Le contrôle des cycles de démarrage/arrêt

Une installation de cogénération nécessite un suivi régulier. On n’oubliera pas cet aspect des choses pour garantir que l’intégration de la cogénération en chaufferie sera positive non seulement d’un point de vue énergétique, environnemental et économique, mais aussi d’un point de vue de la pérennité, et ce tout au long de la durée de vie du cogénérateur.

L’exploitation de l’installation peut être réalisée par le maître d’ouvrage lui-même ou par un tiers qui est, en général, l’entreprise de maintenance.

Outre les Certificats Verts qui représentent le « baromètre » de bonne gestion énergétique, environnementale et financière de l’installation, il est nécessaire que l’exploitant tienne compte du nombre de cycles de démarrage/arrêt du cogénérateur. C’est en quelque sorte « l’électrocardiogramme » du moteur sachant qu’un nombre important de cycles ON/OFF réduit sa durée de vie de manière significative. Certains constructeurs avancent le chiffre de maximum 6 cycles par jour.

Il est tentant d’augmenter la rentabilité du projet de cogénération en faisant fonctionner le système de cogénération en été. Dans certaines installations, heureusement elles ne sont pas majoritaires, on peut observer une fréquence importante de cycles de démarrage/arrêt par jour ! Un chiffre de 80 cycles/jour a déjà été observé. Dans ces conditions, l’installation génère des CV mais à quel prix ?

Sur ce type d’installation, on peut observer les problèmes suivants :

  • S’il y a un turbo, celui-ci s’encrasse vite et casse;
  • Les bougies sont à changer plus souvent;
  • La batterie est à remplacer plus régulièrement que prévu;
  • La consommation d’huile est plus importante;

De plus, à chaque cycle ON/OFF, le rendement global moyen de l’installation diminue par rapport à une installation qui tourne en continu.

Sans pouvoir montrer des chiffres précis sur la réduction de la durée de vie du cogénérateur en fonction du nombre de cycles de démarrage/arrêt, intuitivement, cette démarche n’est pas recommandée.

Si, lors des étapes précédant l’exploitation, les différents intervenants ont bien fait leur job, c’est ici que la GTC devient très utile à l’exploitant. En effet, il peut en permanence contrôler les paramètres de l’installation, effectuer des enregistrements de données, etc. Même pour les petites installations, il est possible d’interagir à distance avec le régulateur de chaufferie (via les multimédias) et ce afin de contrôler régulièrement le fonctionnement de l’installation de cogénération.


La conduite classique

La conduite classique d’une installation de cogénération permet de se prémunir des risques de panne. Elle comprend généralement les opérations d’exploitation simples et périodiques, notamment :

  • une inspection quotidienne;
  • l’information de la société de maintenance de tout dysfonctionnement;
  • le contrôle des paramètres du moteur :
    • la température de l’eau de refroidissement,
    • la température et pression d’huile,
    • la température d’échappement,
    • la température de l’air dans le collecteur d’admission,
    • la dépression du carter d’huile,
    • la pression différentielle du filtre à huile moteur.
  • le contrôle des niveaux :
    • l’huile du carter,
    • le liquide de refroidissement,
    • la charge des batteries.
  • le contrôle du site et de l’installation :
    • le visuel des différents composants : les fuites ou anomalies apparentes,
    • le visuel des gaz d’échappement,
    • les bruits et vibrations.
  • le contrôle des puissances thermique et électrique produites :
    • la puissance électrique par phase (tension et intensité),
    • la puissance thermique,
    • la températures aux échangeurs,
    • la consommation de combustible.
  • le contrôle du nombre d’heures et de cycles de démarrages/arrêts.
  • la tenue d’un carnet de suivi :
    • assure la qualité du suivi,
    • l’outil de diagnostic pour la société de maintenance.

Le personnel de conduite n’est pas nécessairement qualifié. Il peut s’agir du personnel de maintenance de la chaufferie, mais après une formation minimale comprenant :

  • le schéma général de l’installation,
  • le principe de fonctionnement,
  • les points à contrôler,
  • le système d’arrêt d’urgence.

La télésurveillance assure le relevé (et archivage) de paramètres, ce qui peut faciliter la conduite et la maintenance. Elle génère des alarmes à distance en cas d’anomalie, mais elle ne remplace pas l’inspection quotidienne.
Les paramètres surveillés (et archivés avec date et heure) sont généralement :

  • la température d’huile,
  • la pression d’huile,
  • la température des liquides de refroidissement,
  • les puissances électriques,
  • la dépression filtre à air,
  • les marches / arrêts du module,
  • la pression gaz / niveau mazout,
  • la température d’échappement.

La conduite énergétique

Sur le même principe que la conduite classique où la prévention devrait primer sur les opérations curatives, la conduite énergétique se doit d’anticiper les « dérives énergétiques ». En d’autres termes, un contrôle journalier des compteurs d’énergie devrait permettre d’objectiver le rendement de l’installation. S’astreindre à calculer le rendement quotidien peut paraitre fastidieux d’accord, mais cela permet d’éviter les mauvaises surprises lorsque vous voulez valoriser le fruit de votre production de chaleur et d’électricité. Rien n’est plus désagréable que de ne pouvoir, sur le plan financier par exemple, revendre des certificats verts (CV).

Calcul du rendement énergétique

Le rendement énergétique du cogénérateur se calcule comme le ferait la CWaPE selon le code de comptage. Dans l’exemple repris ci-dessous, le relevé des trois compteurs certifiés par un organisme agréé permettent de calculer le rendement global de l’installation de cogénération:

α=  (Eenp+Eqnv) / Ee

Le rendement thermique du cogénérateur est le rapport entre la chaleur nette valorisée et l’énergie primaire entrante sur la période considérée :

αq = (Eqnv) / Ee

Le rendement électrique est le rapport entre l’énergie électrique nette produite et l’énergie primaire entrante sur la période considérée.

αe = (Eenp) / Ee

Les calculs des rendements électrique, thermique et global permettent d’estimer la santé de votre cogénérateur. Ils peuvent être réalisés de manière simple au moyen d’un tableur Excel ou équivalent.

Calcul du taux d’économie de CO2

Le gain en CO2, exprimé en kgCO2/MWh électrique net produit (MWhé), est obtenu en comparant les émissions respectives de l’unité considérée (F) et les installations classiques de référence.

Pour une unité de production d’électricité à partir de SER et/ou de COGEN de qualité, le gain réalisé par l’unité considérée est égal aux émissions d’une centrale électrique de référence (Eref) augmentées – dans le cas d’une installation de cogénération et/ou de trigénération – des émissions d’une chaudière de référence (Q) et, le cas échéant, d’un groupe frigorifique de référence (Qf) desquelles les émissions de l’installation envisagée (F) sont soustraites :

Un simple calcul du taux d’économie de CO2 permet aussi de vérifier si votre système de cogénération est bien de « qualité « , à savoir génère, entre autres, une économie de 10 % de CO2 par rapport à la référence :

G = Eref + Q + Qf – F (kgCO2/MWhé)

Le taux d’économie de CO2 ou kCO2 est, quant à lui, obtenu en divisant le gain (G) en CO2 de la filière par le CO2 émis par la solution électrique de référence (Eref).

τ =  G/Eref  ≥ 10 %

Relevé des index

En plus d’effectuer le relevé des index trimestriels (à fournir à la CWaPE), un relevé quotidien ou hebdomadaire, selon vos disponibilités, permet de calculer les différents flux énergétiques, rendements et taux d’économie de CO2 :

ΔG = ΔEref +ΔQ + ΔQf – ΔF (kgCO2/MWhé)

kCO2 =  ∆G/∆Eref

Le module sur la cogénération à été réalisé par l’ICEDD, Institut de Conseil et d’Etudes en Développement Durable asbl – © ICEDD – icedd@icedd.be