Auteur : D. Darimont – ICEDD

Notes :

  • mise en page – 1er passage, Sylvie 10.03.2016 (liens, mise page, Antidote).

L’intérêt de la cogénération

Une économie d’énergie significative  

Le principe d’une cogénération est de produire simultanément de la chaleur et de l’électricité. Grâce à cette production combinée, les pertes d’énergie se réduisent de manière significative. Ainsi, la cogénération permet d’économiser entre 15 et 20 % d’énergie primaire par rapport à la production séparée de ces mêmes quantités de chaleur et d’électricité.
Pour produire 350 kWhé d’électricité et 530 kWth de chaleur, deux solutions sont possibles :
  • Une unité de cogénération au gaz, avec un rendement électrique de 35 % et un rendement thermique de 53 %, va consommer 1 000 kWh d’énergie primaire .
  • La meilleure centrale électrique (Turbine Gaz Vapeur), avec un rendement de 55 %, va consommer 636 kWh d’énergie primaire. De plus, la meilleure chaudière, avec un rendement annuel de 90 %, va consommer 589 kWh d’énergie primaire. Le total pour les filières séparées s’élève à 1 225 kWh d’énergie primaire.

Cette comparaison met en évidence une économie d’énergie primaire pour une même quantité de chaleur et d’électricité produite.
L’économie d’énergie primaire est alors égale à : 1 225 – 1 000 = 225 kWhp
Exprimée par rapport à la consommation totale d’énergie primaire, la fraction économisée est de :

(1 225 – 1 000) / 1 225 = 18 %

Exprimée par rapport à la consommation d’énergie primaire nécessaire pour la production d’électricité par une centrale TGV, la fraction économisée est de :

(1 225 – 1 000) / 636 = 35 %

La réduction des émissions de CO2 récompensée par des certificats verts

Les émissions polluantes, dont le CO2, sont généralement directement proportionnelles à la consommation d’énergie. Qui dit économie d’énergie primaire pour assurer les mêmes besoins (électriques et thermiques), dit réduction des émissions en CO2.
En Région Wallonne, il est convenu que 1 MWh de gaz naturel émet 251 kg de CO2, non seulement lors de sa combustion, mais également pour sa préparation. De même, 1 MWh de mazout émet 306 kg de CO2 (source : CWaPe – coefficient d’émission de CO2 des énergies primaires – juin 2004).
Ainsi, l’économie d’énergie primaire de 225 kWh, représente :

(1 225 x 0,251) – (1 000 x 0,251) = 307 – 251 = 56 kg de CO2

exprimée par rapport à l’économie totale de CO2 :

56 / 307 = 18 %

Si l’on ramène à la production de 1 MWh d’électricité par l’unité de cogénération, l’économie en CO2 s’élève à 161 kg CO2/MWhé.

Un gain économique attrayant

L’avantage de la cogénération est aussi économique. Une installation de cogénération bien dimensionnée permet à l’utilisateur de réduire sa facture énergétique globale. Le gain sur la facture électrique sera plus important que l’augmentation de la facture d’achat en combustible et d’entretiens.
En effet, par rapport à la situation antérieure (chaudière seule), la cogénération va consommer plus de gaz naturel. Cette surconsommation de 411 kWh (première figure : 1 000 – 589 = 411 « kWh » ) va permettre de produire 350 kWh d’électricité, soit un facteur 1,17.
Autrement dit, la cogénération permet de produire 1 kWh d’électricité avec un peu plus de 1 kWh de gaz naturel. L’intérêt économique est immédiat, car les coûts sont totalement différents. Alors qu’1 kWh de gaz naturel coûte environ 5 c€, l’électricité vaut entre 9 à 17 c€ par kWh.
En complément, afin de récompenser l’effort fait pour réaliser cette économie d’émission en CO2, la Wallonie a mis en place un dispositif de certificats vert. La promotion de l’électricité produite au moyen de sources d’énergie renouvelable ou de cogénération est régie par un arrêté du Gouvernement wallon du 30 novembre 2006, dernière modification par l’arrêté du Gouvernement du 12 février 2015.
Les certificats verts sont exprimés comme un taux d’octroi au MWh électrique produit, avec un maximum de 2,5 CV/MWh (pour demande postérieure au 1/1/2015).  Le taux d’octroi sera d’autant plus important que la cogénération utilise un combustible renouvelable et donc faible émetteur en CO2.
Sachant qu’aujourd’hui le certificat vert est garanti à 65 €, il s’agit d’un soutien à prendre en considération dans un projet de cogénération.
Dans un bilan économique, il faudra donc tenir compte de l’investissement initial, des soutiens financiers, sans négliger les frais d’entretien ainsi que l’amortissement.
Il est possible d’estimer rapidement la taille et la rentabilité d’un projet de cogénération.

Calculs

 Calculer vous-même la rentabilité d’une cogénération : étude de pertinence.

Objectif de la cogénération

L’intégration d’une cogénération aura toujours pour objectif premier de répondre au mieux aux besoins énergétiques en chaleur d’un bâtiment tout en produisant simultanément d’électricité.
Le besoin de chaleur devra être soigneusement défini pour le bien considéré.
Dans une situation idéale, l’intégration de la cogénération doit faire l’objet d’une amélioration énergétique globale d’un projet, et doit donc tenir compte des améliorations énergétiques du bâtiment.  Le besoin en chaleur et donc le dimensionnement du projet sont directement liés à la qualité de l’enveloppe du bâtiment.
Une cogénération mal dimensionnée n’atteindra pas les performances prévues, elle n’aura donc ni la rentabilité énergétique ni économique attendue.