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Comprendre la cogénération : définition, fonctionnement et applications

Comprendre la cogénération : définition, fonctionnement et applications

La cogénération est une technologie qui permet de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à partir d’une même source d’énergie. En valorisant la chaleur qui serait autrement perdue, la cogénération offre des avantages considérables. Son application dans le secteur agricole est particulièrement efficace, et sa mise en œuvre dans l’agriculture s’illustre à travers notre solution de méthanisation agricole.

Dans cet article, nous allons aborder les trois aspects de la cogénération : son principe, son fonctionnement et ses avantages pour une énergie plus verte et locale.

Définition de la cogénération

La cogénération est un processus de production d’énergie qui permet de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à partir d’une seule source d’énergie. Cette technique, utilisée dans une centrale de cogénération, permet d’optimiser l’utilisation de l’énergie primaire et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Comment fonctionne la cogénération ?

définition cogénération
Schéma d’illustration – EDF

Dans une centrale de cogénération, l’énergie contenue dans la source d’énergie primaire (biomasse ou gaz) permet de produire de l’énergie de la manière suivante :

  1. L’alternateur est mis en mouvement par le moteur.
  2. Une fois en mouvement, cet alternateur produit de l’électricité.

Pendant ce processus, une grande quantité de chaleur est produite, au lieu de la laisser se dissiper, la cogénération la récupère pour chauffer un circuit d’eau. Cette eau chaude peut ensuite être utilisée pour le chauffage des bâtiments, de l’eau chaude sanitaire, ou pour des procédés industriels. La chaleur des gaz de combustion peut aussi être récupérer pour la production d’eau chaude ou encore pour des processus industriels nécessitant de la chaleur.

Les différentes formes de cogénération

La cogénération biomasse

La cogénération biomasse utilise des déchets organiques comme source d’énergie. Ces déchets peuvent provenir de l’agriculture, de l’industrie forestière, ou même de nos déchets ménagers. Ils sont brûlés pour produire de la chaleur et de l’électricité. Cette méthode a l’avantage d’être renouvelable et de contribuer à la réduction des déchets.

Dans le secteur agricole, les résidus de récolte, le fumier et d’autres sous-produits organiques sont collectés et utilisés comme combustible dans le processus de cogénération. De même, l’industrie forestière produit une quantité significative de déchets sous forme de copeaux de bois, d’écorce et de sciure qui, autrement, pourraient être laissés à décomposer naturellement ou brûlés sans contrôle, contribuant ainsi à la pollution de l’air.

La cogénération biomasse utilise également les déchets ménagers, comme les restes de nourriture, le carton et le papier, ajoutant une nouvelle dimension à nos efforts de recyclage. Au lieu de simplement jeter ces articles, ils sont collectés, traités et convertis en énergie.

La cogénération gaz

La cogénération gaz utilise du gaz naturel ou du biogaz comme source d’énergie. Le gaz est brûlé pour faire tourner une turbine ou un moteur, produisant de l’électricité et de la chaleur. Ce qui distingue vraiment la cogénération gaz, c’est son rendement énergétique impressionnant. En combinant la production d’électricité et la récupération de chaleur, le rendement de ces systèmes peut atteindre jusqu’à 85%.

Cela signifie qu’une grande majorité de l’énergie contenue dans le gaz est effectivement convertie en énergie utile, ce qui fait de la cogénération gaz une option attrayante pour une utilisation énergétique plus durable et efficace. Cette efficacité est particulièrement précieuse à une époque où les questions de conservation de l’énergie et de réduction des émissions de gaz à effet de serre sont devenues des préoccupations majeures.

La cogénération à base de gaz, aussi connue sous le nom de cogénération gaz, exploite le gaz naturel ou le biogaz comme principale source d’énergie pour réaliser deux actions simultanément : la production d’électricité et la génération de chaleur. Ces deux types de gaz, respectivement issus de réserves souterraines et de processus de décomposition de matière organique, sont des combustibles qui présentent l’avantage d’être abondants et relativement peu coûteux.

La cogénération vapeur

La cogénération vapeur est un type de cogénération où la vapeur produite par la combustion d’un combustible est utilisée à la fois pour produire de l’électricité et pour des applications thermiques. Dans ce système, une chaudière produit de la vapeur haute pression qui est utilisée pour faire tourner une turbine. Cette turbine est couplée à un alternateur qui produit de l’électricité. La vapeur qui sort de la turbine est ensuite récupérée et peut être utilisée pour le chauffage ou pour des processus industriels nécessitant de la chaleur.

Ce type de cogénération est particulièrement adapté aux industries qui ont besoin de grandes quantités de vapeur pour leurs processus, comme les papeteries ou les raffineries.

La cogénération permet d’optimiser l’utilisation de l’énergie primaire, en valorisant la chaleur qui serait autrement perdue. Cela se traduit par une réduction de la consommation de combustible et des émissions de gaz à effet de serre.

Si vous êtes intéressé par les avantages de la cogénération pour votre entreprise ou votre collectivité, contactez-nous pour en discuter.

La cogénération dans la méthanisation et le gaz vert

centrale cogénération
Centrale de cogénération de l’unité de méthanisation Ovimétha réalisé par Arkolia

La cogénération trouve des applications particulièrement intéressantes dans le domaine de la méthanisation et du gaz vert. La méthanisation est un processus de dégradation de la matière organique par des micro-organismes en l’absence d’oxygène. Ce processus produit du biogaz, qui peut être utilisé comme source d’énergie dans une centrale de cogénération.

La cogénération biomasse et la cogénération biogaz permettent ainsi de valoriser les déchets organiques en produisant à la fois de l’électricité et de la chaleur. Cette technique présente l’avantage de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de contribuer à la production d’énergie renouvelable locale.

Cette méthode a l’avantage de valoriser les déchets organiques et de produire une énergie renouvelable. Le processus de méthanisation produit un résidu appelé digestat, qui peut être utilisé comme engrais.

Les applications de la cogénération

La cogénération peut être utilisée dans de nombreux secteurs, des industries aux bâtiments résidentiels.

  • Les industries : Les industriels qui produisent et consomment beaucoup de chaleur, comme les sucreries et les papeteries, la cogénération permet de générer de l’électricité grâce à leurs flux de vapeur. De plus, l’électricité produite peut être utilisée sur place ou revendue au réseau public.
  • Les bâtiments résidentiels : Dans le secteur résidentiel, la micro-cogénération peut produire une base de chaleur et d’électricité. Des modules compacts alimentés au gaz assurent le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire pour les bureaux et logements collectifs, tout en assurant une production locale d’électricité.
  • Les centrales de cogénération : Ces installations de grande envergure qui produisent de l’électricité et de la chaleur pour un réseau urbain ou des processus industriels. Par exemple, la centrale de cogénération biomasse de Biganos en France utilise les résidus et branches de bois non utilisés pour la production de papier pour produire de la vapeur très chaude. Cette vapeur fait tourner des turboalternateurs qui produisent de l’électricité, qui est ensuite utilisée sur place ou revendue au réseau public.
  • Les industries nécessitant de la vapeur : Les industries qui ont besoin de grandes quantités de vapeur pour leurs processus, comme les papeteries ou les raffineries, la cogénération vapeur peut être une solution très efficace. En produisant simultanément de l’électricité et de la vapeur à partir d’une même source d’énergie, ces industries peuvent optimiser leur utilisation de l’énergie et réduire leurs émissions de gaz à effet de serre.
  • Le secteur agricole : En milieu agricole, la cogénération peut jouer un rôle clé dans le chauffage des serres. Les serres ont besoin d’une température constante pour optimiser la croissance des plantes, et la chaleur produite par la cogénération peut être utilisée à cette fin. L’électricité produite peut être utilisée pour alimenter les systèmes d’éclairage et d’irrigation. Cela permet non seulement de réduire les coûts énergétiques, mais aussi de minimiser l’empreinte carbone de l’exploitation agricole.

Les défis de la cogénération

La cogénération doit faire face à plusieurs défis. Le premier est lié à la nécessité de produire au plus près des lieux de consommation, car la chaleur se transporte mal. Cela restreint les options d’emplacement pour les installations de cogénération.

Un autre défi est lié à la variabilité de la demande en électricité et en chaleur. En effet, la production de cogénération doit être ajustée en fonction de la demande, ce qui peut nécessiter des systèmes de stockage d’énergie.

La cogénération nécessite des investissements initiaux importants, ce qui peut constituer un obstacle pour certaines entreprises ou collectivités. Cependant, ces coûts peuvent être compensés à long terme par les économies d’énergie et les revenus de la vente d’électricité.

Cogénération : Optimisation énergétique et avenir du gaz vert

En permettant de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur à partir d’une seule source d’énergie, elle optimise l’utilisation de l’énergie primaire et contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Dans le domaine de la méthanisation et du gaz vert, la cogénération offre des perspectives prometteuses pour la valorisation des déchets organiques et la production d’énergie renouvelable locale.

Cependant, la mise en œuvre d’un projet de cogénération nécessite une attention particulière. Les unités de cogénération doivent en outre valoriser la chaleur et avoir une efficacité telle qu’elles assurent une économie d’énergie primaire par rapport à la production séparée de chaleur et d’électricité.

La cogénération est une solution qui mérite d’être explorée et développée pour répondre aux défis énergétiques de notre époque.

Sources : Energuide, Connaissance des énergies, Ellipse

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