Une centrale de cogénération produit simultanément de l'électricité et de la chaleur, atteignant ainsi un rendement particulièrement élevé. Découvrez chez Buderus la structure et le fonctionnement des centrales de cogénération, leurs coûts d'acquisition et d'exploitation, ainsi que les cas dans lesquels leur utilisation est particulièrement rentable !
Comment fonctionne une centrale de cogénération
Les centrales de cogénération (ou CCG) sont des installations de cogénération (installations KWK) qui produisent simultanément de l'électricité et de la chaleur, atteignant ainsi un rendement particulièrement élevé. Elles se distinguent ainsi fondamentalement des centrales électriques conventionnelles, qui rejettent dans l'environnement la chaleur libérée lors de la production d'électricité, mais aussi des systèmes de chauffage classiques, qui produisent uniquement de la chaleur et pas d'électricité.
La structure d'une centrale de cogénération ressemble à celle d'un moteur de voiture auquel un système de chauffage a été raccordé : le cœur de l'installation est généralement un moteur à combustion dans lequel un combustible liquide ou gazeux, par exemple du fioul ou du gaz naturel, est brûlé. Comme dans un moteur de voiture, l'énergie thermique libérée est convertie en énergie mécanique. Cependant, alors qu'une voiture utilise l'énergie cinétique fournie pour se déplacer, la centrale de cogénération utilise cette énergie pour alimenter un générateur qui produit de l'électricité comme dans une centrale électrique. Si l'on souhaite brûler des combustibles solides, tels que des granulés de bois, on utilise un moteur Stirling : le moteur Stirling est une sorte de « moteur thermique ». Le moteur possède un cylindre dans lequel se trouve du gaz ou du « gaz de travail » (air, hydrogène ou similaire). Le cylindre est chauffé par une source de chaleur externe, ce qui déplace un piston dans le cylindre. L'énergie thermique est convertie en énergie mécanique, qui déplace alors un piston dans un deuxième cylindre. L'énergie mécanique est alors utilisée pour produire de l'électricité. Dès que le premier piston s'éloigne de la source de chaleur, le gaz se refroidit et le processus recommence.
Dans tous les cas, après la production d'électricité, la chaleur restante est transférée à un système de chauffage au moyen d'un échangeur de chaleur. L'énergie stockée dans le combustible utilisé est ainsi exploitée de manière optimale, ce qui fait des centrales de cogénération un moyen particulièrement efficace de produire de l'électricité et de la chaleur.
Quels sont les différents types de centrales de cogénération ?
Toutes les centrales de cogénération ne se ressemblent pas : il en existe plusieurs types, qui se distinguent soit par la source d'énergie utilisée, soit par leur puissance.
Les centrales de cogénération peuvent utiliser les sources d'énergie suivantes :
- Gaz naturel ou biogaz : la variante la plus répandue des centrales de cogénération fonctionne au gaz, qui peut être soit du gaz naturel fossile, soit du biogaz. Ce dernier provient d'installations de biogaz, où il est produit à partir de biomasse (par exemple, déchets, lisier (excréments animaux), ensilage de plantes énergétiques (maïs, betteraves sucrières, etc.)). Les centrales de cogénération comptent parmi les méthodes les plus efficaces et les plus respectueuses du climat pour l'utilisation du gaz naturel, car la matière première est particulièrement bien exploitée grâce au rendement élevé des centrales de cogénération. Pour pouvoir faire fonctionner une centrale de cogénération au gaz, un raccordement au réseau de gaz local est nécessaire.
- Gaz liquéfié : le gaz liquéfié est un gaz liquéfié sous pression et à basse température. Contrairement au gaz naturel ou au biogaz à l'état gazeux, le gaz liquéfié peut être stocké dans des réservoirs, comme le fioul. Il ne passe à l'état gazeux que pour la combustion. Les centrales de cogénération au gaz liquéfié ne nécessitent donc pas de raccordement au réseau de gaz.
- Hydrogène : les centrales de cogénération peuvent également utiliser l'hydrogène comme combustible. Cela les rend non seulement efficaces, mais aussi neutres sur le plan climatique.
- Bois : en tant que matière première renouvelable, le bois est neutre sur le plan climatique, car sa combustion ne libère que la quantité de CO2 qu'il a absorbée dans l'atmosphère pendant sa croissance. Les centrales de cogénération fonctionnant au bois sont donc particulièrement durables. Il est possible de brûler des granulés de bois, des copeaux de bois, des bûches, etc., les granulés de bois étant particulièrement faciles à stocker en raison de leur forme uniforme et fournissant une énergie très régulière.
Repowering : l'expertise de Buderus
- autoconsommation efficace d'électricité et de chaleur
- modernisation conforme aux prescriptions GEG
- éligible à une subvention selon la loi allemande sur la cogénération (KWK-Gesetz) en fonction de la puissance du module de cogénération
Nos prestations pour vous :
- Rendez-vous sur place pour évaluer la situation actuelle en matière d'installation et d'intégration
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- Service de mise en service
- Travaux de maintenance
Qu'est-ce que le rendement et comment est-il déterminé ?
Le rendement d'une installation technique décrit la quantité d'énergie utilisée qu'elle peut exploiter de la manière souhaitée. Dans le cas d'une centrale de cogénération, il s'agit donc de la part de l'énergie fournie qui est convertie en électricité et en chaleur utilisable. Le rendement des centrales de cogénération est déterminé à l'aide de la formule suivante :
Rendement = ((kWélectrique + kWthermique) / kWfourni) x 100
Les centrales de cogénération ont un rendement supérieur à 90 %. Par rapport à une centrale thermique classique, qui transforme environ 40 % de l'énergie utilisée en électricité et laisse le reste inutilisé sous forme de chaleur perdue, elles exploitent donc la source d'énergie utilisée de manière beaucoup plus efficace et ont ainsi des émissions de CO2 nettement plus faibles par kWh d'énergie fourni.
Le rendement exact et la proportion respective d'énergie électrique et thermique dépendent toutefois également du type de centrale de cogénération et en particulier du moteur utilisé :
| Type de centrale de cogénération | Combustible | Rendement (électrique) | Rendement (chaleur) | Rendement global |
|---|---|---|---|---|
| Cogénérateur avec moteur à combustion interne | Gaz, gaz liquéfié, pétrole | jusqu'à 30 % | 55 à 70 % | 80 à 96 % |
| Cogénérateur avec moteur Stirling | Bois | 15 à 20 % | environ 70 % | 90 % |
Avantages et inconvénients des centrales de cogénération
| Avantages | Inconvénients |
|---|---|
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Centrales de cogénération – aperçu de tous les produits
Avec les centrales de cogénération et les techniques de chauffage Buderus, vous misez sur une expertise technique et une grande compétence en matière de systèmes. Vous obtenez tous les composants de votre installation de chauffage auprès d'un seul et même fournisseur. Autres avantages pour vous : une qualité robuste et durable, une technique de régulation supérieure et un service personnalisé performant.
Buderus propose des centrales de cogénération d'une puissance de 6 à 530 kW. Plus les durées de fonctionnement des centrales de cogénération sont longues, plus les avantages économiques sont importants. Mais il est également possible de combiner les centrales de cogénération avec une pompe à chaleur afin de répondre aux exigences de la loi sur l'énergie dans les bâtiments.
Les coûts : installation et exploitation
Le coût d'une centrale de cogénération varie en fonction de sa taille et de son type, et peut être nettement plus élevé que celui d'autres types de chauffage. Les installations plus grandes ont un coût plus élevé, mais sont légèrement moins chères par kilowattheure d'électricité produit que celles de moindre puissance.
Le facteur décisif pour la rentabilité d'une centrale de cogénération est avant tout sa conception correcte, adaptée aux besoins thermiques du bâtiment. Les centrales de cogénération sont particulièrement rentables lorsque les besoins en chaleur et en électricité sont élevés. De plus, les centrales de cogénération peuvent avoir une influence positive sur les coûts de production de chaleur. L'intégration d'une pompe à chaleur est également possible et peut apporter des avantages économiques. Un réservoir tampon, dans lequel la centrale de cogénération alimente la chaleur excédentaire, permet un fonctionnement plus régulier, de sorte que l'installation doit être mise en marche et arrêtée moins souvent. Une chaudière de pointe est également nécessaire, qui est utilisée lorsque les besoins en chaleur dépassent la capacité de la centrale de cogénération. Une chaudière à condensation au gaz, par exemple, est appropriée à cet effet.