Introduction à la cogénération Union Wallonne des Entreprises «90 minutes pour l environnement» Le 15 décembre 2016 La cogénération c est La cogénération c est: Produire une partie de la chaleur dont vous avez besoin tout en couvrant une part de vos consommations électriques 1
Mais avant de penser cogénération pensez à l Utilisation Rationnelle de l Energie (URE): Consommer mieux, consommons MOINS! tout en gardant notre compétitivité (et notre confort) Dans l industrie, le tertiaire et pour le citoyen, l URE doit devenir une priorité! «La meilleure énergie est celle que vous ne consommez plus» Principe de la cogénération la production combinée de deux formes d énergie (électricité et chaleur) à partir d un même combustible. µ-cogénération si Pé < 50 kw 12% 35% éléc 100% 53% therm 4 2
Production d électricité et de chaleur séparément Production électrique classique: Installation très performante Rendement électrique de 55% 5 5 Principe de la cogénération économie d énergie primaire Produire chaleur et électricité avec la même machine ηé:55% électrique 35 % électrique 53 % thermique ηth: 90% thermique Une économie de 225 kwh de gaz naturel (22 %)! 3
Principe de la cogénération économie d énergie primaire Produire chaleur et électricité avec la même machine L énergie à l ICEDD > ventilation des entreprises (55% électrique 35 % électrique 53 % thermique 90 % thermique 411kWh de gaz 350 kwh d électricité 3 à 6 c / kwh gaz << 8 à 21 c / kwh é Principe de la cogénération réduction des émissions de CO2 L énergie à l ICEDD > ventilation des entreprises G = E+ Q - F = 160+148-251 = 57 kg CO 2 kco2 = G / E =57/160 = 35 % Eref= 160 kg CO2 F = 251 kg CO 2 Q = 148 kg CO2 Coefficient d émission CO 2 : 251 kg CO 2 /MWh de gaz naturel 4
Théorie Cogen de qualité - Conçueen fonction des besoins de chaleur de l utilisateur et qui réalise une économie d énergie par rapport à la production séparée des mêmes quantités de chaleur et d électricité dans des installations modernes de référence Référence électrique: 55% de rendement Référence thermique: 90% ou Rendement global de la cogénération si > 90% => Taux d économie de CO 2 de minimum 10% Infos: Code de comptage wallon et www.cwape.be Les technologies disponible Récupération de la chaleursur des technologies existantes de production d'électricité Groupes électrogènes (moteur à combustion interne) Turbines à gaz Turbines à vapeur Combustible fossile ou renouvelable 10 10 5
Le moteur à combustion interne 343 kwh (12%) 1514 kwh (53%) 1000 kwh (35%) 2857 kwh (gaz naturel) 11 11 Turbine gaz 12 12 6
Turbine vapeur 13 13 Exemples d unités de cogénération - moteur à combustion 14 14 7
Exemples d unités de cogénération - turbines Micro turbine 30 kw é (biogaz à Marche) www.turbomeca.com : 5 100 kw é (Serres Perrinots - France) 15 15 Les technologies disponible 16 La Cogénération avec un combustible renouvelable: Technologies disponibles: en fonction du combustible renouvelable: Moteur à huile de colza + technologie relativement simple et connue -Prix du colza et frais d entretien. Bio gaz (bio méthanisation de matières organiques) Assez lourd à gérer (gestion des intrants et stabilité du procès de fermentation) => usine à gaz Investissement important Gazéification du bois (Syngaz) Technologie qui a fait ses preuves à l étranger et commence en Belgique Investissement important 16 8
Bio méthanisation 17 17 Bio méthanisation 18 18 9
Gazéification du bois 19 19 Source : Groupe Énergie Biomasse (UCL) Gazéification du bois 20 SPANNER EnergyBlock 20 10
Les technologies disponible La Cogénération avec combustible renouvelable: Avantage: le coefficient d émission de CO2 d un combustible renouvelable est nettement plus faible qu un combustible fossile => plus de certificats verts. Inconvénient: investissement important et gestion plus difficile. (Solution à envisager: Tiers Investisseur) A évaluer au cas par cas en fonction de la disponibilité du combustible 21 21 La cogen? Pour qui??? 11
La cogen Pour qui? 3 critères importants des bons candidats : Besoins en chaleur«importants et assez constants» (bon profil journalier, hebdomadaire et mensuel) Besoins en électricité «importants et assez constants» (bon profil journalier, hebdomadaire et mensuel,) Possibilité d intégrationsur le site (intégration hydraulique, intégration de la régulation, place disponible, accès, raccordement, charge au sol, ) La cogen Pour qui? 1 er critère : bon profil de chaleur une production continue puissance- kw Profil de chaleur du 4-09-2001 600 500 Besoins de chaleur Production par cogen 400 300 200 100 0 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 heures 12
La cogen Pour qui? 2 ème critère : avoir un bon profil électrique pour maximiser l autoconsommation électrique Puissance- kw Profil d'électricité du 4-09-2001 350 300 Besoins électricité Production par cogen 250 200 150 100 50 0 0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 heures La cogen Pour qui? 3 ème critère : possibilité d intégration sur site o o o o Acheminement et accès Place dans la chaufferie Evacuation des gaz de combustion Alimentation du combustible o Connexion avec l installation existante possible? o Température de retour compatible? o Communication avec la régulation des chaudières Raccordement électrique: o Prescriptions «Synergrid» C10/11 o Prescriptions spécifiques des GRD 13
La cogen Pour qui? Besoins de chaleur => Applications: Eau chaude et ou vapeur: chauffage de bâtiments, halls de production ou de stockage. Lavage industriel Séchage Huile thermique Vapeur pour procès Etc. Démarche projet Calcul de la rentabilité d une cogénération: Gain électrique: => Autoconsommation => Vente à un fournisseur via le réseau Gain sur la chaleur: la chaleur délivrée par la cogénération ne devra plus être fournie par les chaudières Gain de la vente des certificats verts Coût du combustible Coût de l entretien et du suivi => Temps de retour sur investissement 14
Démarche projet La rentabilité d une cogénération dépendra fortement du profil de demande en chaleur et en électricité. Un procédé industriel qui a un besoin régulier en chaleur et en électricité, 24h/24h et 7/7 => environ 8000 heures/an Ou Le chauffage d un hall en hiver => environ 3500 heures/an La possibilité d autoconsommation de l électricité produite (la vente de l électricité à un fournisseur d électricité ne rapporte pas grandchose) Limites d un projet Simultanéité des besoins d'électricité et chaleur mais possibilité de revendre l'électricité et/ou de stocker la chaleur (à voir cas par cas) Ne remplace pas totalement une chaudière classique mais la complète utilement (back-up et pointes) Nécessite un investissement supplémentaire (p/r chaudière) mais qui peut être amortieplus ou moins rapidement Nécessite un suivi plus régulier et plus coûteux (p/r chaudière) mais possibilité de sous-traiter (garanties, télé-monitoring, ) 15
La cogen Exemple de réalisations Cogénération chez DUMOULIN SA 2009 Marque: GE Jenbacher- TypeJMS 416 GS-NL Puissance électrique: 1131 kw Puissance vapeur: 372 kw Puissance eau chaude: 943 kw Rendement total nominal: 92 % Heures de fonctionnement: +/- 4.000 h/an Production électrique: 4300 MWh/an Économie d énergie primaire: 3110 MWh/an Economie de CO2: 779 tonnes/an Investissement net: 1365000 Gain annuel: 344000 ROI: 4 ans La cogen Exemples de réalisation 16
La cogen Exemple de réalisations Cogénération chez SOLAREC SA mai 2013 Marque: GE Jenbacher-Type JMS 616 F11 GS Puissance électrique: 2677 kw Puissance vapeur: 1024 kw Puissance eau chaude: 1981 kw Rendement total nominal: 93,6 % Heures de fonctionnement: +/- 6.500 h/an Production électrique: 17000 MWh/an Économie d énergie primaire: 13800 MWh/an Economie de CO2: 3462 tonnes /an Investissement net: 2680000 Gain annuel: 1500000 ROI: 2,3 ans Démarches projets projet points d attention Importance d une étude de faisabilité préalable et d un cahier des charges => dimensionnement, intégration hydraulique et électrique Une bonne intégration et régulation avec les chaudières => une cascade avec la cogénération en priorité Une température de retour la plus basse possible => permet de fonctionner plus longtemps et évite trop d arrêts / démarrages =>permet éventuellement la condensation Respecter les prescriptions:permis d environnement, Synergrid, RGIE, Organismes de certification pour l obtention des certificats. Veiller au suivi des performances de l installation (rendements et heures de fonctionnement) 17
Retenons que! La cogénération de qualité : Est favorable pour l environnement (économie de CO2) Permet (souvent) de diminuer la facture énergétique globale de l entreprise: diminution de la facture d électricité (mais augmentation de la facture de combustible du site) et gain sur la vente des certificats vert Sa pertinence et sa faisabilité doivent être étudiées au cas par cas Ne remplace pas les chaudières mais les complète utilement Nécessite un suivi plus important et un investissement complémentaire pouvant être récupéré plus ou moins rapidement Un facilitateur pour vous aider à chaque étape d un projet Démarches projets aides Non commercial UREBA Commercial AMURE Etude de faisabilité 50 % 50 % (75 % si dans accord de branche) Investissements UREBA : 30 % Aides UDE : Aide pour Utilisation Durable de l Energie pour les entreprises (variable selon la taille de l entreprise, la technologie installée, la puissance, la localisation, ) Déduction fiscale pour investissements économiseurs d énergie: 13,5 % du montant de l investissement 18
La cogénération réduit les émissions en CO2 => Certificats verts F = 628 kg CO 2 G = E réf + Q - F = 143 kg CO 2 kc02 = G / E réf = 31 % 0.31 CV par MWh é = 20 /MWh é Eréf = 456 kg CO2 Q = 314 kg CO2 kwh kwh kwh kwh 1 000 électricité 1 000 Turbine Cogen Gaz Vapeur 1 818 2 500 gaz naturel (55%) 3 068 (40 % élec) Chaudière (45 % therm) 1 125 chaleur 1 125 gaz naturel 1 250 (90 %) 375 pertes 943 Coefficient d émission CO 2 : 251 kg CO 2 /MWh de gaz naturel Démarches projets Certificats verts code de comptage 19
Certificats verts L octroi des CV = AIDE à la PRODUCTION. Basé sur l économie de CO2 réelle des installations. Soutien principal de la cogénération: www.cwape.be Nouveautés depuis juillet 2014 -Certificats verts et comptage : Réservation des CV préalable Enveloppes fermées CV par filières Coefficients kéco La garantie de rachat des certificats verts auprès d'elia est automatique à 65 /CV. Certification de l installation (par organisme de contrôle) Octroi des certificats verts (ouverture compte et relevés index) Certificats verts CV octroyés de 10 à 15 ans selon la filière Plafond à 2,5 CV/MWhélec Nb de CV = (min(plafond;kco2*kéco))*eenp produit Eenp, l électricité nette produite (MWh), limitée à la première tranche de 20 MW pour les filières biomasse, cogénération et hydraulique ; Plafond, le plafond est de 3 CV/MWh pour les demandes de réservation introduites jusqu au 31/12/2014 et de 2,5 CV/MWh pour les demandes de réservation introduites à partir du 1er janvier 2015. k CO2, le taux d économie de CO2, plafonné à 2 pour la tranche inférieure à 5 MW et plafonné (sauf dérogation prévue par le décret) à 1 pour la tranche au-delà de 5 MW, appliqué de la première à la dernière année d octroi en fonction des performances réelles de l installation. k ECO, le coefficient économique tel que prévu à l article 38, 6bis du décret, appliqué de la première à la dernière année d octroi pour une filière donnée. 20
Retenons que! Tout sur la cogénération : http://energie.wallonie.be The end! Merci de votre attention Yves Lebbe @ : facilitateurelectriciteser@spw.wallonie.be Tél : +32 (0)2 209 04 02 21