BIOMASSE Introduction aux chaudières bois et pellets. Qu est-ce la biomasse? Le terme biomasse désigne l'ensemble des matières organiques d'origine végétale (algues incluses), animale ou fongique (champignons) pouvant devenir source d'énergie par combustion (ex : bois énergie), après méthanisation (biogaz) ou après de nouvelles transformations chimiques (agro carburant). (exemples: canne à sucre, maïs, huile de palme, graisses animale ) 2 1
Pourquoi la Biomasse est-elle reconnue comme énergie renouvelable? 1. La biomasse est écologique, durable et inépuisable. 2. L'utilisation de la biomasse conduit à la réduction des émissions de CO2 3. La biomasse fournit une diversification de l'énergie 3 Pourquoi le bois comme combustible? 1 kg eau de 0 à 100 C => 100 kcal (0.116 kwh) 3 persones ~100 l/jour ecs. de 10 à 50 C => 100 x 40 = 4000 kcal (4.64 kwh) Théoriquement, à 100% de rendement, (combustion et distribution), il faudrait (4.64 kwh / 3.6 kwh/kg) 1.29 kg de bois. 4 2
Pourquoi un bois sec? variation du pouvoir calorifique inférieur 5,50 5,00 PCI en kwh/kg 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 2.67 70% kwh/kg 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 8% humidité % % exprimé en fonction de la masse sèche du bois 5 Appareils Exigence pour les appareils à combustible solide (Biomasse) suivant l AR 2010.10.1 phase 3 η minimum CO max Valeurs maximale des émissions de particules Continu Non continu Continu Non continu Continu Non continu Poêle NBN EN 13240 65% 75% 0.8% 0.1% 150 mg/nm³ 6 40 mg/nm³ Insert NBN RN 13229 65% 75% 0.8% 0.1% 150 mg/nm³ 40 mg/nm³ Appareil à accumulation NBN EN 15250 Appareil au pellets NBN EN 14785 75% 0.1% 40 mg/nm³ 85% à Pn 0.02% à Pn 30 mg/nm³ à Pn Chaudière-poêle NBN EN 12809 75% à Pn 0.1% à Pn 150 mg/nm³ à Pn Chaudières NBN EN 303-5 75% à Pn 1.5% à Pn 100 mg/nm³ à Pn Feu ouvert NBN EN 13229 65% 0.8% 300 mg/nm³ Phase 3 entre en vigueur 6 ans après la publication de l AR (1-10-2016) 3
Exigence pour les appareils à combustible solide (Biomasse) suivants EN 305-3 (dernière version) 7 Exemple de chaudières Biomasse Bois bûches Chaudière pellets 8 4
Nouvelle étape vers le labelling énergétique des chaudières à combustibles solides. (Lot 15) GEN 921.01 Energy labeling Lot 15 solid fuel boilers 20150427 The energy label will be introduced in two stages for comparability with the energy label for other boilers and heaters: 1st tier from 1 April 2017 using an A++ to G label; 2nd tier from 26 September 2019 using an A+++ to D label as in the energy labeling regulation for space heaters. 9 Comment répondre aux directives contraignantes? Pour la chaudière: -Ne plus brûler mais gazéifier! -Un plus est la régulation avec sonde lambda (régulation sur l air primaire et secondaire) -Evacuation de fumée avec un extracteur (ventilateur) -Fonction Glow (maintient des braises) avec bois-bûches. Pour l installation: -Avec le bois-bûches en en cas de surdimensionnements au pellets, hydroaccumuler. (Toujours pouvoir évacuer la puissance minimale). -Bien dimensionner la chaudière. -Prévoir un régulateur de tirage. -Une cheminée bien calculée et isolée. (conduit de fumée et cheminée). -Une bonne ventilation de la chaufferie. -Une régulation adaptée. (distribution de l énergie là ou elle est nécessaire, à la température requise et au bon moment) -Avoir un combustible de qualité. 10 5
Brûler Gazéifier 11 Quelle est la meilleure essence de bois pour une chaudière? État Essences anhydre État brut 0% 25% Chêne 4,93 3,52 Hêtre 4,87 3,45 Charme 4,95 3,54 Bouleau 5,24 3,75 Aulne 4,99 3,56 Orme 5,13 3,67 Érable 4,86 3,47 Frêne 4,94 3,53 Peuplier 4,8 3,42 Châtaignier 5,23 3,74 Cerisier 4,95 3,51 Sapin 5,37 3,85 Pin 5,32 3,81 Mélèze 5,19 3,71 Une charge de bois dans une chaudière peut être faites avec du bois tendre, du bois dur mais plus souvent un mixe. L autonomie et l énergie fournie par charge en dépend! 1 dm³ de bois dur ~0.53 kg 1 dm³ de bois tendre ~0.38 kg Le sapin, pin sont légers mais ont un pouvoir calorifique supérieur aux bois dur. Données moyennes utilisées par les fabricants de chaudière: 1 kg de bois sec (20%) => 3.6 kwh 1 dm³ de bois ~ 0.46 kg 12 6
Déterminer une chaudière! 1- En fonction d une consommation connue ou calculée. (calcul de déperditions) 2- En tenant compte des souhait du client; -Autonomie -Nombre de charges -Tampon 3- En fonction du type de chaudière (combustible) -Bois bûches -Pellets EXEMPLE D APPROCHE: Pour une maison traditionnelle (chauffage et ecs), une journée très froide nécessite ~1/100 des besoins annuels. En mode chauffage, 70% de la période de chauffe = 30% de la puissance! 2000 l de fuel => 20.000 kwh => 200 kwh pour une journée très froide. -Au bois bûche; -1 charge => p.ex.. une chaudière de 40 kw avec 5 heure d autonomie -2 charges => p.ex.. une chaudière de 20 kw avec 5 heure d autonomie -Au pellets (20 heures de fonctionnement) => puissance chaudière 10 kw. 13 Régulation lambda (λ) AVANT AUJOURD HUI Lambda (λ)= excès d air Régulation Lambda = adaptation continue de l excès d air par action sur les clapets d air primaire et secondaire. 14 7
Hydroaccumulation L eau froide et l eau chaude ne se mélangent pas! 65 Attention: Au choix de la pompe et la vitesse appropriée! Au raccordement des tampons s il y en a plusieurs! Parallèle série juxtaposé 15 La stratification 16 8
Déterminer le volume minimal d un tampon pour une chaudière bois, suivant la norme EN 303-5 17 Volume tampon! 18 9
Le couplage d énergie, raccordement «ET» 19 Le couplage d énergie, raccordement «OU» 20 10