ÉVÉNEMENTS
Install Magazine 960 – mai 2019
Cogénération et réseaux de chaleur, la combinaison parfaite ?
Journée d’étude de Cogen et Warmtenetwerk Vlaanderen
Le tampon thermique van 4.500 m3 dans la centrale Luminus De Ham à Gand permet de gérer les pics de demande de chaleur dans le réseau de chaleur.
La centrale De Ham accueille désormais une cogénération à moteur à gaz Jenbacher d’une puissance de 4,5 MW électrique et de 5 MW thermique.
La cogénération est une méthode de production d’énergie efficace, à condition que tant l’électricité que la chaleur puissent être mises à profit. Le raccordement à un réseau de chaleur peut à cet effet y contribuer. Contrairement à l’électricité, la chaleur peut en effet être stockée de manière relativement simple. Il est ainsi possible d’optimaliser l’installation de cogénération en fonction de la demande en électricité, alors que la chaleur est stockée afin de couvrir les besoins du réseau de chaleur. Cela accroît non seulement le rendement de l’installation de cogénération, mais cela offre aussi la possibilité de rendre la production de chaleur plus écologique. La journée d’étude de Cogen sur la cogénération et les réseaux de chaleur a permis d’y voir plus clair en la matière.
Un exemple concret
La journée d’étude s’est déroulée dans un lieu particulièrement approprié, à savoir « De Centrale » à Gand. Ce centre culturel est situé dans des bâtiments qui appartenaient auparavant à la centrale électrique De Ham, dont on peut encore voir –entre autres- la salle des turbines. Par ailleurs, la centrale électrique moderne de Luminus se trouve sur le site adjacent. C’est à partir de là que le réseau de chaleur de la Ville de Gand est alimenté depuis 1958. L’installation a depuis été modernisée à plusieurs reprises. L’ajout d’une cogénération à moteur à gaz de 5 kW de puissance thermique (4,5 MW électrique) constitue la rénovation la plus récente. Celle-ci est raccordée à un ballon tampon thermique de 4.500 m3, équivalant à 120 MWh.
L’avantage du tampon thermique est que le fonctionnement du moteur peut être découplé de la demande de chaleur. Cela permet d’une part d’avoir des périodes de fonctionnement suffisamment longues autorisant un rendement optimal, et d’autre part de réagir aux variations de prix de l’électricité et de produire le plus possible lorsque ces prix sont élevés. Pour le fonctionnement du réseau de chaleur, un tampon se révèle pratique pour gérer les crêtes, par exemple le lundi matin. L’installation possède encore une autre astuce : la récupération de chaleur sur le circuit de refroidissement du moteur à l’aide d’une pompe à chaleur haute température. Cette dernière fonctionne avec le réfrigérant spécial R245fa et atteint une température d’émission de 120°C, sur base de l’eau de refroidissement du moteur à 60°C, pour une puissance d’environ 400 kW. Cela améliore encore le rendement du système de l’installation de quelques pourcents pour arriver à un total de 93%.
La cogénération, charnière dans la transition énergétique
La cogénération regroupe divers aspects de la transition énergétique. Cette technique permet tout d’abord de contribuer à la stabilité du réseau et à la sécurité d’approvisionnement du réseau d’électricité, par rapport à la production variable d’électricité verte. On peut en effet recourir à la cogénération lorsqu’il y peu de vent et de soleil.
En combinaison avec des réseaux de chaleur, la cogénération offre par ailleurs la possibilité de d’optimaliser la production de chaleur, en mettant notamment à profit la chaleur résiduelle. Le demande de chaleur dépasse encore fortement la demande d’électricité. Avec le passage aux PAC, l’électrification du chauffage va toutefois augmenter, mais à court terme, la demande de chaleur restera importante, surtout dans les bâtiments existants. En couvrant le plus possible cette demande avec de la cogénération et de la chaleur résiduelle, on diminue l’empreinte écologique.
Troisièmement, la cogénération est une bonne méthode pour valoriser le combustible vert. Qu’il s’agisse de biocombustible (comme le biométhane ou l’huile de pyrolyse) ou de combustibles synthétiques via un processus Power-to-X, l’offre sera toujours largement inférieure à la demande. Il conviendra donc d’utiliser ces combustibles aussi efficacement que possible ; et dans ce contexte, la cogénération possède des atouts indéniables.
Le stockage : problématique centrale
Au cours des présentations, des tas de projets ont été passés en revue, avec des applications, combustibles, techniques et dimensions divers. Le type de cogénération idéal dépend des conditions locales. Maintenant, il est rare que la demande de chaleur et d’électricité coïncident ; une forme de stockage se révèle donc cruciale pour le bon rendement de l’ensemble. Les deux énergies ont toutefois des propriétés opposées : l’électricité est relativement facile à transporter sur de grandes distances, mais complexe à stocker. La chaleur ne peut par contre être transportée que sur de courtes distances, mais elle est aisément stockable. Un tampon de chaleur destiné à alimenter le réseau de chaleur constitue donc une bonne solution pour accroître le rendement écologique et financier total d’une cogénération, tout en insistant à nouveau que cela dépend des conditions locales concrètes et du fait que l’accent soit mis sur la chaleur ou l’électricité.
Valorisation dans la réglementation
Pour l’utilisateur, la question centrale reste toutefois : qu’est-ce que cela rapporte ? Ceci est en grande partie déterminé par le cadre réglementaire. Aussi bon soit le rendement énergétique d’un réseau de chaleur, personne ne s’y raccordera si cela ne fournit aucun bonus pour le niveau E. Les exploitants d’installations de cogénération sont donc dépendants de la politique menée autour de la chaleur et de l’électricité verte.
Dans le secteur, on plaide dès lors pour une réforme profonde de la manière avec laquelle des fournitures de chaleur externes doivent être valorisées dans la réglementation PEB. Un facteur énergétique primaire favorable pour les réseaux de chaleur constitue une part de la solution, surtout lorsque la chaleur est produite sur base de biomasse (bois, biogaz…). Dans ces cas, un facteur énergétique primaire inférieur à 1 est indiqué. Par ailleurs, une part d’énergie renouvelable peut être affectée à de la chaleur résiduelle.
En ce qui concerne le soutien apporté par les autorités à la cogénération et aux réseaux de chaleur, la situation est –comme bien trop souvent- complexe. En Flandre, pour une cogénération inférieure à 10 kW électrique, il y a un soutien à l’investissement ; pour les plus grosses installations, le gouvernement prévoit un soutien à l’exploitation sous la forme de certificats de cogénération. Lorsque la cogénération fonctionne avec plus de 85% de combustible vert, on peut demander des certificats verts. Pour la pose des réseaux de chaleur, il existe un soutien à l’investissement, à condition qu’ils soient alimentés par de la chaleur renouvelable, de la chaleur résiduelle ou une combinaison des deux. La directive européenne sur l’efficacité énergétique considère à ce titre qu’un réseau de chaleur doit être alimenté au minimum à 75% par une cogénération pour être un système efficace. Le soutien pour la chaleur verte est attribué chaque année via le « call groene warmte ». À chaque appel, les projets sont évalués puis classés, et le montant des aides est réparti entre les projets les plus prometteurs.
Par Alex Baumans
