RETScreen ® P rojets de cogénération

1. RETScreen®Projets de cogénération Centrale électrique Photo : Warren Gretz, DOE/NREL PIX

2. Objectifs • Réviser les principes de base des systèmes de cogénération • Décrire les enjeux importantsdans l’analyse des projets de cogénération • Présenter le modèle RETScreen®pour les projets de cogénération

3. Centrale électrique à la biomasse, USA Que produisent les systèmes de cogénération ? • Électricité • Chaleur • Bâtiments • Communautés • Procédés industriels …mais aussi… • Un meilleur rendement • Une diminution des déchets et des émissions • Une diminution des pertes de transport et de distribution • L’opportunité de mettre en place des réseaux énergétiques urbains • La climatisation (froid) Photo : Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

4. Intérêt des systèmes de cogénération • Les systèmes centralisés de production d’électricité sont généralement inefficaces • 50 à 65 % de l’énergieest gaspillée en chaleur • Cette chaleur peut-êtreutiliséedans les procédésindustriels,le chauffagedes locaux et del’eau,la climatisation, etc. • Habituellement, l’électricité a plus de valeur que la chaleur Schéma modifié en fonction des données de base de la World Alliance for Decentralized Energy;unités en TWh

5. Concept de la cogénération • Produire simultanément un minimum de deux formes d’énergie à partir d’une seule source primaire d’énergie • Habituellement, utilisation de la chaleur perdue en provenance des centrales de production d’électricité

6. Turbine à gaz Équipement de production de froid Description de la cogénération : équipements et technologies • Équipement de production d’électricité • Turbine à gaz • Turbine à vapeur • Turbine à gaz – cycle combiné • Moteur à piston • Pile à combustible, etc. • Équipement de chauffage • Récupérateur de chaleur • Chaudière / Fournaise / Brûleur • Pompe à chaleur, etc. • Équipement de production de froid • Compresseur • Refroidisseur à absorption • Pompe à chaleur, etc. Photo : Rolls-Royce plc Photo : Urban Ziegler, NRCan

7. Cogénération à partir de la biomasse Geyser (Géothermie) Description de la cogénération : combustibles • Combustibles fossiles • Gaz naturel • Diesel (mazout #2) • Charbon, etc. • Combustibles renouvelables • Résidus de bois • Biogaz • Résidus agricoles • Cultures à vocation énergétique, etc. • Bagasse • Gaz d’enfouissement • Géothermie • Hydrogène, etc. Photo : Warren Gretz, DOE/NREL Photo : Joel Renner, DOE/ NREL PIX

8. Description de la cogénération : applications Cogénération au Kitchener City Hall Réseau de chauffage collectif de cogénérationau gaz d’enfouissement, Suède Micro turbine à gaz pour serre • Bâtiments individuels • Commercial et industriel • Groupes de bâtiments • Réseaux énergétiques urbains(p. ex. communautés) • Procédés industriels Photo : Urban Ziegler, NRCan Photo : Urban Ziegler, NRCan Photo : Urban Ziegler, NRCan

9. Centrale d’un réseauénergétique urbain Tuyaux d’un réseaud’eau chaude Description de la cogénération : systèmes énergétiques collectifs • La chaleur d’une centrale de cogénération peut-être distribuée aux bâtiments localisés à proximité pour le chauffage et la climatisation • Des tuyaux d’acier isolés sont enterrés entre 0,6 et 0,8 m sous terre • Avantages par comparaison aux bâtiments ayant leur propre centrale : • Meilleur rendement • Contrôle centralisé des émissions • Sécurité • Confort • Commodité de l’exploitation • Habituellement, le coût d’investissement estplus élevé Photo : SweHeat Photo : SweHeat

10. Coûts des systèmes de cogénération • Coûts très variables • Coûts d’investissement • Équipement de production d’électricité • Équipement dechauffage • Équipement declimatisation • Ligne électrique • Chemins d’accès • Tuyauterie du réseauxd’énergie • Coûts récurrents • Combustible • Exploitation et entretien • Remplacement & réparation des équipements

11. Paramètres clés des projets de cogénération • L’approvisionnement en combustible doit être fiable à long terme • Les coûts d’investissement doivent rester prévisibles • Un « client » pour la chaleur et l’électricité est indispensable • La vente d’électricité au réseau doit-être négociée, si tout n’est pas consommésur place • La capacité est habituellement déterminée par la chargeen chauffage de base (c.-à-d. la charge de chauffage minimale en conditions normales d’opération) • Généralement, la production de chaleur représente de 100 à 200 % de la production d’électricité • La chaleur peut-être utilisée pour la production de froid en utilisant des refroidisseurs à absorption • Le risque associé à l’incertitude surl’écart de prix futurs entre l’électricitéet le gaz naturel doit-être géréadéquatement

12. Hôpital, Ontario, Canada Moteur à piston Récupérateur de chaleur sur gazd’échappement de bouilloire Exemple : CanadaBâtiments individuels • Bâtiments requérant chauffage, climatisation et une source fiable de production d’électricité • Hôpitaux, écoles, bâtiments commerciaux, bâtiments agricoles, etc. Photo : GE Jenbacher Photo : GE Jenbacher Photo : GE Jenbacher

13. Turbine à gaz au MIT, Cambridge, Mass. USA Exemples : Suède et USAGroupe de bâtiments • Groupes de bâtiments desservis par une centrale électrique produisant aussi de la chaleur et/ou du froid • Universités, complexes commerciaux, communautés, hôpitaux, complexes industriels, etc. • Réseaux énergétiques urbains Centrale de systèmeénergétique collectif Photo : SweHeat

14. Bagasse pour le procédéindustriel d’un moulin au Brésil Photo : Ralph Overend/ NREL Pix Exemple : BrésilProcédés industriels • Les industries à consommation constante et importante de chaleur et/ou de froid constituent des industries cibles en cogénération • Ceci est aussi applicable aux industries qui produisent des résidus utilisables pour produire de la chaleur et de l’électricité

15. Système de collection/ valorisation de gaz d’enfouissement Vapeur Séchage et refroidissement Procédés Compresseur Système de collection Électricité Filtre Torche Réseau de chauffage urbain de cogénération au gaz d’enfouissement, Suède Exemples : Canada et SuèdeGaz d'enfouissement • Les sites d’enfouissement produisent du méthane par décomposition des déchets • Ce combustible peut-être utilisé pour la production d’électricité, de chaleur et/ou de froid Schéma : Gaz Métro Photo : Urban Ziegler, NRCan

16. Modèle RETScreen®pour les projets de cogénération • Pouvant être utilisé partout dans le monde pour l’analyse de la production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des émissions de gaz à effet de serre • Climatisation, chauffage, électricité, et toutes leurs combinaisons • Turbines à gaz et à vapeur, moteurs à piston, piles à combustible, bouilloires, compresseurs, etc. • Gamme étendue de combustibles, allant des combustibles fossilesà la biomasse et la géothermie • Intégration de diverses stratégies d’opération • Outil de prévision des gaz d’enfouissement • Réseaux énergétiques urbains • Inclut aussi : • Plusieurs langues et devises monétaires,le choix des unités et d’outils optionnels

17. RETScreen®cogénération • Capacité d’évaluerdivers types de projets • Chauffage seulement • Électricité seulement • Climatisation seulement • Cogénérationchaleur et électricité • Cogénérationfroid et électricité • Cogénérationchaleur et froid • Trigénérationfroid, chaleur et électricité

18. RETScreen® cogénération : systèmes de chauffage

19. RETScreen® cogénération :systèmes de climatisation

20. RETScreen® cogénération :systèmes de production d’électricité

21. Calculs RETScreen®cogénération Organigramme simplifié du modèleénergétique de cogénération Voir e-Manuel Analyse de projets d’énergies propres : Manuel d’ingénierie et d’études de cas RETScreen® Analyse de projets de cogénération

22. Exemple : validation du modèleRETScreen®pour les projets de cogénération • Validation générale par une firme de consultants indépendants(FVB Energy Inc.) et par de nombreux bêta-testeurs en provenance de l’industrie, d’entreprises d’électricité, de gouvernements et du milieu académique • Comparaison excellente avec plusieurs autres modèles ou données mesurées (p. ex. les calculs de performance de turbines à vapeur ont été comparés avec les résultats du logiciel de simulation de procédé énergétique GateCycle de GE Energy) Comparaison des calculs de performance de turbines à vapeur Kpph = 1000 lbs/hr

23. Conclusions • Les systèmes de cogénération permettent une utilisation efficace de la chaleur qui est généralement gaspillée • RETScreen calcule les courbes classées de la demande et de la charge, l’énergie fournie et la consommation en combustible pour diverses combinaisons de chauffage, de climatisation et/ou de production d’électricité en utilisant un minimum de données • RETScreen permet d’obtenir des économies de coûts significatives pour la réalisation d’étudespréliminaire de faisabilité

24. Questions? Module d’Analyse de projets de cogénération RETScreen®Cours d’analyse de projets d’énergies propres Pour plus d’informations veuillez consulter le site Web de RETScreen www.retscreen.net