Cogénération

Chaudière à micro-cogénération Vitovalor - source Viessmann

La cogénération peut se découper en deux mots : “co” signifiant “ensemble” et “génération” voulant dire “production”. La cogénération repose sur le principe d’une production simultanée de chaleur et d’énergie mécanique qui est transformée en électricité. Ces productions peuvent être faites à partir d’une seule et même installation mais aussi à partir d’une seule et même source d’énergie.

Le principe de fonctionnement

La part de la cogénération dans la production d’énergie totale mondiale est de 7 %, et de 4 % pour la France. Cette technologie tend à se développer dans les années à venir.
Afin de produire de la chaleur ou bien de l’électricité, un combustible est avant tout nécessaire. De nombreux combustibles peuvent être utilisés. Ces derniers sont de diverses natures :

• fossile : le gaz naturel, le fioul
• renouvelable : le bois, le biogaz provenant de la fermentation des matières organiques, les ordures ménagères, etc.

Ce combustible sert à activer un moteur. Il est possible d’utiliser plusieurs types de moteur :

• un moteur à combustion interne
• une turbine
  • à vapeur
  • à gaz
• un moteur Stirling
• des piles à combustible

En se mettant en mouvement, le moteur met en action un alternateur permettant ainsi la production d’une force mécanique, soit de l’électricité. De plus, cette mise en mouvement de cette pièce engendre aussi une production de chaleur. Ces alternateurs, composés de 2 parties (le rotor soit la partie qui tourne, et le stator soit la partie fixe de l’appareil), aussi nommés générateurs peuvent être de 2 types :

• synchrone
• asynchrone

Afin de limiter la production d’un surplus de chaleur, un liquide de refroidissement permet d’empêcher cette surchauffe. La chaleur est ensuite utilisée afin de produire de l’eau chaude pour les installations de chauffage mais aussi pour les installations sanitaires. Cette récupération se fait au niveau d’un échangeur thermique.

Quant à la chaleur issue des gaz de combustion, elle est aussi utilisée à des fins de production d’eau chaude, cela se faisant par le biais de la condensation. Cet équipement complet est appelé module de cogénération.

Les domaines d’approvisionnement et les rendements

Ce principe a été développé afin d’être principalementmis en application dans les grands bâtiments nécessitant de faire appel à un besoin en chaleur assez conséquent. Ces bâtiments peuvent être par exemple des industries, des hôpitaux ou encore des bâtiments collectifs du secteur tertiaire. Ainsi, la cogénération est couramment utilisée dans les domaines de l’industrie chimique, de l’automobile, du papier, de l’agroalimentaire, des menuiseries, des blanchisseries, des laiteries, des établissements scolaires ou encore des centres commerciaux et administratifs.
De la même façon, il est aussi possible qu’un logement individuel soit approvisionné grâce au principe de cogénération. Cette cogénération domestique est appelée micro-cogénération. Le logement permet donc d’être alimenté en chauffage et de produire de l’électricité via un modèle de chaudière à cogénération.
Les systèmes de cogénérations sont classifiés selon leur puissance en plusieurs catégories qui sont les suivantes :

• micro : dont la puissance est inférieure à 36 kW
• mini : avec une puissance comprise entre 36 et 250 kW
• petite : avec une puissance comprise entre 250 kW et 1 MW
• moyenne : la puissance se situe entre 1 et 10 MW
• grosse : la puissance est supérieure à 10 MW

De manière générale, il faut savoir que lerendement d’une installation de ce type est supérieur à 75 %. Les entreprises installant ce type de systèmes augmentent nettement le rendement de leurs appareils. Globalement, la production d’électricité d’une centrale dépasse rarement 40 %. Il faut aussi savoir que les centrales fonctionnant sur la base de la cogénération marchent uniquement lors de la saison de chauffe soit du 1er novembre au 1er avril.

Les avantages que procurent ces installations

Les installations à cogénération présentent un certain nombre de qualités dont voici un bref aperçu :

• avantages économiques :
  • réduction sur la facture grâce à l’autoconsommation ou à la revente de l’électricité créée par l’installation
  • rendement énergétique important, de l’ordre de 10 à 40 % par rapport à une installation classique
• avantages environnementaux :
  • réduction des émissions de gaz à effet de serre
  • efficacité énergétique développée
• avantages sociaux
  • autosuffisance en énergie
  • production et réserve garantie d’électricité

Toutefois, ces systèmes disposent aussi de quelques inconvénients. Il est vrai qu’un besoin en chaleur est nécessaire pour que ce type d’installation soit utile. C’est pour cela que, de manière générale, elles sont installées aux abords des villes car ce sont des espaces grandement consommateurs de chaleur.
On peut aussi citer la fluctuation des coûts du combustible servant à faire fonctionner le système. La rentabilité de l’installation dépend donc des prix du gaz ou du pétrole.
Souvent, dans un tel système, la production de chaleur et d’électricité sont fixes et ne s’adaptent pas forcément aux consommations des utilisateurs.

Les avancements en termes de réglementation

La directive européenne 2012/27/UE a pour vocation de déterminer les règles et exigences que chaque état membre se doit de respecter. Cette dernière impose donc :

• le niveau d’utilisation de l’énergie
• l’approvisionnement de cette énergie
• les dispositions spécifiques

En 2008 a été adoptée par l’Union Européenne, le paquet dit “énergie-climat” ayant pour vocation :

• une réduction de l’ordre de 20 % des rejets de gaz à effet de serre
• une diminution également de 20 % concernant la consommation énergétique
• une production d’énergie issue de ressources renouvelables de l’ordre de 20 %

Ces objectifs sont dits “3 fois 20 en 2020”.