620, 3.3 MW e
Application biogaz
Fonctionnement en cogénération Puits à gaz Torchère Récupération et traitement des lixiviats Conduite collectrice de gaz Aéro-refroidisseurs Filtres et soufflante Echappement Modules Nucleos Energie électrique Lagunage et stockage du lixiviat
Biogaz de décharge Plus grosse décharge de France (Paris) 4 x J620, 5 x J420, 1 x J320, 17 MW e Plessis Gassot, France
Oued Smar, Algérie 3000 Nm3/h vont être torchés potentiel renouvelable > 5 MW e!
Application valorisation gaz de station d épuration
Valorisation du biogaz de STEP Gaz d échappement Biogaz Gazomètre Boues d épuration Compresseur Digesteur Récupération énergie thermique (digesteurs) Séchage Utilisation des boues (engrais agricole) Energie électrique
Cogénération biogaz de STEP 4 x J416 4,4 MW e Marrakech, Royaume du Maroc
Biogas de station d épuration 3 x J620, 8,7 MW e 6t/h de vapeur 3,8 MW eau chaude Mapocho, Chili
Application gaz torchés
Valorisation du gaz associé Principaux avantages Flexibilité du combustible Fonctionnement stable en mode îlotage Fonctionnement possible à très faible indice de méthane
Waha, Tunisia Gas de torchère 3x JGC312, conditions +55 C, 1.1MW e
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