Les biomasses sont une source d'énergie renouvelable et sont une alternative aux combustibles fossiles.
Elles représentent une solution très actuelle dans un contexte caractérisé par une crise énergétique et par la volonté de faire émerger des solutions alternatives pour réduire la dépendance vis-à-vis des approvisionnements énergétiques étrangers. En outre, elles présentent comme gros avantage celui de pouvoir produire de l'énergie de manière programmable et continue, en compensant ainsi le caractère intermittent de l'approvisionnement des autres sources d'énergie renouvelable, comme l'éolien et le solaire tous deux liés aux aléas de la météo.
Que sont les biomasses ?
Pour bien comprendre ce avec quoi sont alimentées les centrales à biomasse, commençons par la définition que la Directive européenne 2009/28/CE en donne : « part biodégradable des produits, des déchets et des résidus d'origine biologique issus de l'agriculture (incluant les substances végétales et animales), de la sylviculture et des industries connexes, y compris la pêche et l'aquaculture, ainsi que la part biodégradable des déchets industriels et urbains ».
En d'autres termes, la définition inclut les déchets des industries alimentaires, les cultures énergétiques, le bois de chauffage, les résidus des activités agricoles et forestières, les algues marines, les huiles végétales, les déchets et les rejets d'élevage et la part organique des déchets solides urbains.
Comment fonctionne une centrale à biomasse à combustion ?
Historiquement, le bois de chauffage a été la première forme d'énergie utilisée par l'homme, avant même l'adoption du charbon, du gaz et du pétrole, et il est encore aujourd'hui très utilisé comme ressource de chauffage domestique dans les cheminées ou les poêles à granulés. À l'heure actuelle, l'exploitation à grande échelle est beaucoup plus intense dans les pays où la législation y est favorable (par exemple, l'Allemagne, l'Autriche, le Danemark et l'Espagne), tandis que dans d'autres pays, comme l'Italie, elle est principalement freinée par l'opinion publique et par l'opposition de comités au niveau local.
Mais comment produit-on de l'énergie à partir de la biomasse ? Il existe plusieurs procédés qui permettent de transformer les matières organiques d'origine végétale et animale en énergie, mais ils partagent tous les mêmes principes de base. Ils ont lieu à l'intérieur d'une centrale thermique où la combustion des matières organiques génère de la chaleur qui transforme l'eau du circuit thermodynamique en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui actionne le rotor d'un alternateur pour produire ainsi de l'électricité en courant alternatif.
À quoi servent les centrales de cogénération à biomasse ?
Une centrale de cogénération à biomasse est utile dans tous les cas où la production simultanée d'énergie électrique et de chaleur est nécessaire, comme dans le cas du chauffage urbain ou de certaines productions industrielles. À l'intérieur, la biomasse peut être utilisée brute ou traitée.
Dans le premier cas, la biomasse brute est acheminée vers un brûleur qui génère de la chaleur. La chaleur chauffe à son tour un fluide de travail (généralement de l'eau) qui se transforme en vapeur qui emmagasine de l'énergie mécanique au fur et à mesure que la pression augmente. L'énergie mécanique alimente une turbine reliée à un générateur qui produit de l'électricité. Une partie de la chaleur produite est acheminée vers un circuit d'eau chaude qui sert à alimenter les utilités thermiques.
Dans le cas du traitement de la biomasse, par exemple à travers la digestion anaérobie des matières organiques en l'absence d'oxygène, l'installation est alimentée au biogaz dont les caractéristiques sont similaires à celles du gaz méthane. Ce biocarburant alimente un moteur à combustion interne relié à un générateur électrique et il permet la production simultanée d'électricité, d'eau chaude et de vapeur.
Centrales à biomasses : avantages et inconvénients
Les facteurs suivants peuvent être rangés au nombre des avantages :
La possibilité de stocker les biomasses en fait la seule source d'énergie renouvelable avec laquelle il est possible de produire de l'énergie de manière programmable et continue, en équilibrant la production d'énergie éolienne et solaire ;
Les biomasses n'augmentent pas la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère puisque la quantité de carbone contenue dans la biomasse fait déjà partie du cycle naturel du carbone ;
Une centrale à biomasse permet de réaliser des économies au regard des moindres coûts d'approvisionnement en matières premières et des coûts de gestion ;
En cas d'utilisation des résidus de déchets, ces atouts s'intègrent pleinement au mécanisme d'économie circulaire, permettant ainsi de mettre en place un système vertueux de réutilisation des ressources et de gestion des déchets.
Bien que les avantages soient importants, on dénombre également quelques aspects critiques liés notamment à :
Type de matériaux utilisés : dans le cas, par exemple, du bois de chauffage, la question de la déforestation et de la replantation doit être prise en compte ;
Coûts de transport : ils peuvent être élevés si les biomasses proviennent de zones éloignées des centrales. Dans ce cas, le problème peut être en installant les centrales à biomasse au sein de régions agricoles proches des élevages et des terres où la matière première est produite ;
Utilisation des sols : cet aspect critique concerne principalement l'utilisation de cultures dédiées, spécifiques par le passé à l'approvisionnement des centrales à biogaz. Aujourd'hui, de nombreuses réglementations nationales, y compris la réglementation italienne, sont orientées vers l'utilisation des déchets agricoles et des déchets d'élevage, permettant ainsi de résoudre le problème à la racine.
Transition écologique et centrales à biomasses
Pour qu'elle réussisse, la politique de transition énergétique et écologique doit envisager l'apport de différentes technologies, telles que les centrales à biomasse mais pas seulement. Pour autant, il faut garder à l'esprit que chaque solution présente des avantages et des inconvénients, qui doivent être équilibrés par un soutien législatif approprié et par l'amélioration des technologies disponibles.
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