La filièr
e Energie-Bois Suisse ou l’ASCAD pourrait être envisa
Meilleur transfert du savoir faire
Beaucoup de connaissance existe en Suisse, comme au sein du Quality Management « Chauffages au bois »29, qui propose un accompagnement au montage de projet garantissant une réalité technique et économique. Le
28 http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=‐1&cid=96&m=3&catid=16276, consulté en juin 2013
29 http://www.qmholzheizwerke.de/inhalt/qmholzheizwerkefr.html
- les bonnes pratiques concernant la conception : standardisation des installations d’un point de vue technique (dimensionnement, appoint, densité réseau) et d’un point de vue économique (coûts de référence par poste) ;
es (rendement et émissions) et vision sur la durée de vie de l’installation plutôt qu’au jour le jour.
Lobbying auprès des institutions
En France, il existe différentes associations faitières bois-énergie : CIBE,
domaines des CAD : AMORCE, Via Seva, SNCU. Ces o t dans les discussions
politiques au sein des ministères, entre autres dans l’ét veloppement de ces
filières et dans l’attribution des moyens nstances existent
comme Energie Bois Suisse et l’ASCAD, mais Energie Boi un flottement dans le
remplacement de son délégué suisse romand tandi ctive en Suisse
alémanique, or pour être efficaces ces instances doivent s professionnels de terrain et non centralisées.
Aide à la structuration des professionnels
consommation de chaleur. Ce type de projets devrait plutôt être porté par des sociétés possédant un portefeuille
tage de faciliter la circulation du savoir-faire, que ce soit dans le domaine de la conception ou de l’exploitation.
Cela n’a pas été l’objet du présent projet, mais le travail sur le potentiel d’exploitation de la ressource bois pour la nationale par l’OFEV [2013] mais doit être mise en
nd à augmenter d’ici 2020 mais à rediminuer ensuite d’ici 2050. Or la mise en place de nouvelles filières d’exploitation du bois est un
que s’il est durable.
et de recherche [Faessler et al.; 2010]. Les flux de bois naturel pris en compte dans cette étude sont ceux issus physiquement (stricto sensu) des surfaces de forêts de ce périmètre. Il s’agit d’une méthode se basant sur des flux physiques réels de production de ressource à l’intérieur d’un périmètre, ne prenant pas en compte une réalité complexe de filières plus larges (import/export, filières matière et/ou énergie…). Cette approche liée aux ressources physiques réelles du territoire permet de voir si, sur
ce excessive à de - les bonnes pratiques concernant l’exploitation : optimisation du fonctionnement des chaudièr
en lien avec les CAD bois : domaine du rganismes ont un poids importan ablissement d’un cadre favorable au dé financiers pour les soutenir. En Suisse, différentes i
s Suisse a récemment souffert d’
s que l’ASCAD est essentiellement a nécessairement être proches de
L’analyse du projet de Cartigny a montré que le montage retenu, à savoir une société anonyme exclusivement en charge du financement et de l’exploitation des installations de Cartigny, posait des problèmes de fonctionnement.
Notamment l’absence de trésorerie et la nécessité d’équilibrer les comptes de la société chaque année crée des variations importantes de prix de la chaleur d’une année à l’autre, au gré des aléas d’exploitation et de d’installations de manière à mutualiser les risques et à créer un fonds de roulement permettant de lisser les prix d’une année à l’autre. L’autre possibilité est de s’appuyer sur une structure solide de type SIG, avec la possibilité d’avoir recours au contracting énergétique (dans ce cas c’est le contracteur qui assume les risques d’exploitation).
La spécialisation des professionnels a également l’avan
Travail sur la ressource bois
valorisation énergétique doit continuer. Il est réalisé à l’échelle
relation avec la Stratégie énergétique 2050. Comme nous l’avons noté au paragraphe V.C.1.a, les objectifs fixés sont quelque peu étonnants, puisque la consommation de bois pour la production d’énergie te
processus de long terme qui n’est pertinent
Le travail d’évaluation et de développement de la ressource bois doit parallèlement être mené dans les territoires concernés avec les acteurs locaux. Ainsi, une caractérisation de la ressource bois au niveau du périmètre du Grand Genève a été effectuée dans le cadre d’un autre proj
le long terme, la ressource bois peut être prélevée durablement et localement sans dépendan
l’importation de bois. Deux principaux enjeux rentrent en ligne de compte pour estimer le gisement mobilisable compte de critères sociaux et techniques) pour le bois-énergie des forêts de la région :
(tenant
oitation), manents) et sociaux (acceptabilité des propriétaires).
Gisement mobilisable Energie
Le taux réel d’accessibilité potentielle pour la récolte forestière : lié avant tout au foncier et à l’accessibilité physique (routes, logistique), il dépend aussi de paramètres financiers (rentabilité d’expl
écologiques (récolte raisonnée des ré
La répartition entre l’utilisation matière et la valorisation directe en énergie, sachant que la filière matière est considérée comme prioritaire par les pouvoirs publics et en général financièrement plus rémunératrice.
Au final, les résultats de gisements mobilisables supplémentaires pour une valorisation énergétique dans le Grand Genève sont compris dans un facteur 1 à 4 selon les approches30 :
Tableau 19 : Gisement mobilisable du bois naturel du Grand Genève
UNITE
Estimation selon
Rapport VIRAGE R5 Estimation haute selon autres approches30 [Faessler et al.; 2010]
Canton de Genève GWh 4 4
District de Nyon GWh 4 11
Genevois de l’Ain GWh 12 51
Genevois de Haute-Savoie GWh 23 100
Somme Grand Genève GWh 43 166
Un gisement potentiellement mobilisable (supplémentaire) existe mais reste limité à moins de 1% de la
cas du Grand Genève, les filières économiques de marché ct de la ressource physique et l’augmentation de la demande locale ne consommation énergétique finale du Grand Genève (~23'000 GWh/an). A noter que le bois naturel déjà mobilisé pour l’énergie représente environ 150 GWh/an. Dans le
libre sont plus larges que le périmètre stri
permet pas forcément une augmentation de l’offre locale. A contrario, les nouvelles chaudières à bois communales sont souvent perçues par les autorités locales comme devant se faire pratiquement exclusivement avec du bois issu de ressource locale, impliquant de réfléchir selon les flux de ressources physiques liées au territoire.
30 Notes explicatives sur la ressource bois : compléments au rapport R5
http://www.cuepe.ch/html/recherche/rapport_l.php?id=61
V.
ant la gestion
éfique : elle serait sans effet sur le coût global pour l’usager mais permettrait de lisser les prix sur plusieurs années. Concernant le projet d’extension du
réseau jusqu’au hameau tants de la commune
de Cartigny, sa réalité technique et économique est difficile.
Le suivi a permis de tirer différents enseignements du proj r le développement d’autres projets de
chauffage à distance au bois dans de b ndition mique s avec
les préconisations du Quality Management « Chauffage rincipaux, on citera :
ités réseau suffis >1.5 MWh/m tracé/an) pour limiter les pertes de distribution et le struction du réseau. Ce point est cependant à nuancer si on sidère que de ux de densité com existent dans s pays scandinaves (Suè Danemark) : il leurs s pour comprendre comment ils atteignent un lité économique
Exploiter la complémentarité entre les énergies pour optimiser les investissements. Etant donnée l’intensité
ransition énergétique : son développement ne semble pas être un pilier de la Stratégie énergétique 2050 de la Suisse tandis que la plupart des pays européens le considèrent comme prioritaire… Aujourd’hui, les subventions affectées au développement des réseaux de chaleur au bois sont faibles : moins d’1 CHF/hbt/an en Suisse contre 3 fois plus en France par l’intermédiaire du fonds chaleur. Plus largement, il faut envisager la création d’un fonds de subventions alimenté
D Conclusion
Grâce à la transparence de l’ensemble des acteurs du projet, une analyse complète de l’installation a pu être menée. La gestion technique des installations à Cartigny est globalement bonne, mis à part quelques petits réglages supplémentaires qui étaient déjà en cours de mise en œuvre en 2012. Concern
économique, nous recommandons de passer à une tarification plus transparente selon le mode de facturation habituel sur les réseaux de chaleur (part fixe en CHF/kW souscrit/an et part variable en ct/kWh consommé). La constitution d’un fonds de roulement pour faire face aux imprévus d’exploitation via une part de « provisions pour renouvellement » (de l’ordre de 1 ct/kWh consommé) serait également bén
de La Petite Grave, s’il répond à une logique d’équité entre les habi
et de Cartigny pou s techniques et écono s au bois ». Parmi les p
onnes co s, globalement cohérent
Viser des dens antes (
poids du coût de con nombreux résea
con de et
parable le
serait intéressant d’étudier modèle e réa
avec de si faibles densités.
des investissements dans une chaudière bois par rapport à une chaudière conventionnelle, il est pertinent de dimensionner la chaudière bois à 50-60% de la puissance maximum appelée (permettant de produire 80-90% de l’énergie annuelle) et de prévoir une chaudière mazout ou gaz complémentaire pour l’appoint et le secours. Pour assurer une utilisation raisonnée des énergies fossiles, cette mixité peut s’adosser sur un engagement contractuel entre l’exploitant et le maître d’ouvrage sur un taux de couverture bois défini à l’avance.
Au niveau institutionnel, il serait important de clarifier la place du chauffage à distance au bois dans la t
(par une taxe affectée par exemple) pour le développement des réseaux thermiques efficients (car le coût du réseau pèse lourdement dans le prix de vente de l’énergie).
Enfin, l’organisation de la filière pourrait être améliorée pour permettre un transfert efficace du savoir faire et profiter des enseignements acquis lors des expériences précédentes. Il semble préférable de confier de tels projets à des entreprises spécialisées et solides financièrement. D’autre part, un renforcement du lobbying des acteurs de la filière auprès des instances fédérales permettrait d’attiser l’intérêt de la Confédération dans le développement du chauffage à distance au bois.
Conclusion et perspectives
Un retour d’expérience complet a été mené sur l’installation de chauffage au bois de Cartigny, démarrée en 2008.
Les aspects énergétiques, environnementaux, et économiques ont été étudiés.
Du point de vue technique, un des points centraux a été la mesure du rendement et des émissions des chaudières bois sur toute leur gamme de puissance. En effet, si le fonctionnement des chaudières bois est en général bien caractérisé à la puissance nominale, l’influence des variations de charge sur le rendement et les émissions est
atteintes sont bonnes (83 à 84% pour la grande chaudière et 88.5 à 90% pour la petite chaudière), et conformes aux données
ur la grande chaudière, les émissions de CO sont inférieures à la norme dès
e raccordement du hameau de La Petite Grave (situé à plus d’un km de la chaufferie) risque
ention par le Centime Climatique (3 ct/kWh). A
s profitent de plusieurs avantages qui ne sont pas à négliger : ils bénéficient d’une prestation finale (chaleur utile), sans avoir à se soucier de commander du mazout, de l’entretien ou des pannes encore mal connue. Deux méthodologies différentes ont été utilisées pour la mesure du rendement et ont donné des résultats similaires. Le résultat principal est que contrairement à ce à quoi on pouvait s’attendre, le rendement est invariant en fonction du taux de charge des chaudières, même à faible charge. Les valeurs
annoncées généralement par les constructeurs.
Concernant les émissions atmosphériques : les émissions de NOx sont très stables en fonction du taux de charge et toujours en dessous des normes OPair, par contre les émissions de CO sont très dégradées lorsque le taux de charge des chaudières diminue. Po
lors que le taux de charge dépasse 50%. Pour la petite chaudière, les émissions pourraient être améliorées par un meilleur réglage des paramètres de combustion (excès d’air). Enfin, les émissions de poussières ont été mesurées par le SPair qui a relevé des niveaux d’émissions très faibles et conformes aux normes, grâce à l’action de l’électrofiltre.
Un autre point important ressort de l’analyse énergétique, il s’agit de la faible densité du réseau. Tandis que la moyenne suisse est d’environ 4 MWh/m tracé/an, la densité du réseau à Cartigny est seulement de 0.9 MWh/m tracé/an. Le projet d
encore de faire baisser cette valeur. Cette faible densité du réseau a pour conséquence des pertes réseaux importantes de l’ordre de 20%, comparables avec celles observées sur d’autres réseaux basse densité (en Scandinavie notamment). Au final le rendement global annuel de l’installation est de l’ordre de 67%.
L’analyse économique a révélé une répartition de 60% de coûts fixes (40% pour l’amortissement de l’investissement (10 MCHF) et 20% pour l’exploitation) et 40% de coûts variables (achat de combustibles) sur une année normale. Il en résulte un coût du kWh variable d’une année à l’autre selon la consommation de chaleur : 21 à 28 ct/kWh entre 2009 et 2011, soit 18 à 25 ct/kWh après subv
terme, nous pouvons considérer que le coût du kWh va se stabiliser autour de 22 ct/kWh. Comparé au coût de la chaleur mazout (en considérant des coûts fixes de 2 ct/kWh et un rendement annuel compris entre 60 et 80%), la zone d’équilibre se situe entre 1.1 et 1.5 CHF/litre de mazout. Le prix de la chaleur CABC est encore supérieur à celui de la chaleur mazout, mais il n’est pas si éloigné puisqu’en 2012, le prix du mazout s’est élevé à 1.03 CHF/litre. En outre, les usager
voire du remplacement de leur chaudière. Enfin les prix de la chaleur CABC sont en train de se stabiliser, contrairement aux prix du mazout.
Le prix payé par les usagers a é rs des réseaux de chaleur
français de même taille alimentés au bois. La différence est importante puisque les usagers français paient deux fois moins cher leur énergie (9 ct/kWh), mais il faut préciser que les installations ont en moyenne été
ubventionnées à 60% à l’investissement (grâce au fonds chaleur renouvelable) alors que CABC n’a touché que 1.5% de subvention à l’investissement (hors Centime Climatique). Nous avons estimé que si CABC avait obtenu ie par deux autres facteurs : 1/ La
ées. Concernant la gestion économique des installations, le prix
retenons qu’il faut viser des densités réseau suffisantes (>1.5 MWh/m tracé/an) pour limiter les
zout ou gaz complémentaire pour l’appoint et le secours. Cela permet notamment d’atténuer le surdimensionnement éventuel
galement été comparé à celui payé par les usage
s
un tel niveau de subventions, le coût du kWh pour l’usager aurait été ramené à 14 ct, ce qui est encore supérieur au coût observé sur les réseaux français. La différence peut s’expliquer en part
densité du réseau, plus faible à Cartigny (0.9 MWh/m tracé/an) que sur les réseaux français (3 MWh/m tracé/an), or les investissements dans le réseau sont fixes et doivent être amortis quelle que soit la consommation de chaleur des preneurs. 2/ Dans une moindre mesure, le dimensionnement des chaudières bois par rapport à la puissance totale souscrite sur le réseau, 60% sur les réseaux français contre plus de 100% à Cartigny, or les chaudières bois sont des équipements intensifs en investissement et une réduction importante de puissance entraîne une réduction importante de prix.
En conclusion, l’installation de chauffage au bois de Cartigny fonctionne correctement avec un bon niveau de rendement et des émissions globalement maîtris
du kWh est très variable d’une année à l’autre à cause des variations de la consommation de chaleur et des aléas d’exploitation, de plus le mode de tarification retenu est peu transparent pour l’usager. Nous recommandons de passer à un mode de tarification plus traditionnel (part fixe en CHF/kW souscrit/an et part variable en ct/kWh consommé) et de constituer un fonds de roulement (grâce à un prélèvement de l’ordre de 1 ct/kWh) qui permettra de lisser le prix du kWh sur plusieurs années (sans effet sur le coût global pour l’usager).
De manière générale, pour réaliser un réseau de chauffage au bois dans de bonnes conditions techniques et économiques,
pertes de distribution et le poids des investissements liés à la construction du réseau. Notons tout de même qu’on observe des réseaux de densité comparable à celle de CABC en Suède et au Danemark qui sont souvent cités en exemples. D’autre part, nous préconisons d’exploiter la complémentarité entre les énergies pour optimiser les investissements. Etant donnée l’intensité des investissements dans une chaudière bois par rapport à une chaudière conventionnelle, il est préférable de dimensionner la chaudière bois à 50-60% de la puissance maximum appelée (permettant de produire 80-90% de l’énergie annuelle) et de prévoir une chaudière ma
de la chaudière bois dans le cas où les consommations des preneurs auraient été surévaluées durant la phase de conception (l’analyse des appels de puissance à Cartigny a montré un surdimensionnement des chaudières bois de l’ordre de 1.5 par rapport aux appels de puissance réels).
Enfin, le cadre actuel de développement du chauffage à distance au bois en Suisse n’est pas très favorable. Les subventions affectées à la filière sont faibles, moins d’1 CHF/hbt/an contre 3 fois plus en France via le fonds chaleur. Nous recommandons la création d’un fonds alimenté spécialement affecté au développement des réseaux de chaleur efficients (pas seulement alimentés au bois) afin d’accélérer leur pénétration dans le système énergétique en transférant une partie du coût des infrastructures sur la société. L’organisation de la filière devrait également être améliorée afin de faciliter le transfert du savoir-faire aussi bien dans la phase de conception que durant l’exploitation des installations.
Références
[AMORCE; 2012] AMORCE, Enquête - Le prix de vente de la chaleur en 2010, 2012, 51 p.
[Beck et al.; 2007] Beck, J., Lachal, B. and Pampaloni, E., Etude du rendement de la chaudière à bois de l'Ecole d'Ingénieurs de Lullier (GE), Université de Genève, 2007, 97 p.
[Danish Energy Agency; 2012] Danish Energy Agency, Energy Statistics 2011, 2012, 60 p.
http://www.ens.dk/sites/ens.dk/files/info/facts-figures/energy-statistics-
indicators-energy-efficiency/annual-energy-statistics//Energy%20Statistics%202011.pdf.
[Danssmann; 2010] Danssmann, E., Potentiel et contraintes du chauffage collectif au bois : Exemple de la chaufferie communale de Cartigny, Université de Genève, Master Universitaire en Sciences de l'Environnement, 2010, 122 p.
[Elsman; 2009] Elsman, P., Application for the ‘Global District Energy Climate Award’ - Copenhagen District Heating System, City of Copenhagen, 2009, 43 p.
http://www.copenhagenenergysummit.org/applications/Copenhagen,%20Denm ark-District%20Energy%20Climate%20Award.pdf.
[Energie-bois Suisse et al.; 2008] Energie-bois Suisse and SuisseEnergie, Vademecum E
p. nergie du bois, 2008, 80
[Euroheat & Power; 2011] Euroheat & Power, District Heating and Cooling: Country by Country, 2011 Survey, 2011, 432 p.
[Faessler; 2011] Faessler, J., Valorisation intensive des énergies renouvelables dans l'agglomération franco-valdo-genevoise (VIRAGE) dans une perspective de société à 2'000W, Université de Genève, 2011, 274 p.
[Faessler et al.; 2010] Faessler, J., Aeberhard, A. and Lachal, B., Projet VIRAGE - Rapport R5 : valorisation énergétique des biomasses - Gisements brut, accessible et mobilisable, Service de l'énergie du canton de Genève, 2010, 68 p.
http://www.cuepe.ch/html/biblio/pdf/R5_Rapport_GISEMENTS_sansAnnexes.p df.
[Good et al.; 2004] Good, J., Nussbaumer, T., Delcarte, J. and Schenkel, Y., Methods for efficiency determination for biomass heating plants and influence of operation mode on plant efficiency, 2nd World Conference on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection, Rome (Italy), 10-14 May 2004, pp. 1431-1434.
[Good et al.; 2006] Good, J., Nussbaumer, T., Delcarte, J. and Schenkel, Y., Determination of the Efficiencies of Automatic Biomass Combustion Plants - Evaluation of Different Methods for Efficiency Determination and Comparison of Efficiency and Emissions for Different Operation Modes, Verenum, 2006, 33 p.
http://www.ieabcc.nl/publications/IEA%20_Verenum_2006_Efficiency.pdf.
[Good et al.; 2005] Good, J., Nussbaumer, T., Jenni, A. and Bühler, R., Systemoptimierung automatischer Report, Bundesamt für Energie
BFE/OFEN, 2 Holzheizungen - Final erenum.ch/Publikationen/Systemopt.pdf
005, 87 p. http://www.v .
[IEA Bioenergy Task 32; 2008] IEA Bioenergy Task 32. Environmental Aspects of Biomass Combustion, in:
The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing, 2008, pp. 291-378.
techniques disponibles de dépoussiérage pour les chaufferies bois de puissance installée comprise entre 0 et 4 MW, ADEME, 2007, 21 p.
[INDDIGO; 2007] INDDIGO, Evaluation technique, environnementale et économique des
http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=49071&p1=02&p2=01&r ef=17597.
[INFRAS; 2012] INFRAS, Contributions globales aux cantons selon l'art. 15 L
l’efficacité des programmes cantonaux d’encouragement - Résultats de l’enquête 2011, SuisseEnergie, 2012, 68 p.
Ene - Analyse de [Ingerslev et al.; 2011 Ingerslev, M., Skov, S., Sevel, L. and Pedersen, L.B., Element budgets o
biomass combustion and ash fertilisation – A Danish case-study, Biomass Bioenergy, 35(7), 2011, pp. 2697-2704.
[IRH Ingénieur C IRH Ingénieur Conseil, Campagne de mesures de particules à l'émission chaufferies biomasse, Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'é (ADEME), 2009, 24 p.
http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&
ef=17597.
[Jensen et al.; 2006] sen, P.D., Hartmann, H., Böhm, T., Temmerman, M., Rabier, F. and Morsing, M., Moisture content determination in solid biofuels by dielectric and NIR reflection methods, Biomass and Bioenergy, 30(11), 2006, pp. 935-943.
lok et al.; 2006] Klok, J., Larsen, A., Dahl, A. and Hansen, K., Ecological Tax Reform in Denmark: history and social acceptability, Energy Policy, 34(8), 2006, pp.
905-ECES et al.; 2008] LECES, IOSIS Industries and Micropolluants Technologie, Evaluation des performances énergétiques et environnementales de chaufferies biomasse,
[Lundgren et al.; 2004a]
fluctuations in a 500kW wood-chips fired boiler, Biomass and Bioenergy, 26(3), 2004a, pp. 255-267.
[Lundgren et al.; 2004b]
),
Lundgren, J., Hermansson, R. and Dahl, J., Experimental studies during heat load
Lundgren, J., Hermansson, R. and Dahl, J., Experimental studies of a biomass
Lundgren, J., Hermansson, R. and Dahl, J., Experimental studies of a biomass