LA MICRO-COGENERATION

(1)

LA MICRO-COGENERATION

Le chauffage domestique à haut rendement

Louvain-la-Neuve, le 6 décembre 2002.

pour le compte de la

D i v i s i o n d e l ’ E n e r g i e - M i n i s t è r e d e l a R é g i o n W a l l o n n e

INSTITUT WALLON DE DEVELOPPEMENT ECONOMIQUE ET SOCIAL ET D’AMENAGEMENT DU TERRITOIRE ASBL Boulevard Frère Orban, 4 à 5000 NAMUR

Tél : +32.81.25.04.80 - Fax : +32.81.25.04.90 - E-mail : institutwallon@iwallon.be

(2)

1

1 José Daras

Vice-Président Ministre wallon des Transports, de la Mobilité et de l’Energie

La micro-

La micro-cog cogé én né ération ration : le chauffage : le chauffage domestique

domestique à à haut rendement haut rendement

Louvain-La-Neuve, 06/12/2002 Louvain-La-Neuve, 06/12/2002

Jean-Yves Saliez Jean-Yves Saliez

2 José Daras

Ø Dépendance énergétique : UE : 62 % - RW : 98 %

Ø Réserves énergétiques limitées :

200 ans de charbon, 60 ans de gaz et d’uranium, 40 ans de pétrole Ø Consommation RW : toujours en croissance

Demande énergétique : + 7% entre 1990 et 2000 (BAU : +8% 2000-2010) Facture énergétique : + 20% entre 1990 et 2000 (6,89 Mia Euro) Ø Effet de serre – Protocole de Kyoto

UE : 9t/hab/an - RW : 15t/hab/an Sécheresse, inondations, tempêtes, …

Pourquoi une politique de l’énergie ?

(3)

2

3 José Daras

Ø Consommer mieux

Tous concernés : Industrie, tertiaire, ménages et transport Ø Produire mieux

Ø Utilisons les bonnes technologie s : cogénération, … Ø Utilisons le potentiel renouvelable

Ø Maîtrise régionale du marché de l’énergie une libéralisation équilibrée et durable des marchés à Scénario volontariste 2000 - 2010 :

- 2 % de la consommation finale - 7,5 % des émissions de CO2

Quelle politique de l’énergie ?

Projet de Plan pour la Maîtrise Durable de l’Energie à l’horizon 2010 en Wallonie

Consultable sur http://energie.wallonie.be

8000 12000 16000

1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Année

Consommation finale (ktep)

BAU : + 8%

UDE : - 2%

1990-2000 : + 7%

2000-2010

Erratum

4 José Daras

Ø Objectif 2010 : 20% de l’électricité produite à partir de cogénération de qualité (3,4% en 2000), dont

- 10.6 % dans l’industrie - 2.7 % dans le tertiaire

- 6.7 % dans le résidentiel (100 000 installations)

Ø Technologie mûre sur le plan technique et économique ? Ø Réponse aux problèmes

Ø Contagion culturelle

Et la cogénération ?

(4)

3

5

Consommer mieux <=> Produire mieux Consommer mieux <=> Produire mieux

Efficacité énergétique Energies renouvelables et cogen qualité

Contagion culturelle !

6 José Daras

Ø Soutien à la conception –étude du projet

50 à 75% AMURE - privé (depuis le 1er septembre 2002) 50 à 60% UREBA - public (avril 2003)

Ø Soutien à l’investissement

40% du surcoût Loi d’expa (en discussion – 2003) 30-40% UREBA – public (avril 2003)

Ø Un Facilitateur « cogénération » dès 2003 à votre disposition

Recherche d’une technologie, d’un opérateur

Un avis sur un cahier des charges, une offre, une étude Ø Un CD Rom cogénération

pour concevoir et gérer son installation

Un soutien régional important aux entreprises et aux collectivités !

Toute l’information sur http://energie.wallonie.be

(5)

4

7

Fonds Energie

• Décret gaz/électricité et Obligations de Services Publics :

– Redevance de raccordement pour tous les consommateurs – Alimentation d’un Fond pour mener des actions URE (primes,

information, sensibilisation,…) – Fin 2003

– 9 Meuros

– Impact sur le prix : 0.07 à 0.8 %

8 José Daras

Vice Président Ministre wallon des Transports, de la Mobilité et de l’Energie

Agissons ensemble !

(6)

5

9

10

Programme

9h45 : La micro-cogénération peut-elle remplacer une chaudière domestique ? Ismaël DAOUD – Responsable de Projets – INSTITUT WALLON 10h15 : Les technologies "piles à combustible" et le projet "Green Family Jean-Louis LILIEN – Professeur – ULg

10h45 : Les technologies moteurs et le projet « Micro-cogen » Olivier SQUILBIN – Chercheur – UCL–GEB

11h15 : Pause – café

11h30 : Le développement des unités de micro-cogénération en Europe. L'exemple de l'Allemagne Peter LÖFFLER – Chargé de Recherches – COGENEUROPE

12h00 : Prescriptions techniques actuelles pour le branchement des productions décentralisées Michel DUSSART – Conseiller Exploitation Electricité Distribution – ELECTRABEL – LABORELEC 12h30 : Potentiel et marché de la micro-cogénération en Belgique

Sandrine MEYER – Chercheur – ULB 13h00 : Clôture de la matinée

13h15 : Lunch

14h30 : Visite de l'unité de micro-cogénération installée à Louvain-la-Neuve, suivi d'un drink 16h00 : Fin de la journée

(7)

1 La micro-cogénération peut-elle remplacer

la chaudière domestique ?

La micro-cogénération

Le chauffage domestique à haut rendement

6 décembre 2002

La micro-cogénération peut-elle remplacer la chaudière domestique ?

Plan de l'exposé

• Le principe de la micro-cogénération

• Les technologies disponibles

• Une économie d ’énergie significative

• La micro-cogénération dans une maison familiale

• Bilan de l ’opération

• Conclusions

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002

(8)

2 La micro-cogénération peut-elle remplacer

la chaudière domestique ? Principe de la micro-cogénération

⇒ Produire la chaleur et l’électricité avec la même machine

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 Electricité

Chaleur

(9)

la chaudière domestique ? Les technologies disponibles

• Types de machine

– Moteurs à combustion interne

– Moteurs à combustion externe (Stirling) – Piles à combustible

• Types de combustible

– Combustibles fossiles : gaz naturel, mazout, propane – Combustibles renouvelables : bois, biodiesel, biogaz

Une économie d’énergie significative

25 66

TGV G.N.

55 % 45

73 100MICRO-COGEN

Gaz Naturel _{CHAUD G.N.}

90%

118

Gaz Gaz

Electricité

Chaleur

% 118 15

100 - 118 primaire

énergie d'

Economie = =

!

% 25 à jusqu' bientôt ...

(10)

la chaudière domestique ?

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 La cogénération peut-elle remplacer la chaudière domestique ?

La micro-cogénération dans une maison familiale

• Présentation de la maison étudiée – Choix de la maison

– Description – Besoins thermiques

• Dimensionnement de l ’unité de micro-cogénération

• Installation de chauffage domestique « classique »

• Intégration de l ’unité de micro-cogénération

• Fonctionnement de l ’unité de micro-cogénération

• Les règles de pilotages d ’une unité de micro-cogénération

(11)

la chaudière domestique ? Présentation de la maison étudiée

Choix de la maison

• Maison unifamiliale mitoyenne (choix arbitraire)

• Mauvaise isolation K100 (moy du parc belge en 1999)

• Déjà construite

(projet de rénovation de chaufferie)

Parc de logements wallons

Appartements 20%

Maisons mitoyennes

25%

Maisons 4 façades

38%

Maisons jumelées 17%

Présentation de la maison étudiée

Description de la maison

• 13 pièces dont 8 chauffées living, cuisine, 4 chambres bureau, salle de bains

• 120 m² de surface chauffée

• Températures – 16 à 18°C la nuit – 19 à 21°C la journée

(dès 6h)

(12)

la chaudière domestique ? Présentation de la maison étudiée

Besoins thermiques de la maison (simulations TRNSYS)

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 Jour moyen de janvier

Présentation de la maison étudiée

Besoins thermiques de la maison (simulations TRNSYS)

MOIS K100 [kWh]

Octobre 1135

Novembre 2201

Décembre 2984

Janvier 2880

Février 2510

Mars 2082

Avril 1423

Mai 872

Année 16087 kWh

Répartition des besoins de chaleur Living

44%

Chambres 37%

SDB 10%

Bureau 8%

Cuisine 1%

(13)

Le dimensionnement de l’unité de micro-cogénération

• Chaudière classique : 25 kW_th

• Unité de micro-cogénération : 12.5 kW_th(Ecopower, Senertec)

⇒ manque 12.5 kW_th Solutions

• Chaudière classique « d ’appoint »

• Cuve de stockage pour le chauffage

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 litres

C) 600 55 - C (75 1.16

% 90

kW 5 .

V_stockage 12 ^th =

°

×

= ×

Installation de chauffage domestique « classique »

Gaz/Mazout

(14)

la chaudière domestique ? Intégration de l’unité de micro-cogénération

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

1. Fonctionnement de l’unité de micro-cogénération

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

Décharge de la cuve

(15)

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

Cogénérateur seul

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

Charge de la cuve

(16)

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

Décharge de la cuve Cogénérateur ON

Pprim Pelec

Gaz/Mazout

Charge de la cuve Cogénérateur ON

(17)

Les règles de pilotage d’une unité de micro-cogénération

Principe :

⇒ Vente de toute l’électricité au réseau et satisfaction thermique

• Maximiser le prix de vente de l’électricité produite – Production maximale en heures de pointe – Production minimale en heures pleines – Éviter la production en heures creuses

• Toujours satisfaire les besoins de chaleur de la maison

Les règles de pilotage d’une unité de micro-cogénération

0 3 6 9 12 15 18 21 24

0 2 4 6 8 10 12 14

Profils de demande et de température extérieure

Temps (h)

Puissance (kW) - Température (°C)

Heures creuses Heures pleines Heures de pointe

(18)

la chaudière domestique ? Le fonctionnement d ’une micro-cogénération

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

5000 10000 15000

P rofils des puissances du 21 fé vrie r (86.9 kWh)

Temps (e n heure s )

Puissance (en Watts)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0

20 40 60 80 100

Evolution du taux de remplis s a g e d e la cuve

Temps (e n heure s )

Taux de remplissage (en %)

Bilan de l ’opération

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 Caractérisitiques techniques

Type de logement Maison mitoyenne

Type d'isolation K 100

Type de micro-cogénération ECOPOWER

Combustible Gaz

Type de fonctionnement Modulation 50 % - 100 %

Puissance électrique 4.7 kWe

Puissance thermique 12.5 kWth

Type de cuve 550 litre

(19)

la chaudière domestique ? Bilan de l ’opération

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 Bilan énergétique

Besoins thermiques nets 16165 kWh

Chaleur cogénérée 19973 kWh

Eletricité cogénérée 7123 kWh

Energie primaire µ-cogen 29876 kWh

Energie primaire chaudière classique 21904 kWh

Gain énergétique 4979 kWh

14.3%

Bilan environnemental

Economie de CO2 1250 kg/an

Taux d'économie de CO2 40.7%

Conclusions

Oui

^,

la micro-cogénération peut remplacer ma chaudière domestique

Si...

...elle est couplée à une cuve de stockage ! - Assure les pointes de chaleur

- Permet une flexibilité du fonctionnement

(20)

la chaudière domestique ? Chaudière à haut rendement ?

Le chauffage domestique à haut rendement 6 décembre 2002 7123

19 713

7123 19 713

TGV G.N.

55 % 12 951

21 904 29 876MICRO-COGEN

Gaz Naturel _{CHAUD G.N.}

90%

34 855

Gaz Gaz

Electricité

Chaleur

% 951 116

12 - 876 9 2

713 19

: rendement haut

à on cogénérati -

icro

M =

(21)

DGTRE - 6 décembre 2002 - Présentation Université de Liège - J.L. Lilien

La micro-cogénération : le chauffage domestique à haut rendement 1

Green Family Project

Integration of a Fuel Cell system in a residential application

Pr. J.L. Lilien, Université de Liège

Choix de la pile à combustible

• Pile SOFC FCT

• Alimenté directement en GN

• Réformage interne (GN – H₂)

• Puissance adaptée aux besoins de chaleur de la maison

• Puissance électrique: 5 kW

• Puissance thermique: ~ 6 kW

• Doit fonctionner sans arrêt

(22)

Mesures dans la maison cible

Puissance Chaudière

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00

kW

-10 -6 -2 2 6 10 14 18

°C

08.01.2002

Puissance électrique

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00

kW

P sans boiler P boiler 08.01.2002

(23)

Loi de chaleur

0 1 2 3 4 5 6 7

-5 0 5 10 15 20 25 30

Température (°C) Demande thermique moyenne (kW)

Puissance thermique à apporter à la maison (ex : T = 5,1°C)

0 4 8 12 16 20

0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 Heure

Puissance (kWth)

Lissage Modèle

(24)

Choix du pilote : thermique ou électrique ?

• Consommations El/Th actuelles (~35/65) se trouvent dans un rapport différent des productions de la pile (~50/50).

• En. él. plus onéreuse que én. th. ;

But : Gains CO

₂

et certificats verts .

• Conséquence d’un pilote électrique (partiel):

– Appoint thermique inévitablement nécessaire (à gérer sur le court terme) ;

– Stockage en batteries pour les arrêts « réseau » et une bonne gestion des pointes de consommation

Pilote électrique - conséquences

(25)

Pilote thermique - conséquences

• Conséquence d’un pilote thermique : – Absence de chaudière visée mais nécessite : – Stockage thermique sous forme d’eau chaude

pour couvrir les pointes (hivernales) ; – Trop d’électricité produite è réseau

– Energie remplacée plus grande que cas pilote électrique (plus favorable puisque le syst. émet moins de CO

₂

que la filière traditionnelle).

Schéma de principe du système (1)

(26)

Schéma de principe du système (2)

• Fonctionnement ininterrompu de la pile à combustible (mais à charge variable entre 1.5 et 5 kWé)

• Production électrique sert à la consommation personnelle ou réinjectée sur le réseau.

• Dans la mesure du possible, eau chaude sanitaire produite par la pile à combustible

• Production thermique adaptée à la consommation (Production d’une journée ≈ besoins en chaleur)

• Stockage de l’énergie thermique dans un réservoir tampon

• Objectifs: réduire les émissions de CO₂ (= rendement du système) ; réduction de facture consommables

Bilan CO

₂

(1)

• But: Comparer les émissions relatives à des quantités d’énergie équivalentes.

• Procédure :

– Estimation de l’énergie produite par la pile ; – Evaluation des émissions de la pile à combustible ; – Comparaison avec émissions par filière traditionnelle.

Contraintes :

– P_min(~1,5kW) < P_pile < P_MAX(~5kW) – Fonctionnement ininterrompu de la pile

(27)

Bilan CO

₂

(2)

• Evaluation des émissions de CO

₂

– Filière classique

• Facteurs d’émission de CO₂:

– FE_mazout = 300 kgCO₂/MW.hprimaire, Mazout ; – FEélectricité = 454 kgCO₂/MW.h_électrique ;

• Rendements – η_chaudière = 90 % ;

– Pile à combustible

• Facteurs d’émission de CO₂: – FE_GN = 249 kgCO₂/MW.hprimaire, GN

• Rendements – η_th≈ 38 à 56 %;

– ηél ≈ 44 à 38 % ;

– ηéchangeur de la pile= ηconvertisseur = 100%.

Bilan CO2 (3)

- Pile SOFC : réformage interne

- Production séparée (TGV, chaudière à gaz)

44.444 kWh GN = 11.066 kg CO2

GN

4.000 kWhél 20.000 kWhth 16.000 kWhél

ηélectrique = 45 % ηthermique = 45%

GN

TGV

ηélectrique = 55 % 20.000 kWhél

20.000 kWhth

Chaudière à gaz ηthermique = 90 % 36.363 kWh GN = 9.054 kg CO₂

22.222 kWh GN = 5.533 kg CO₂ 58.585 kWh GN = 14.587 kg CO₂

(28)

Emissions de la pile= F(η_pile) ; η_pile= F(P_pile) Taux d'économie CO2

10%

35%

60%

85%

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

Puissance de la pile (kW)

Gain Taux d'économies (CWAPE) Rendement électrique Rendement global

Bilan CO2 (4)

Résultats:

Réduction des émissions comprise entre 15 et 30 %

Sources d’erreur :

• Estimation des rendements de la pile ;

• Appoint éventuel par sources traditionnelles, e.g.

arrêt estival :

=> diminution du taux de réduction ;

• Démarrage de la pile énergivore ;

• Quid des variations de puissance

• Rendements d’échange (pertes dans les tuyauteries, etc.) et du convertisseur de couplage.

Bilan CO2 (5)

(29)

Conclusions

• Projet Green Family = environ 20% de gain en CO2 pour les émissions d’un ménage (chauffage et électricité)

• Gestion judicieuse de la pile à combustible (SOFC) de environ 6 kWth, 5 kWé

• Suppression totale de la chaudière classique espérée dans la majorité des cas

• Coût cible annoncé 1000 €/kWé (2006)

• Possibilité de gain CO2 supplémentaire par recharge d’un véhicule électrique ou hybride sur le même système

• Intégration de la production décentralisée dans le réseau d’énergie électrique à étudier en profondeur

(30)

1

O. Squilbin, Prof. L. Bolle UCL-TERM

La micro-cogénération domestique : Les technologies moteurs

" La micro-cogénération : le chauffage domestique à haut rendement "

Journée d’étude COGENSUD, Louvain-la-Neuve, 6/12/2002

La cogénération à partir de moteurs à LLN

RD&D - Unité de thermodynamique et Groupe Energie Biomasse

• ^MICRO ^G.N. ^{5 kWe} ^{12,5 kWth}

G.N. 9 kWe 24 kWth

• MINICOGEN BOIS BOIS 20 kWe 50 kWth

• REGAL BOIS 300 kWe 540 kWth

Chauffage urbain de LLN

• Electrabel / Sedilec G.N. 9,5 MWe 10 MWth

(31)

2

Projet MICRO

(RW-DGTRE, 2001-2003)

• Partenaires : – UCL-TERM – ULB-CEESE

– Institut wallon / Cogensud

• Objectifs :

–Evaluation des techniques actuelles et futures –Potentiel en RW

–Impacts énergétiques, environnementaux et socio-économiques –Interface avec le réseau électrique (CEN Workshop Agreement) –Cadres réglementaires et tarifaires à promouvoir

Moteurs à combustion interne

Puissance électrique : 5 kWe rdt 25%

Puissance thermique : 12 kWth rdt 65%

Combustibles : Gaz naturel, propane, fioul, biodiesel Emissions NOx < 250 mg/Nm2 ( ½ TA Luft)

CO < 650 mg/Nm3 (½ TA Luft) CxHy ?

Bruit < 56 dB(A)

Durée de vie 40 000 à 80 000 heures Périodicité entretien 3500 à 4000 heures Investissement : 10.000 à 15.000 euro HTVA Exemples : Senertec (D), Ecopower (CH/D)

(32)

3

Moteur SENERTEC "DACHS" (D)

Installation KULeuven -TME

Dimensions : L 106 x l 72 x H 100 cm / Poids : 520 kg

Moteur SENERTEC "DACHS" (D)

Fuel gaz naturel (Low NOx) / LPG, fioul, biodiesel Puissance électrique 5 kWe

Puissance thermique 12.3 kWth

Rendement 26 % él. + 63 % th.

Monocylindre 579 cm3

Emissions Catalyseur d'oxydation

5%O2 NOx < 135 mg/Nm3 (Low Nox) 350 mg/Nm3

CO < 22..24 mg/Nm3 NMHC < 150 mg/Nm3

Echappement 140 °C

60 °C si option condensation

T retour max 70 °C

T aller max 83 °C

(33)

4

Moteur ECOPOWER (CH) - Valentin (D)

Dimensions : L 137 x l 76 x H 108 cm / Poids : 390 kg

Echangeur de

chaleur à plaques Génératrice Bloc moteur Eau

chaude

Eau froide

Echangeur de chaleur gaz d'échappement

Moteur ECOPOWER (CH) - Valentin (D)

Fuel gaz naturel / propane

Puissance électrique 2.0 – 4.7 kWe Puissance thermique 6.0 – 12.5 kWth

Rendement 25% él. + 65% th.

Monocylindre 270 cm3 (Briggs & Stratton)

Excès d'air λ = 1

Vitesse 1700 – 3600 rpm

Emissions Catalyseur 3-voies

5%O2 NOx < 70 mg/Nm3

CO < 400 mg/Nm3

Echappement 90… 120 °C (condensation)

T retour max 60 °C

T aller max 75 °C

(34)

5

Moteur ECOPOWER (CH) - Valentin (D)

0 5 10 15 20

1300 1700 3600

rpm

kWe kWth kw Pertes

Rendement électrique : 22 à 25 % Rendement thermique : 68 à 65 %

Source : ECOPOWER

Moteur ECOPOWER (CH) - Valentin (D)

(35)

6

Moteur ECOPOWER (CH) - Valentin (D)

Génératrice sans balais à excitation par aimant permanent

Electronique de puissance :

Dispositif redresseur - onduleur à commutation naturelle Carter statorique

Rotor Support statorique Bobinage statorique Aimant permanent Eau de refroidissement Volant du moteur Carter du moteur

Moteur Stirling idéal

AB

BC

DA CD

Diagramme pV du cycle idéal de Stirling [Stouffs, 1997]

Phases correspondantes

(36)

7

Moteurs Stirling cinématiques

SOLO 161 :

Electricité : 9 kWe rdt 25 % Chaleur : 24 kWth rdt 65 %

Solo 161

Refroidisseur Réchauffeur

Chambre d’expansion

Cylindre d’expansion

Générateur

Regénérateur Entrée de fluide

réfrigérant

Chambre de compression

Cylindre de compression

(37)

8

Moteurs Stirling cinématiques

Whispergen (NZ)

Electricite 1 kWe rdt = 15%

Chaleur 5 kWth rdt = 75%

Sigma (SE)

Electricite 3 kWe rdt 20..25%

Chaleur 9 kWth

Comparaison qualitative

ICE Stirling PACo

Energie + + ++ ?

Polluants + + ++

Bruits +/- +/- ++

Durée de vie + ++ ? +++ ?

Maturité ++ - ?

Flexibilité ++ + ? +/-

(38)

9

Economie en énergie primaire très variable

15 75

TGV G.N.

55 % 27

83 100 Gaz Naturel^COGEN CHAUD G.N

90%

Economie en énergie primaire : 1 - 100 / 110 = 9 % 110

25 65

TGV G.N.

55 % 45

72 100 Gaz Naturel^COGEN CHAUD G.N

90%

Economie en énergie primaire : 1 - 100 / 117 = 15 % 117

Conclusions

• Technologie moteur à combustion interne:

Mature et disponible sur le marché belge Economie en énergie primaire de +/- 15%

• Technologie moteur Stirling

Phase de démonstration sur sites réels en cours Economie en énergie primaire entre 10 et 15%

RD&D pour valorisation combustible renouvelable (bois)

(39)

10

Contact

UCL – Unité de thermodynamique Olivier SQUILBIN

Tél : 010 / 47 22 20 Fax : 010 /45 26 92

E-mail : squilbin@term.ucl.ac.be www.term.ucl.ac.be

(40)

6 décembre 2002

Le développement des unités de micro-cogénération en Europe L'exemple de l'Allemagne

Peter Löffler, Research Executive COGEN Europe

Journée

"La Micro-Cogénération – Le Chauffage Domestique à haut rendement"

Louvain-la-Neuve, 6 Décembre 2002

COGEN Europe

• Association de promotion de la cogénération en Europe dès 1993

• 170 membres dont 18 associations nationales (France: Club Cogénération)

• Bureau à Bruxelles

• Lobbying au niveau européen

• Projets européens d'investigation, études, analyses

(41)

6 décembre 2002

Projets de COGEN Europe relatifs à la micro-cogénération

• Micromap

• Virtual Fuel Cell Power Plant

• CEN Workshop Agreement

• Decent

• Dispower

• ENIRDGnet

http://www.cogen.org/projects.htm

Les potentiels de développement de la micro-cogénération en Europe Les potentiels de développement de la

micro-cogénération en Europe

(42)

6 décembre 2002

Evolutions potentielles dans l'UE…

0%

5%

10%

15%

20%

25%

2000 2005 2010 2015 2020

Present Policies

Heightened Environmental Awareness Post Kyoto

Deregulated Liberalisation Target (18%)

Source: future cogen

Prévision de consommation brut d'électricité dans l'UE (% de production total)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Base 2000 2005 2010 2015 2020

GWe

Domestic Commercial Industry District heating

Evolutions potentielles dans l'UE…

Prévision de la capacité installée par secteur dans l'UE (GW_e), scénario Post-Kyoto

(43)

6 décembre 2002

Evolutions potentielles dans l'UE…

0 10 20 30 40 50 60

2005 2010 2015 2020

CEE/Other Other EU France Netherlands Italy UK Germany

Prévision de la capacité de micro-cogénération installée dans l'UE (GW_e), scénario Post-Kyoto

Contribution potentielle à l'objectif européen de Kyoto

258 127

65

336

>20% de cogénération en 2020 (future cogen) 18% de cogénération en

2010 (future cogen) 18% de cogénération (Commission européenne)

Réduction obligatoire

Sources: Rapport ECCP juin 2001, future cogen

Réduction d'émissions de gaz à effet de serre demandée par le protocole de Kyoto, et contribution potentielle de la cogénération

(millions de tonnes de CO₂ équivalent)

(44)

6 décembre 2002

Législation européenne à venir

Taxation des produits énergétiques Performance énergétique des bâtiments

Marché de l'électricité et du gaz

Echange des permis d'émissions Cogénération

Micro (<20 KW_e) Moyenne et petite

(5 MW_e– 20 KW_e) Grande

(>5 MW_e)

Pas concerné Important

Très important

Le développement de la micro-cogénération en Allemagne

Le développement de la micro-cogénération

en Allemagne

(45)

6 décembre 2002

Evolutions potentielles en Allemagne…

Développement de la capacité de cogénération installée en Allemagne (MW_e), scénario "Post-Kyoto"

Produits dans le marché allemand – actualité et futur

?_total objectif >80%

?_total objectif >90%

?_total 90-96%

?_total 88%

?_el objectif >35%

?_el objectif 15-18%

?_el: 25%

?_th: 65%

?_el: 27%

?_th: 61%

Dès 2006/7?

Dès 2004/5?

>1000 unités

>6200 unités

1–4,6 kW_el 1,1 kW_el

1,3-4,7 kW_el 5,5 kW_el

Vaillant

"Brennstoffzellen- Heizgerät"

British Gas

"Microgen"

Valentin

"Ecopower"

SenerTec

"Dachs"

(46)

6 décembre 2002

Autres développements…

Senertec "Dachs"

- unités vendues -

Allemagne: 6300

Autriche: 350

Suisse: 150

Pays-Bas: 150

Italie: 40

Belgique: 30

Autres: 20

Luxembourg: 15 Royaume-Uni: 3 (Chiffres approximatifs)

€ 12,000

(47)

6 décembre 2002

Comment commercialiser?

L'expérience de Senertec

• Distributeurs principaux

• Système "franchising"

• Distribution exclusive à leurs risques

• Viables à partir de 60 unités vendues par an

• Commercialisation très active

25 "Senertec Centres"

• Essayé pendant 2 ans, mais sans succès

Par compagnies d'électricité?

• Installateurs de chauffage et/ou d'électricité

• Contrat d'associé

• Obtiennent formation et unités de démonstration

• Installent 600 unités par an en Allemagne

350 compagnies associées

Cadre réglementaire et conditions économiques

Prix d'électricité é Prix du gaz ê Dépend de chaque cas

Dépend de chaque cas

+€c 1,7/kWh (électricité) +€c 0,16/kWh (gaz) + €c 5,11/kWh électricité exportée

Déterminent coûts de combustible et coûts évités d'électricité Cogénération peut remplacer l'nvestissement en isolation thermique etc.

Remboursement de coûts évités du réseau (optionnel)

Exemption d'impôts sur l'électricité et sur le gaz

Payement supplémentaire pendant 10 ans dès le début de l'opération

Prix d'électricité et du gaz

70% de chauffage à partir de cogénération obligatoire Décret sur des

économies d'énergie (EEV, 2001)

VV II n'est pas obligatoire!

Coûts évités de transformation en haute et moyen voltage pas pris en compte

"Accord d'associations"

(VV II, 1999)

Exemption limitée à l'électricité consommée sur place!

2003: Impôts d'électricité

€c 2,0/kWh Loi sur impôts

écologiques (1999)

Mais les prix d'achat normaux ont parfois été réduits jusqu'à €c 1,5/kWh!

Nouvelle Loi sur la cogénération (2002)

(48)

6 décembre 2002

Installer et opérer des unités

• Compagnies électriques ont des "Technische Anschlussbe- dingungen, TAB"

• Conflits & ténacité

• Routine & relations personnelles

• "Learning by doing"

• Service pour le client

Central Distribué

Conclusions

(49)

6 décembre 2002

Leçons: Conditions pour le succès de la micro-cogénération

• Bonnes technologies

• Conditions réglementaires et économiques favorables

• Aptitudes commerciales: marketing, vente & après-vente, services

• Routine

Contact

COGEN Europe Peter Löffler

Research Executive T: +32 2 772 82 90 F: +32 2 772 50 44 peter.loeffler@cogen.org

http://www.cogen.org

(50)

6 décembre 2002

9/12/2002

(51)

6 décembre 2002

(52)

6 décembre 2002

Prescriptions FPE

′ < 15 MW

′ Accord préalable du GRD

′ Coupure de sécurité accessible 24h/24 (art 235 RGIE)

′ Protection de découplage

§ le but

§ les raisons

§ le contenu

La Protection de découplage le but

empêcher

les raisons

techniques

sécurité îlotage et

tension anormale

- GRD garant de qualité pour les autres clients fréquence

tension - perte de synchronisme

-ultime sécurité des agents -obligation travaux sous tension

(53)

6 décembre 2002

(54)

6 décembre 2002

Problèmes et recherche des limites Sur le plan local

plan de tension (annexe 1 FPE) aussi à l’enclenchement

sécurité des personnes en exploitation coût de l’équipement (PV art 235 RGIE) accord préalable

flicker des éoliennes (annexe 2 FPE)

(55)

6 décembre 2002

Problèmes et recherche des limites Macroscopique

Services auxiliaires de la maintien de la fréquence maintien de la charge compensation du réactif black start

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1

« Potentiel et marché de la

« Potentiel et marché de la micro-

micro- cogénération en cogénération en Belgique »

Belgique »

Sandrine Meyer

sous la direction du Professeur Walter Hecq

CEESE-ULB

06 déc 2002 "La microcogénération : le chauffage domestique à haut rendement"