Quel est le principe de fonctionnement ?
La cogénération consiste à produire, de façon combinée, de la chaleur et de la force. Cette dernière est généralement utilisée pour générer de l'énergie électrique grâce à l'accouplement d'un alternateur. Un cogénérateur possède un rendement global de 80 %, ce qui est largement supérieur à un générateur seul d'électricité. L'électricité produite peut être autoconsommée et/ou revendue à EDF.
Aujourd'hui, on estime que les installations de cogénération disséminées sur le territoire représentent une puissance de 3 GW. Par comparaison, toutes énergies confondues, la puissance installée en France est de 100 GW.
Qui est intéressé ?
Ceux qui ont des besoins de chaleur et d'électricité élevés et constants. Dans le secteur du bâtiment, il s'agit essentiellement de centres hospitaliers, de centres de recherche, d'immeubles de bureaux ou de logements ou de réseaux de chaleur. L'installation d'une cogénération suppose, au préalable, une étude de faisabilité technico-économique permettant d'apprécier le retour sur investissement. L'investissement se chiffre à environ 5 millions de francs par mégawatt.
Des opérateurs tels que Gaz de France, la Générale des eaux (Vivendi) et la Lyonnaise des eaux proposent, via leurs filiales, une prise en charge complète de la production de chaleur (investissement, conception, réalisation et exploitation).
Quels sont les différents types de cogénérateur ?
Les turbines à vapeur
Une chaudière fournit de la vapeur à haute pression qui est envoyée dans une turbine, accouplée à un alternateur. Ces installations conviennent plutôt à de grosses puissances, et sont donc mal adaptées aux besoins des bâtiments. Elles s'adressent plutôt aux réseaux de chaleur ou à des applications industrielles.
Les turbines à gaz
Une importante quantité d'air est aspirée puis comprimée dans une chambre de combustion où est injecté en continu du combustible. Les produits de combustion, lors de leur détente, entraînent l'arbre et donc l'alternateur.
Les turbines à gaz demandent peu d'entretien. Toute l'énergie transformée en chaleur est présente dans les gaz d'échappement, à des températures élevées. Ces équipements ont un faible rendement mécanique. Conséquence : le temps de démarrage des turbines est long, ce qui exclut leur utilisation en secours électrique.
Les moteurs alternatifs
Il existe des moteurs fonctionnant au fioul domestique et lourd, ainsi qu'au gaz naturel. Les moteurs de type « duals » démarrent au fioul, puis passent au gaz quand le régime atteint une certaine vitesse. Ils sont donc capables d'assurer le secours électrique.
La vitesse de rotation des moteurs est déterminante : plus elle est élevée, plus la puissance fournie est importante et plus l'usure est rapide. On distingue les moteurs lents issus d'applications marines (vitesse comprise entre 100 tr/min et 500 tr/min), pour une durée de vie de 40 000 heures, les moteurs semi-rapides (entre 500 et 1 000 tr/min) et les rapides (à partir de 1 500 tr/min).
Les moteurs thermiques, à pistons, sont adaptés à la production d'eau chaude, d'une température comprise entre 90 et 110 °C. Ce niveau de température convient bien aux besoins de bâtiments tertiaires, d'hôpitaux, de petits réseaux de chaleur.
La trigénération
C'est l'association de la cogénération et de la production de froid par absorption ou par compression. Le grand tertiaire est plus particulièrement concerné.
Quelles sont les évolutions tarifaires?
EDF a élaboré un contrat indexé sur les coûts de production, et non plus sur son seul tarif. Il donne une meilleur visibilité pour les investisseurs (stabilité sur douze ans), notamment dans le cadre de la libéralisation du marché de l'énergie qui interviendra dès 1999. On peut imaginer que le prix des énergies baissera.
Quelle est la réglementation en vigueur?
Comme les installations de cogénération sont dotées d'un foyer de combustion, elles doivent respecter la limitation des rejets polluants dans l'atmosphère, fixée par trois lois : celle de 1976, relative aux installations classées pour la protection de l'environnement ; celle de 1980, relative à l'utilisation rationnelle de l'énergie ; et enfin la loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie de 1996.
L'arrêté « PIC » (petites installations de combustion) du 25 juillet 1997 précise, les valeurs d'émission de polluants acceptable pour chaque type d'installation. Cet arrêté s'applique plus particulièrement aux installations qui consomment entre 2 et 20MW. Parmi les limitations de l'arrêté PIC figure l'interdiction de mettre en place une installation de cogénération dans le sous-sol de bâtiments d'habitation, d'établissements recevant du public (ERP) ou d'immeubles de grande hauteur (IGH).
Par ailleurs, l'arrêté établit les niveaux sonores à ne pas dépasser en limite de propriété, et impose un contrôle périodique des gaz de combustion rejetés par un organisme agréé.
Le respect de certains seuils (rendement de l'installation supérieur à 65 %, rejets polluants) conditionne le rachat par EDF du courant électrique produit et la détaxation des combustibles consommés. L'exploitation d'une installation de cogénération suppose de déposer, au préalable, une demande auprès de la préfecture et de constituer un dossier.
POUR EN SAVOIR PLUS...
Qui contacter
ATEE (Association technique énergie-environnement), 47, avenue Laplace, 94117 Arcueil Cedex ; tél. : 01.46.56.35.45 ; fax : 01.46.56.35.48.
Ademe (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie), 500, route des Lucioles, Sophia-Antipolis, 06560 Valbonne ; tél. : 04.93.95.79.77 ; fax : 04.93.65.31.96.
A RETENIR
Comment ça marche ?
On produit de façon combinée de la chaleur et de l'électricité grâce à des turbines ou des moteurs.
Pourquoi ?
On atteint des rendements élevés lorsqu'on alimente des bâtiments consommant beaucoup de chaleur et d'électricité. Le surplus d'électricité est revendu.
Qui est intéressé ?
Les centres hospitaliers, les centres de recherche, les immeubles de bureaux ou de logements, les réseaux de chaleur.
SCHEMAS : Moteur thermique + Turbine à gaz
