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Cogénération :L’efficacité énergétique au service de l’industrie
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SOMMAIRE
1 Cogénération, trigénération : définitionsn : définitions
2 Cadre législatif
3 Rentabilité
4 Application gaz naturel
5 Application biogaz
6 Application gaz de torche
Gaz
Echangeurs de
Echappement
Utilisation de la
Chaudière d’appoint
Qu’est ce que la cogénération ?
La cogénération est la production combinée
Echangeurs de chaleur de la
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
- d’électricité
- de chaleur.
- 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 ?
90°C
Chaudière d’appoint
Echappement
Tour de refroidissement
La trigénération est la production combinée
70°C
JMS 320
Gaz
Echangeurs de chaleur
Réfrigération
Groupe à absorption
refroidissement
- d’électricité
- de chaleur
- de froid.
Energie électrique
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
Pourquoi la cogénération ?
Carburant (100%)Electricité (35%)
Centrale électrique classique
Consommateur final Rendement total : 33.5%
Centrale cogénération
Carburant (100%)
Electricité (45%)Chaleur (45%)
Consommateur finalRendement total : 90%
Pertes thermiques (65%) Pertes transmission (1,5%) Pertes totales (66,5%)
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 micro-coupures
- Optimiser la consommation énergétique - Investir dans un projet rentable
Pourquoi les moteurs à gaz ?
Coût des investissements Rendements
Dans la gamme de 0.5 à 20 MW les moteurs à gaz sont la solution la plus économiqueen terme de production décentralisée comparé aux turbines à gaz
100%
150%
Moteur à gaz Turbine à gaz
Coût des investissements
49%
33%
Moteur à gaz Turbine à gaz
Rendements
60.000hours
40 000
20 000
Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel
Durée de vie (rév. générale)
120%
80%100%
200%
Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel
Coûts du service et de la maintenance
Die
sel
HF
O
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• 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’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• 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 • 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
1 000 000 000
Revenus sur 15 ans (Dinars)
200 000 000
400 000 000
600 000 000
800 000 000
Autoproduction
Revente
12
-200 000 000
0
200 000 000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Schéma autoproductionLocal
cogénérationSynchronisationRéglage « Talon 0 »
= pas de revente
Armoire auxiliaire
Contrôlecommande
Départ Arrivée Comptage Protection générale
Protection transfo 1
Poste de livraison 30kVProtection transfo 2
Protection transfo 3
Moteur à gaz
400V
auxiliaire commande
Comptage Protection
M MM
M M M
30kV400V
630 kVA 630 kVA 630 kVA
M
Alimentation SONELGAZ
Départs usine
TGBT
Schéma reventeDépart Arrivée Comptage Protection
générale
Protection transfo 1
Poste de livraison 30kVProtection transfo 2
Protection transfo 3
Disjoncteurmotorisé
Local cogénérationSynchronisation
Réglage « Talon 0 »= pas de revente
Armoire auxiliaire
Contrôlecommande
Comptage Protection
M MM
M M M
30kV400V
630 kVA 630 kVA 630 kVA
M
400V30kV
1600 kVA
Moteur à gaz
400V
auxiliaire commande
Alimentation SONELGAZ
Départs usine
TGBT
APPLICATIONS ET REFERENCES
Gaz de centre de stockage de déchets
Gaz de mine
Gaz de station d’épuration
Domaines d’application
Mode Ilôté
Gaz naturelCogénération / Trigénération
Gaz de pétrole
BiogazFertilisation
de serres
Gaz de synthèse
Applications gaz naturel
Nejma, Tunisie
Cogénération gas naturel
Production vapeur 700kg/h
Huilerie
1 x J416,
1,1 MWe
Vitalait, Tunisie
Cogénération gas naturel
Production vapeur 1 tonne/h
Laiterie
1 x J612,
2,0 MWe
MPS, Tunisie
Trigénération gas naturel
Fonctionnement en ilôtage
Trifilerie
2 x J612,
4,0 MWe
La Tafna,Algérie
Cogénération gas naturel
Briqueterie
1 x J616, 1 x J616,
2,2 MWe
Plastpaper,Algérie
Solution containerisée
Production d’éléctricité
Unité d’injection plastique Unité d’injection plastique
1 x J320,
1,06 MWe
Djamaâ El Djazaïr, Algérie
Trigénération gas naturelTrigénération gas naturel
3ème mosquée du monde
4 x J320,
4 MWe
Flour Mills, NigeriaFlour Mills, Nigeria
Plus grande minoterie d’Afrique
11 x J620
33 MWe
Serres le Chateaux, France
Cogénération gas naturel
Serres de tomatesSerres de tomates
1x J620,
3.3 MWe
Application biogaz
Puits à gaz
Fonctionnement en cogénération
Torchère
EchappementConduite collectrice de gaz
Aéro-refroidisseursFiltres et soufflante
Récupération et traitement des
lixiviats
Energie électrique
Modules Nucleos
Lagunage et stockage du lixiviat
Biogaz de décharge
Plus grosse décharge de France (Paris)
4 x J620, 5 x J420, 1 x J320,
Plessis Gassot, France
4 x J620, 5 x J420, 1 x J320,
17 MWe
Oued Smar,Algérie
3000 Nm3/h vont êtretorchés… potentielrenouvelable > 5 MWe !renouvelable > 5 MWe !
Application valorisation gaz de station d’épuration
Valorisation du biogaz de STEP
Gaz d’échappement
Energie électrique
Boues d’épuration
Compresseur
Digesteur
BiogazGazomètre
Utilisation des boues
Récupération énergie thermique (digesteurs)
électrique
Séchage
Utilisation des boues (engrais agricole)
Cogénération biogaz de STEP
4 x J416
4,4 MWe
Marrakech,Royaume du Maroc
Biogas de station d’épuration
3 x J620,
8,7 MW
Mapocho, Chili
8,7 MWe
6t/h de vapeur
3,8 MW eau chaude
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,3x JGC312, conditions +55°C,
1.1MWe
Orientation ServiceOrientation Produit
Conception de l’installation
Management de Projet
Chantier
Mise en service
Maintenance
Stockage Pièces détachées
Orientation Produit
Conception des moteurs
R & D
Fabrication
Pièces détachées
Complémentarité GE / Clarke Energy
Clarke Energy Algérie
33 bis rue des Pins
Hydra - ALGER
+213 (0)21 60 88 86+213 (0)21 60 88 86
www.clarke-energy.com
Merci de votre attention