Fiche détaillée : Projet terminé

Description du tableau
Intitulé de l'étude / opération : Cogénération à partir de biomasse : La filière combustion / vapeur en petite puissance
N° de contrat : 0001C0004
Début des travaux : 2000
Coût de l'opération : 30520 €
Montant de l'aide ADEME : 30520 €
Programme de recherche : BIOMASSE ENERGIE
Thématiques : Chaleur - Cogénération / Techniques et procédés / Cogénération / Combustion
Partenaire(s) impliqué(s) : ARBN : Association Régionale Biomasse Normandie - 14300
Objectifs : La production d'électricité à partir de biomasse connaît un développement important dans les pays scandinaves et germanophones, où des centrales énergétiques de cogénération délivrent de l'électricité au réseau électrique, et de l'énergie thermique à un réseau de chaleur tertiaire et/ou industriel. En France, pourtant, la production d'électricité à partir de biomasse n'a pas eu le même succès, contrairement à la cogénération à partir de gaz naturel. Elle reste réservée à de gros établissements industriels, grands consommateurs d'énergie et abondants producteurs de déchets ligneux de fabrication (papeteries, sucreries...). Quelles sont donc les raisons du relatif succès de la production d'électricité à partir de biomasse dans les pays scandinaves et germanophones ? L'objectif de cette étude est de dresser un état de l'art des technologies utilisables pour la production d'électricité à partir de biomasse dans la filière vapeur (la plus éprouvée à ce jour) dans la gamme de puissance la plus succeptible de faire l'objet de développements en France (quelques centaines de kilowatts à 4 Mwé), compte tenu des capacités des chaufferies au bois mises en place jusqu'à présent.
Synthèse des résultats : Dans une première partie, les principes théoriques des machines génératrices d'électricité sont décrits : turbine à vapeur à contrepression, turbine à vapeur à condensation, moteur à vapeur, cycle organique de Rankine (ORC), moteur Stirling. Pour chaque technologie, de nombreux critères sont évalués : gamme de puissance, rendement électrique, coût d'investissement au kWé, avantages, inconvénients, cas d'applications possibles, domaines d'applications techniques. Une deuxième partie synthétise une série d'audits réalisée auprès de 7 centrales en fonctionnement en Allemagne et en Suisse : Taufkirchen, Kempten, Schongau-Altenstadt, Sulzbach-Rosenberg, Assamstadt, Lohr et Bière. Pour chaque centrale, les équipements, l'efficacité énergétique, les coûts, et les économies réalisées sont détaillées. A partir de cet audit, plusieurs éléments ont été mis en évidence : - Les niveaux de rendements électriques sont assez faibles (inférieurs à 12%) lorsqu'il y a utilisation de vapeur en aval des turbines, mais atteignent en moyenne annuelle plus de 25% pour des centrales optimisées pour la production d'électricité. - Les coûts d'investissement pour les centrales (hors réseaux) sont de l'ordre de 15 à 20 000 F/kWé pour les turbines à vapeur (toutes de plus de 2 MWé) et 20 à 25 000 F/kWé pour les moteurs à vapeur de moins de 500 kWé. - Les coûts d'entretien et de maintenance varient de 5 à 8% des montants d'investissement, soit de 40 à 70 F/MWhPCI consommé sur les centrales tertiaires. Ils sont un peu inférieurs dans l'industrie. - Les combustibles utilisés sont pour la plupart très bon marché (moins de 35 F/MWhPCI) car ils sont obtenus par un mélange de bois-déchets gratuits et de produits plus élaborés. - La rentabilité des centrales est évidemment très liée au prix des combustibles et au prix de valorisation de l'électricité. Des niveaux de valorisation de 60 cF/kWhé semblent, même avec de bons prix de combustible, tout juste suffisants pour l'équilibre économique de ces installations.