Micro-cogénération



1. MICRO – COGENERATION


Qu’est-ce la microcogénération ?

Le But principal est de réduire l’émission de CO2 par la cogénération. La cogénération (Cogen) est la production simultanée de chaleur et de force (électricité) là où les deux sont nécessaires. Ainsi la consommation de combustible est réduite et l’énergie est mieux utilisée que dans une installation classique.



Les micros Cogen sont installées dans le secteur résidentiel et dans les immeubles d’appartement. Dans une maison classique, il y a plusieurs moyens pour chauffer tels que les combustibles fossiles (gaz naturel, pétrole) électricité, bois, …

En y plaçant une microcogen (petite cogénération) on pourrait faire fonctionner celle-ci durant les périodes de besoins en eau chaude pour le chauffage ou l’eau sanitaire. En même temps on produit de l’électricité à l’usage de la maison ou qui, en cas de consommation réduite, peut être réinjectée dans le réseau.



2. TECHNOLOGIES


Dans les technologies pour la mirocogen on distinguera 4 systèmes :

1. Moteur à combustion interne (gaz, diesel)
2. Moteur à combustion externe (stirling)
3. Piles à combustible
4. Cycle de Rankine organique


Certaines de ces technologies sont déjà disponibles sur le marché comme le moteur Senertec. Il s’agit alors de technologies connues (moteur gaz). Je vous donne ci-après un aperçu des technologies utilisées pour la micro cogénération et de ces fournisseurs. La Belgique ne compte cependant pas beaucoup de distributeurs de ces systèmes. Selon la commission de régulation flamande et d’après la direction européenne de cogénération, une cogénération devient microcogénération en deçà des 50 KWe. La microturbine (puissance minimale 30 KWe. Pour le secteur résidentiel cette puissance est encore trop élevée et nous ne la reprendrons donc pas.

1. Moteur à combustion interne.

Ils sont les plus connus et sont déjà commercialisés. La raison en est qu’ils sont dérivés du moteur à combustion sur lequel pas mal de recherches ont déjà été faites. La gamme de puissance est fort étendue, de quelques KW à plusieurs MW. Senertec et Ecopower sont leaders dans ce marcher jusqu’à 10 KW.

À côté de ces systèmes connus, il y en a certains avec une puissance encore moindre. Ce sont des acteurs moins connus mais par contre tout aussi importants pour le marché. Une cogen rapportera d’autant plus qu’elle tourne plus. Honda dispose d’un moteur mono cylindre au gaz naturel. Il développe des puissances d’1,8 KWe monophasé et de 4,8 kWth.

D’autres petits systèmes sont encore en développement et nous nous efforçons d’en obtenir les informations.

Le moteur gaz est en ce moment la technologie la plus connue et la plus répandue pour des besoins de microcogénération. Ils requièrent cependant généralement un raccordement triphasé.

2. Moteurs à combustion externe

Le moteur à combustion externe est un moteur Stirling. Chez celui-ci l’apport externe de chaleur provoquera un mouvement par réchauffement d’un gaz. On distingue 3 configurations : alfa, bêta et gamma, qui présentent chacune leurs avantages et désavantages.
Quelques technologies sont déjà commercialisées.

Dans la gamme des petites puissances, il faut citer whispergen. Celui-ci lancé une Stirling cogen de 8kWth / 1,2kWe. Il y a deux types : un type AC pour les maisons
et un type DC pour le transport. L’avantage principal de ce système est d’avoir un générateur monophasé. Je me suis renseigné pour un distributeur en Belgique. Jusqu’à présent je n’ai pas obtenu de réaction.

Solo Stirling a également une machine mais sa puissance est plus élevée. Ce système peut être modulé avec une puissance maximale de 26 kWth / 10 kWé (prix 26 000 €). Dans cette technologie on retrouve également Enatec. Bien que leur système n’est pas encore disponible sur le marché, il est attendu pour 2007, bien que la date d’entrée sur le marché fut déjà déplacée de 2006 à 2007.

3. Piles à combustible.

Un grand développement est encore en cours. Les attentes sont grandes. Sulzer Hexis a dans sa gamme une pile à combustible de 1 kWe : 2,5 kWth avec possibilité de raccordement au réseau monophasé de 230 V.

Electrochem a quelques piles à combustible jusqu’à 200 W. Ce ne sont cependant pas des cogénérations.

Vaillant développe des piles à combustible, dont on attend la première production en 2006. Les prix n’ont pas encore été publiés.

4. Organic rankine cycle

Deux types existent en micro cogénération.
L’un au gaz organique, l’autre à la vapeur. D’autres systèmes à la vapeur sont encore en développement. Enginion en est l’auteur. Le système développe 25 kWe / 4,5 kWe.

Dans ce domaine ce sont plutôt quelques grands systèmes qui sont sur le marché. Les petits systèmes en sont encore à leurs essais, comme Inergen, l’avantage de l’ORC est que ce type de système peut déjà travailler avec un apport réduit de chaleur.

3. MESURES DE SOUTIEN

Les mesures de soutien pour la micro cogénération sont en fait très simples, parce que réduites. Une première mesure sont les certificats de cogénération valables autant pour des grands que pour des petits systèmes. Il est évident que le gain en sera aussi restreint que la puissance produite. Ces certificats peuvent cependant être obtenus et aideront à rembourser l’investissement plus rapidement. Du site WEB du régulateur flamand VREG on peut copier un formulaire de demande simplifié.

Les rendements utilisés pour les petites installations sont ceux donnés par le fabricant. Sur le site vous trouverez quelques documents d’information pour faire une demande. Ici nous pouvons toujours prêter main forte.

À côté de cette mesure, il y a encore d’autres aides. Il s’agit d’une diminution des contributions de 40 % du montant investi jusqu’à 500 €. Cette mesure est d’application pour le remplacement d’une installation ancienne par une chaudière à basse température, une chaudière à condensation ou une micro-cogen. Pour cette dernière, les pourparlers doivent encore être finalisés.

En annexe vous trouverez un aperçu des mesures de soutien par région.

En cas d’emploi de combustible bio, vous pourrez aussi obtenir des certificats verts.

Actuellement, l’investissement est encore relativement coûteux, le temps de retour dépend du dimensionnement correct de la micro cogen. Dans l’industrie on exige un temps de retour bref (de quelques années). On peut voir la micro cogen différemment. En résidentiel un temps de retour plus long est admissible. Il est à comparer avec la durée de vie d’un système de chauffage classique. 6 à 8 ans sont alors encore raisonnables.


4. ASPECTS TECHNIQUES

D’un point de vue de disponibilité du réseau, l’existence de différents systèmes entraîne quelques complications. Certains systèmes peuvent cependant être raccordés sur un réseau monophasé. Ainsi le petit moteur à gaz Honda et le Stirling Whispergen. Il importe bien sûr à l’achat d’en tenir compte. Un raccordement monophasé existant peut être transformé en 3 phases. Pour des systèmes < 10 kWe, le raccordement du réseau est assez simple, parce qu’il ne nécessite pas de compteur séparé.



5. ASPECTS PRATIQUES

La puissance que le régulateur VREG et la directive de cogénération définissent comme micro cogen est = 50 kWe. Pour le secteur résidentiel des études de faisabilité préconisent 1 à 3 kWe comme puissance optimale. Ces appareils ne se vendent pas encore en Belgique. La puissance minimale commercialisée est de + 5 kWe.


6. QUE POUVONS NOUS FAIRE POUR VOUS ?

Ce projet à permit une grande connaissance des différents types de micro cogénération. Ceci concerne les aspects électriques et thermiques de ces systèmes. A ce sujet nous pouvons vous fournir de l’information avec l’aide de Cogen Vlaanderen si besoin est.

Par ailleurs nous pouvons faire une simulation pour votre situation pour évaluer la faisabilité économique. Ce logiciel, développé à l’école PIH, permet de calculer le temps de retour en tenant compte des paramètres économique en vigueur.

Pour la formation de la micro cogen et de la cogénération en général est de notre ressort, dans le cadre du projet Interreg, celui-ci est une collaboration entre la Hogeschool West-Vlaanderen, Cogen Vlaanderen et l’Ecole des Mines de Douai (France).




Bart Verhelst
Labo Lemcko
www.lemcko.be
www.i-dacta.org





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