2.2.1 Flux énergétiques en 2013-2014
Le bilan énergétique du système en 2013-2014 est présenté sous forme de diagramme de flux d’énergie (figure 2.1). La production annuelle de chaleur qui alimente les réseaux thermiques a re-présenté 399 GWh : 155 pour CADIOM et 244 pour CADSIG. Parmi ceux-ci, 177 ont été produits par la chaufferie gaz du Lignon et 222 récupérés à l’UVTD des Cheneviers.
FIGURE2.1 – Bilan énergétique du système en diagramme de flux sur l’année 2013-14. Unité : GWh/an
La connexion entre les deux réseaux a permis de transférer 76.4 GWh du réseau CADIOM vers le réseau CADSIG. Ce transfert implique une substitution de gaz par de la chaleur fatale, puisqu’au-paravant le réseau CADSIG était alimenté à 100% par du gaz. Dans l’autre sens, 10.3 GWh ont été fournis à CADIOM par CADSIG, ce qui correspond à une substitution de mazout par du gaz puisque cette chaleur a été transférée lorsque la chaleur disponible aux Cheneviers étaient insuffisante pour
couvrir la demande sur le réseau CADIOM, et que cette chaleur était auparavant produite par des chaudières d’appoint fonctionnant au mazout. Les chaudières gaz décentralisées sur CADSIG n’ont pas réinjecté de chaleur sur le réseau. En revanche, elles ont produit 27.5 GWh de chaleur directe-ment sur les lieux de consommations, principaledirecte-ment en hiver (section 2.8, p.81).
La chaleur à distance vendue aux consommateurs finaux s’est chiffrée à 358 GWh, 140 sur CADIOM (estimation) et 218 sur CADSIG. La différence entre la chaleur totale fournie aux réseaux et la chaleur délivrée à l’ensemble des sous-stations correspond à 42 GWh. Les pertes thermiques totales du système de transport de chaleur sont ainsi estimées à 10.4%. Dans ces pertes sont inclues les pertes sur la liaison. Celles-ci représentent 3% de la chaleur transférée entre les réseaux : 2% sur les conduites de transport comptabilisées dans les pertes réseaux de CADSIG (1.7 GWh), et 1% de pertes sur les échangeurs de chaleur (0.9 GWh).
La consommation totale de gaz naturel du système s’est élevée à 229 GWh (PCI). La plus grande partie de cette consommation, 194 GWh, a permis d’alimenter les chaudières du Lignon. En plus de la production thermique pour les réseaux, 0.7 GWh thermiques ont pu être valorisés grâce la récupération sur les fumées effectuée sur l’une des chaudières qui permet d’alimenter directement le bâtiment des SIG. La consommation des chaudières décentralisées s’est montée à 30 GWh. Enfin, 5 GWh de gaz ont été consommés par l’UVTD. Parmi ceux-ci, 2 GWh ont été utilisés directement comme combustibles d’appoint dans les fours lors des séquences d’arrêts et redémarrages et ont ainsi participé à la production de vapeur. Les 3 GWh restants ont été consommés par l’usine pour le réchauffement des fumées avant le catalyseur lors de ses phases de régénération. Au total, la consommation de combustibles fossiles du système a généré 46.2 kt de CO2.
Concernant la ressource déchets, le tonnage incinéré a été de 230’800 tonnes, équivalent à 692 GWh (PCI=3 MWh/t). La production électrique des deux turbines s’est chiffrée 111 GWh, mais seulement 86 GWh ont été injectés sur le réseau électrique, 26 GWh ayant été consommés par l’usine elle-même. Enfin, 25.1 GWh thermiques ont été soutirés pour les besoins de l’usine. Une partie de cette énergie a été réintroduite dans le cycle de production de vapeur pour le préchauffage de l’air en entrée des fours, l’autre ayant été consommée par l’usine, notamment pour des besoins de chauffage.
Les pertes d’énergie à l’usine d’incinération, essentiellement par les fumées et par la condensation, se sont chiffrées à 356 GWh, soit environ la moitié du contenu énergétique des déchets.
La consommation d’électricité importée dans le système a été de 2.7 GWh : 0.4 pour l’UVTD et 2.3 pour la chaufferie et la station de pompage. Les consommations électriques suivantes n’ont pas été comptabilisées :
• la consommation électrique de la station d’échange (a priori relativement faible puisque les pompes de circulation qui s’y trouvent ne fonctionnent que lorsque c’est CADIOM qui importe de la chaleur, et que le système de commande et de supervision se situe à la centrale SIG)
• la consommation électrique des chaufferies décentralisées
• la consommation électrique des sous-stations
2.2.2 Variations des flux énergétiques liées à la connexion
Afin d’estimer les impacts de la connexion sur les flux énergétiques qui caractérisent le système énergétique indépendamment des variations de la demande et de la quantité de déchets incinérés, un bilan énergétique théorique du système sans la connexion des réseaux a été reconstitué de la façon suivante :
• Consommation de combustibles fossiles : Avec la même demande thermique sur chacun des réseaux, la chaleur transférée via la station d’échange de CADIOM vers CADSIG aurait été produite par les chaudières gaz du Lignon. La chaleur transférée dans l’autre sens aurait été fournie par des chaudières d’appoint au mazout. Les quantités supplémentaires de gaz et de mazout qui auraient été consommées sans la connexion ont alors été estimées en prenant des rendements de 92% pour le gaz et de 85% pour le mazout.
• Récupération de chaleur fatale: A l’UVTD, la récupération de chaleur fatale aurait été équiva-lente à la récupération de chaleur mesurée sur l’année 2013-14, moins la part qui a été fournie à CADSIG via la station d’échange.
• Production d’électricité: Avec la même quantité de déchets en input, la production d’électricité aurait été supérieure puisque moins de vapeur vive aurait été soutirée sur les turbines pour alimenter les réseaux. La perte de production électrique induite par la récupération de chaleur supplémentaire se caractérise par un ratio 1/5, c’est-à-dire que chaque mégawatt thermique fourni par l’usine au réseau diminue de 200 kW la production électrique (cf. section 2.10.2, p.88). La production électrique sans la connexion peut ainsi être estimée avec ce ratio.
• Rejets thermiques : Sans la connexion, les pertes par condensation auraient été plus impor-tantes. La différence peut être estimée en effectuant le solde de l’augmentation de la récupé-ration de chaleur fatale et de la baisse de la production électrique.
Les variations de flux énergétiques induits par la connexion sont récapitulés dans le tableau 2.1.
Sans connexion Avec connexion Différence
Consommation de gaz 300.3 228.5 −71.7
Consommation de mazout 12.3 0.1 −12.2
Déchets incinérés 692.4 692.4 0
Production électrique 126.8 111.4 −15.4
Récupération de chaleur fatale 144.6 221.8 +77.2 Rejets thermiques dans le Rhône 290.1 228.3 −61.8
TABLE2.1 – Variations des flux énergétiques liées à la connexion des réseaux pour une demande et un tonnage de déchets identiques. Valeurs mesurées sur l’année 2013-14 (avec connexion) et calculées (sans connexion). Unité : GWh/an
Cette analyse permet de montrer que la connexion des réseaux a permis de diminuer la consom-mation de gaz et de mazout de 71.7 et 12.2 GWh/an respectivement. En revanche, l’augmentation importante de la récupération de chaleur fatale, de 77.2 GWh, a induit une baisse de la production
électrique de 15.4 GWh (tableau 2.1). Au final, cette augmentation de la récupération de chaleur permet de diminuer les pertes par la condensation à l’UVTD de 61.8 GWh/an (228.3 GWh au lieu de 290.1 GWh). Enfin, la quantité de chaleur fournie aux réseaux aurait été légèrement plus faible puisqu’il n’y aurait pas eu les pertes de chaleur sur les conduites construites pour liaison ainsi que sur les échangeurs de chaleur de la station d’échange (2.6 GWh au total).
La connexion des réseaux a permis une double substitution : substitution de gaz par de la chaleur fa-tale sur CADSIG ; substitution de mazout par du gaz sur CADIOM. Cette double substitution explique pourquoi la diminution de la consommation de gaz totale est moins importante que l’augmentation de la récupération de chaleur fatale. Le tableau 2.2 permet de synthétiser ces substitutions et les réductions d’émissions de CO2 liées.
Chaleur substituée
Combustible fossile substitué
Combustible fossile substituant
CO2
évité Substitution : Gaz par de la
chaleur fatale 76.4 Gaz : 83.4 / 16.8
Substitution : Mazout par
du gaz 10.3 Mazout : 12.2 Gaz : 11.6 0.9
TABLE2.2 – Substitutions d’énergies (GWh/an) et réduction d’émissions de CO2 (kt/an) induites par la connexion sur l’année 2013-14
Au total, la connexion a permis d’éviter l’émission annuelle de 17.7 kt de CO2 dans le canton, ce qui représente 1.4% du contenu CO2 des combustibles fossiles (gaz et mazout) délivrés aux consom-mateurs finaux dans tout le canton de Genève (OCSTAT, 2014).
Cette baisse importante doit tout de même être nuancée dans la mesure où la baisse de la production électrique n’est ici pas comptabilisée dans le calcul des émissions de CO2, le problème étant de savoir par quelles types de production elle sera compensée, à Genève, en Suisse ou à l’étranger. Au pire des cas, c’est-à-dire si on considère que cette production était remplacée quelque part par une centrale thermique classique au charbon avec un rendement électrique de 40%, la baisse totale des émissions liées à la connexion ne serait plus que de 4.9 ktCO2. Celle-ci serait de 15.6 ktCO2 si l’on considère que la baisse de la production électrique est remplacée par l’équivalent du mix électrique suisse de consommation, caractérisé par un contenu CO2 de 139 g/kWh (OFCL, 2014).