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BIOCARBURANTS :
Quel avenir et quelle place en Belgique ?
Université Libre de Bruxelles
22 janvier 2008
1www.ef4.be
1.La cogénération à l’huile de colza
Jean-Paul Van de VijverLe 22 janvier 2008
Sommaire:
• Kyoto & l’électricité verte• Cogénération: principe de fonctionnement• Intérêts environnementaux de la cogénération• Avantages cogen colza / cogen gaz• Exemples d’applications:
- Le coeur de Ville d’Ottignies Louvain-la-Neuve- Les Jardins d’Alexandre
• Domaines d’application• Originalité de notre méthode de dimensionnement• Perspectives pour le futur• Conclusions
2. La cogénération à l’huile de colza
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Quel avenir et quelle place en Belgique ?
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• La Belgique s’engage à réduire ses gaz à effet de serre de 7.5% d ’ici 2012.
• Quotas d’électricité verte :minimum 2.5% de la production.
• Valorisation de la production d’électricité verte par les certificats verts :1CV pour 217 kg de CO2 évités (Bxl)
• Pour répondre aux quotas, les grands producteurs d’électricité rachètent les CV aux producteurs d’électricité verte :éolien, photovoltaïque et cogénération
3. Protocole de Kyoto & Certificats verts
4. Principe de fonctionnement d’un cogénérateur:
Moteur Alternateur
Echangeur Sur gaz
échappement
Echangeur sur refroidissement
moteur
Caisson isolantacoustique & thermique
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5. Rendement énergétique d’un groupe électrogène
Énergieprimaire
AlternateurEnergie
mécanique 35%Groupe électrogène
Pertes thermiques
65%
100 Electricité
6. Rendement énergétique d’une cogénération
Gaz naturel ou
Huile de colza
Alternateur
Chaleurrécupérée
Energie mécaniqueMoteur
Pertes thermiques
5%
35%100 Electricité
60%
Moteur Alternateur
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7. Rendement énergétique cogénération / TGV
Moteur
CogenAlternateur Electricité
Chaleurrécupérée
Energie mécanique
Pertes thermiques
Gaz naturelou
Huile de colza
100
60%5%
35%
Gaz naturel AlternateurEnergie mécanique 55%TGV
Pertes thermiques
45%
100 Electricité
8. Économie d’énergie primaire avec la cogénération :
0
20
40
60
80
100
120
140
TGV Ch Cond TOTAL Cogen
Energie primaireElec produiteChaleur valoriséePertes
Soit une économie de 25% sur l’énergie primaire.
130
100
Production « traditionnelle » Cogénération
60 6060
35 35 35
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9. Huile de colza et émissions de CO2
Huile de colza:Recyclage du CO2 de l’atmosphère lors du cycle
de culture de la plante.
CO2 non recyclé: 65 kg par MWh élec
(dégagé lors de la culture, transformation, transport du colza)
Gaz:217 kg par MWh élec.
3 fois moins d’émissions de CO2 cogen colza / cogen gaz
4 fois moins d’émissions de CO2 cogen colza / méthode traditionnelles
0
50
100
150
200
250
Kg CO2 / MWh
CogenColza
CogenGaz
10. Deux exemples concrets d’application:1°- La cogénération des « Jardins d’Alexandre »
Ensemble de 16 Loftsà Forets
• Première application dans l’habitat collectifÉlectricité et chaleur produites sont redistribuées à chacun des lofts.
• En proportion importanteLa cogénération y assure:
40% des besoins en chaleur (chauffage & eau chaude sanitaire)
35% des besoins en électricité.
de l’ensemble du site
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11. Deux exemples concrets d’application:2°- La cogénération de la Ville d’Ottignies
Réalisation d’un réseau de chaleur alimenté par une cogénération pour 4 bâtiments:
• Le Centre Culturel
• Le bâtiment administratif« cœur de Ville »
• Le bâtiment du CPAS
• L’Hôtel de Ville
Redistribution de la chaleur et de l’électricité produites aux quatre bâtiments.
12. Les Jardins d’Alexandre: schéma hydraulique
CogenChaudcondBallon
2000l
Chaud2
Chauffage
Eauchaude sanitaire
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13. Ville d’Ottignies: Schéma hydraulique
14. Schéma de principe électrique
1,5
10,5
15
X
2,51,03,02,010Participation à la revente
à concurrence de
17,57,021,014,070/100Consom. portée en compte
25103020100
Communs321TotalOccupants
Consom. individuelle
kWhe au compteur
Cogénérateur
RESEAU
40 kWh70 kWh 10 kWh
CompteurIN
CompteurOUT
Compteurcogen
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15. Ottignies: mesures des besoins de chaleurGraphique 1: Puissances chaudières CCO, Coeur de ville, CPAS et hôtel de ville
0.0050.00
100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.00
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6
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6
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6
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6
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/200
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/200
6
2/04
/200
6
Temps (jours)
Puissa
nce
(kW
)
Chaudière CCO
Chaudière Cœur de ville (= Hôtel de ville)
Chaudières CPAS (estimation)
Graphique 2: Puissance totale des chaudières (CCO + Cœur de ville + CPAS + Hôtel de ville)
0,00100,00200,00300,00400,00500,00600,00700,00800,00
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1/03
/200
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/200
6
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/200
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6/03
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06
1/04
/200
6
2/04
/200
6
Temps (jours)
Puissa
nce
(kW
)
Puissance totale (CCO + Coeur de ville + CPAS + Hôtel de ville)
Graphique 3: Température extérieure
-5,0-4,0-3,0-2,0-1,00,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0
10,011,012,013,014,015,0
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6
7/03
/200
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/200
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06
2/04
/200
6
Temps (Jours)
Tem
pérature (°C
)
Température extérieure
16. Ottignies: profil annuel des besoins en chaleur
Graphique 4: Puissance estimée des chaudières, avec régime de nuit, pour chaque bâtiment de la ville d'Ottignies (estimation sur l'année 2004)
-50,00
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
450,00
1-janv
-04
1-févr-04
3-mars-04
3-av
r-04
4-mai-04
4-juin-04
5-juil-04
5-ao
ût-04
5-se
pt-04
6-oc
t-04
6-no
v-04
7-dé
c-04
Temps (mois)
Puissa
nce
(kW
)
Puissance estimée CCO
Puissance estimée Cœur de ville(= Hôtel de ville)Puissance estimée CPAS
Graphique 5 : Puissance totale estimée, avec régime de nuit, pour tous le bâtiments de la ville d'Ottignies (estimation sur l'année 2004)
-100,00
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
1-janv
-04
1-févr-04
3-mars-04
3-av
r-04
4-mai-04
4-juin-04
5-juil-04
5-ao
ût-04
5-se
pt-04
6-oc
t-04
6-no
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Temps (mois)
Puissa
nce
(kW
)
Puissance estimée totale
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17. Ottignies: Monotone de chaleur
Graphique 9: Heures de fonctionnement avec un cogénérateur de 142 kW
-100,00
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001
Temps (heures)
Puissa
nce
(kW
)
Monotone des puissances
Puissance de la cogénération
Graphique 10: Heures de fonctionnement avec un cogénérateur de 142 kW et un ballon de stockage
-100,00
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
700,00
1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001
Temps (heures)
Puissa
nce
(kW
)
Monotone des puissances
Puissance de la cogénération
18. Ottignies: mesures des consommations électriques
Graphique 7: Puissance électrique totale (CCO + Coeur de ville)
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
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/200
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:00
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/200
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:00
5/03
/200
6 12
:00
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6 12
:00
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:00
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:00
Temps (jours)
Puissa
nce
(kW
)
Puissance électrisque totale
Graphique 6: Puissance électrique CCO et Coeur de ville
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
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Temps (jours)
Puissa
nce
(kW
)
Puissance CCO
Puissance Cœur de ville
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Graphique 6: Puissance électrique CCO et Coeur de ville
0,00
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40,0050,00
60,0070,00
80,00
21/0
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0
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0
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0
3/03
/200
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0
4/03
/200
6
12:0
0
Temps (jours)
Puis
sance
(kW
)
Puissance CCO
Puissance Cœur de ville
19. Ottignies: détail de la consommation électrique
Ottignies Les Jardins d’Alexandre
Puissance thermique: 142 kW thermiques 41 kW thermiques
Puissance électrique: 86 kW électriques 25 kW électriques
Ballon de stockage 2 500 litres 2 000 litres
Durée de fonctionnement
6 100 heures / an 4 800 heures / an
Production thermique annuelle
866 000 kWh / an 210 000 kWh / an
Production électrique annuelle
527 000 kWh / an 120 000 kWh / an
Consommation huile de colza
172 000 litres / an 42 000 litres / an
Energie primaire 1 500 000 kWh / an 365 000 kWh / an
Émission CO2 (65 kg CO2 / MWh)
97 000 kg de CO2 / an 23 800 kg de CO2 / an
20. Données techniques
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Ottignies Les Jardins d’Alexandre
Émission CO2 (65 kg CO2 / MWh)
Pour 42 000 litres de colza97 000 kg de CO2 / an 23 800 kg de CO2 / an
Production de chaleur par une chaudière à condensation
Production de l’électricité par TGV
TOTAL (chaudière + TGV)
668 000 kg de CO2 / an
50 650 kg de CO2 / an
47 350 kg de CO2 / an
98 000 kg de CO2 / an
Quantité de CO2 économisée avec la cogénération
571 000 kg de CO2 / an 74 200 kg de CO2 / an
Certificats verts 853 / an (RW)Soit 76 770€
340 / an (Bxl)Soit 30 600€
Équivalent km parcourus par une voiture propre (130g CO2 / km)
4 390 000 km / an 570 000 km / an
21. Réduction des émissions de CO2
Ottignies Les Jardins d’Alexandre
Montant des travaux: 251 000€ 97 500€
Subsides:
-Région Bruxelloise
-Région Wallonne
-Europe
30 %
48 %
20 %
Investissement net: 55 200€ 78 000€
Total des gains annuels:
Gain sur la facture de gaz
Gain sur la facture d’électricité
Revente des CV
143 000€ 48 000€
Total des dépenses annuelles:
Achat de l’huile de colza
maintenance114 000 € 26 000€
Economie annuelle Totale: 29 000€ 22 000€
Temps de retour: 1,9 ans 3,3 ans
22. Rentabilité:
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Quel avenir et quelle place en Belgique ?
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23. Domaines d’application de la cogénération
Tous les bâtiments ayant des besoins concomitants en électricité & chaleur
• Immeubles de logements collectifs• Lotissements avec réseau de
chaleur• Immeubles de bureaux• Piscines• Centres sportifs• Hôtels• Institutions de soins (homes,
hôpitaux)• Ecoles• Industrie• …..
• Prochainement les maisons unifamiliales
24. Originalité de notre méthode de calcul
Le Bureau Détang a développé sa propre méthode d’optimisation:
Nos études de dimensionnement du cogénérateur incluent- Les données purement techniques:
• Puissance nécessaire en chaufferie• Consommations thermiques• Consommations électriques• Et leur concomitance
- Mais également le pay-back maximum souhaité, et les disponibilités financières du Maître de l’Ouvrage.
L’optimisation du dimensionnement du cogénérateur peut donc également se faire en fonction des possibilités financières
du Maître de l’Ouvrage
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25. Perspectives pour le futur
• Comptage électrique:
• Aux Jardins d’Alexandre il s’agit d’une solution transitoire.• Il est urgent que le législateur propose des solutions permettant la revente de
l’électricité produite au sein des copropriétés ou à des tiers.
• Uniformisation des législations:
• Les primes sont différentes dans chacune des régions• À quand « le prix de rachat électricité verte = prix de vente réseau »
comme c’est déjà le cas pour les petites unités (<10 kW) et pour le photovoltaïque)• Le calcul du nombre de Certificats Verts n’est pas le même, ni l’économie de CO2
d’une région à l’autre !
Pour une même installation, une cogénération au gaz pourrait être plus rentable en Wallonie qu’une cogénération au colza, alors que ce serait le contraire à Bruxelles…
• Cours et disponibilité de l’huile de colza :
• La flambée actuelle des produits pétroliers et du gaz compense en bonne partie les augmentations du cours du colza de ces derniers mois.
• Cette augmentation étant purement liées aux cours des produits agro-alimentaires, l’utilisation du colza comme combustible ne représentant encore qu’une très faible part de la production.
26. Conclusion
Un bilan environnemental particulièrement performant.4 fois moins d’émissions de CO2
Un bilan économique sans égal pour une énergie renouvelable.Pay-back de 3 à 5 ans
De très nombreux domaines d’application.
À l’heure où aucune énergie renouvelable ne permet à elle seule de remplacer nos besoins assurés par les combustibles fossiles et le nucléaire,
seule la combinaison de toutes ces énergies renouvelables nous permettra d’atteindre les objectifs fixés.
Parmi celles-ci, la cogénération s’impose comme l’une des solutions efficaces, abordables et performantes dans la lutte contre le
réchauffement climatique.
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La cogénération à l’huile de colza,
Rue de l’Industrie, 201400 Nivelles
Tél: 067 88 37 03
[email protected] www.detang.be
La cogénération à l’huile de colza
