Qu’est-ce que la cogénération ?
La cogénération, également appelée CHP (de l'anglais Combined Heat and Power) est le procédé de production combinée d’énergie électrique (et/ou mécanique) et de chaleur. Ce processus a recours à une unique source d’énergie primaire, à savoir le combustible ; il peut s’agir de gaz naturel, de gaz spéciaux, de biogaz, de biométhane ou d’hydrogène.
Le gaz naturel est un combustible qui résulte de la décomposition anaérobie de matières organiques que l’on peut trouver dans la nature à l’état fossile ou à l’état naturel dans des gisements exclusivement gazeux ;
Les gaz spéciaux sont des gaz récupérés lors de l’extraction du pétrole et lors des processus de transformation du charbon (gaz associé au pétrole ou GAP) ;
Le biogaz est un combustible naturel obtenu par digestion anaérobie des résidus organiques provenant de résidus végétaux ou animaux ;
Le biométhane est un gaz dérivé du biogaz, qui a subi un processus de raffinage et de purification, appelé valorisation ou upgrading ;
L’hydrogène, et en particulier l’hydrogène vert, est un gaz produit par électrolyse de l’eau alimentée par une énergie issue de sources renouvelables.
Comment fonctionne un cogénérateur ?
La configuration d'un projet de cogénération peut varier en fonction du gaz utilisé comme combustible :
Dans le cas du biogaz, l'installation est constituée de deux parties : la partie de digestion anaérobie où a lieu la production effective de biogaz (constituée d'un ou de plusieurs digesteurs) et la partie de transformation du biogaz en énergie, à savoir l'installation de cogénération proprement dite.
En revanche, dans le cas du gaz naturel, aucune technologie n'est nécessaire en aval de l'installation de cogénération puisque le gaz est prélevé directement sur le réseau national.
Quel que soit le type de gaz utilisé, les installations de cogénération sont généralement constituées d'un moteur à cycle Otto, qui produit de l'énergie mécanique et la transmet à un alternateur pour générer de l'électricité à basse tension, laquelle est ensuite transformée en moyenne tension. La récupération de chaleur s’effectue sur deux fronts : à partir de l’eau de refroidissement du moteur, au moyen d’un échangeur de chaleur à plaques qui permet d’obtenir de l’eau à haute température, et à partir des fumées d'échappement qui, étant proches de 400 °C, peuvent être utilisées pour produire de l'eau chaude, de l'eau surchauffée, de la vapeur ou de l'huile diathermique à l'aide d'une chaudière, plutôt que d'être utilisées telles quelles dans le processus.
Le groupe de cogénération est le cœur du projet et le rendement de l'installation dépend de sa qualité et de sa fiabilité, tant au plan énergétique qu’économique global.
Technologies and operating process of a cogenerator
Technologies and operating process of a biogas CHP plant
Cogénération : avantages et bénéfices
La cogénération représente un choix idéal pour tous les secteurs industriels, du tertiaire et des services énergivores, à savoir pour les entreprises qui consomment de grandes quantités d’électricité et de chaleur ou les entreprises qui déchets qui peuvent être valorisés. Les avantages sont nombreux :
L’efficacité de l’utilisation du combustible de départ augmente jusqu’à 85 % ;
Moindres émissions de CO2 et de gaz à effet de serre. En outre, si la production d’énergie s'effectue à l'aide de biogaz ou de biométhane, le CO2 émis est d’origine agricole et les émissions de CO2 fossile sont nulles, tout comme l’impact sur le climat ;
Les systèmes de cogénération sont résilients et indépendants, à savoir qu’ils peuvent fonctionner en îlot, soit déconnectés du réseau ; ils conviennent donc parfaitement aux zones fréquemment touchées par les pannes de courant, voire les zones où les réseaux sont peu performants ;
Lorsqu’elle est intégrée dans une installation de biogaz, la cogénération permet de valoriser les déchets et de produite de l’énergie renouvelable ;
La cogénération garantit de très importantes économies sur la facture, liées à la rationalisation de l’utilisation du combustible de départ et à l’autoproduction de l’énergie pour les besoins restants ;
Dans certains pays, des subventions viennent s’ajouter aux économies, qui en elles-mêmes sont déjà considérables : en Italie, par exemple, ont été institués les certificats blancs d’efficacité énergétique et les aides allouées le GSE pour la production d’énergie renouvelable.
Une garantie d’efficacité énergétique et de durabilité
Une installation de cogénération est un choix plus efficace au plan énergétique que la production séparée d’énergie électrique et thermique. Pour répondre aux besoins d'énergie électrique et thermique de ses processus de production, une entreprise recourt traditionnellement à des centrales thermoélectriques et des chaudières, ce qui ne manque pas d'avoir des conséquences entre termes de consommations et de coûts énergétiques. En effet, dans les centrales conventionnelles de production d'énergie électrique, une part de l’énergie thermique n’est pas réellement convertie mais dispersée dans l’atmosphère. Avec la cogénération en revanche, la chaleur dispersée est exploitée et utilisée pour le chauffage ou autres utilisations.
L’efficacité du processus se traduit également par la réduction de la facture et par une réduction des émissions de CO2 : cette dernière est l’une des raisons pour lesquelles la cogénération constitue également un choix de durabilité. Quand les combustibles utilisés sont le biogaz, le biométhane ou l’hydrogène vert, produits à partir de matrices de déchets tels que les effluents zootechniques, les boues d’épuration des eaux sales, la part organique des déchets solides urbains, les déchets agro-industriels ou autres résidus de culture, la cogénération permet de valoriser les déchets qui sont ainsi transformés en une ressource adaptée à la production d’énergie renouvelable.
Un approfondissement
