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Centrale de Cogénération

Les centrales de cogénération présentent des avantages non négligeables : elles permettent de réaliser des économies d’énergie notables, et elles sont largement compatibles avec l’environnement, notamment grâce à leurs unités décentralisées.

Ces installations apportent les plus grands avantages économiques et écologiques lorsqu’elles sont utilisées de façon sensée. Le domaine d’application primaire des centrales de cogénération, ce n’est pas l’alimentation généralisée en courant et en chaleur des grandes agglomérations urbaines. Les grandes centrales électriques et thermiques y resteront indispensables.

Mais il s’agit de se concentrer sur les nombreuses possibilités d’utilisation de centrales de cogénération – techniquement et économiquement intéressantes – qui se présentent dans les différents secteurs du marché.

La conception et la planification de centrales de cogénération requièrent l’implication d’ingénieurs spécialistes, afin d’éviter les mauvais investissements. Par la suite nous présenterons les bases et les dispositions cadres de la production combinée de chaleur et d’électricité sur la base des moteurs à explosion. Vous y trouverez également des informations sur les possibilités d’utilisation, le dimensionnement, la protection de l’environnement et la rentabilité.

Une centrale de cogénération se compose d’une unité moteur-génératrice avec échangeurs de chaleur pour l’utilisation de la chaleur de l’eau de refroidissement et des gaz d’échappement. Lors du fonctionnement de la centrale de cogénération, la chaleur et l’électricité sont toujours produites simultanément (« couplage »). Une installation de chaufferie complète les groupes électrogènes de la centrale de cogénération.

En tenant compte de la disponibilité requise, il paraît judicieux de choisir des domaines d’utilisation présentant des besoins en chaleur supérieurs à 1 MW/a et plus de 4.000 heures de fonctionnement par an. Des combinaisons avec des installations de récupération de la chaleur, des pompes de chaleur et des machines frigorifiques sont possibles et très intéressantes du point de vue de l’énergie primaire.

Les domaines d’utilisation comprennent notamment l’industrie, l’agriculture et les activités artisanales, les établissements de production, les piscines, les hôpitaux, les centres sportifs, les centres thérapeutiques, les hôtels, les mairies, les installations de l’armée, les lotissements, les tours, les foyers et écoles.

Les taux d’utilisation se rapportent à la valeur calorifique nette; pour des moteurs à gaz p.ex. ils s’élèvent au total à env. 70 à 95% (dont plus de 30% d’origine électrique, des fois plus de 40%, et plus de 40% d’origine thermique).

Selon les cas et endéans certaines limites, il peut y avoir un déplacement des pourcentages de l’énergie et des domaines de température. A titre d’exemple, l’illustration présente l’ordre de grandeur des différents flux d’énergie. Il en ressort que 90% de l’énergie du combustible sont utilisés, dont 35% sous forme d’énergie électrique et 55% comme chaleur utilisable. La conversion de l’énergie génère des pertes s’élevant à 10% ; il s’agit de pertes par le générateur, le rayonnement et l’échangeur thermique et de la chaleur restante non utilisée des gaz d’échappement. Suite à un niveau de température trop bas il est souvent impossible d’intégrer ces pourcentages de chaleur dans un circuit de chauffage.

Les centrales de cogénération assurent l’alimentation directe de différents centres thermiques ou bien elles assument l’alimentation de lotissements par des réseaux de chaleur de proximité.

En dehors des frais de fonctionnement et de maintenance, ainsi que des recettes générées par la chaleur et l’électricité, ce sont les investissements qui sont décisifs pour la rentabilité totale de l’installation.

La disponibilité de la puissance électrique est déterminante pour la fixation du prix de la puissance dans l’évaluation du courant. Une installation multi-modules présente des avantages dans ce contexte. En utilisant p.ex. six moteurs de taille réduite au lieu d’un seul grand moteur, on peut calculer avec une disponibilité de n-1 = 5 moteurs. L’acquisition de courant auprès du fournisseur initial peut donc être réduite de cette quantité disponible.

Sur des installations multi-modules, chaque moteur individuel peut tourner à charge optimale, c’est-à-dire avec le plus haut rendement. Les secteurs à charge partielle de l’installation sont couverts par la mise hors circuit de différents moteurs ou groupes de moteurs. Le cas échéant, un élargissement ou une adaptation de l’installation se réalisent plus facilement avec la technique à plusieurs moteurs. Le montage et la mise en magasin des pièces détachées deviennent sensiblement moins chers. 

Sur une installation à plusieurs moteurs, les travaux de maintenance se font généralement sans réduction de la disponibilité calculée.