filière québécoise des granulés de bois pour le chauffage et perspectives d’approvisionnement...

Filière québécoise des granulés de bois pour le chauffage et

perspectives d’approvisionnement en biomasse

26 mars 2015

Par:Jean-Pierre Bourque, ing., M.Sc.

François Baril, ing. f.

2

1. Description du granulé, usages et avantages2. Procédé de fabrication3. Matière première4. État de l’industrie au Québec5. Industrie et marchés à l’international6. Recherche et développement7. Obstacles au développement de la filière au Québec8. Conclusion

Plan de la présentation

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1. Description du granulé, usages et avantages

Qu’est-ce qu’un granulé de bois ? Inventé dans les années 1970

(États-Unis) Petit cylindre (5 mm < ϕ 10 mm; 10

mm < L < 50 mm) Fabriqué avec des résidus de bois

compressés Granulométrie régulière Faible teneur en humidité : 8-10 % Valeur énergétique : PCI = 19,1

GJ/tma ou 17 GJ/tm

4


2 type de granulés de bois : résidentiel VS industriel

Caractéristique Marché résidentiel Marché industriel/institut.

Utilisation Chauffage domestique - Chauffage de bâtiments

- Centrales thermiques pour la production d’électricité

Normes Plus exigeantes Moins exigeantes

Livraison Principalement en sacs En vrac

Distribution Intermédiaires entre le vendeur et l’acheteur (commerce de détail)

Lien plus direct entre le vendeur et l’acheteur

Prix de vente Plus élevé Moins élevé

Croissance du marché moyenne forte

Caractéristiques des marchés résidentiel et industriel/institutionnel

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Avantages du granulé de bois : attributs environnementaux Énergie renouvelable, Faibles émissions de particules (poêle certifié EPA = 16 x moins), Faibles émissions de gaz à effet de serre( cycle de vie :

émissions de CO2 → 0).

Type de système et de combustible η_th(%) Émissions (mg/MJ)

Particules SO2 NOx COV/HAP CO CO2Chaudière au mazout 75 5 220 55 10 50 78 000Chaudière au gaz naturel 75 0,8 0,25 40 5 50 51 000Chaudière au charbon - 60 340 70 10 4 500 104 000Chaudière à copeaux ou à granules 75 4 10 45 2 16

0Chaudière moderne à bûches ou poêle certifié EPA 75 32 10 70 700 366Poêle non certifié EPA 40 520 10 70 2 100 6 000

Source: CRIQ, Profil des produits forestiers - Technologies de bioénergies à base de biomasse forestière, MRNF, 2011.

Émissions typiques de différents systèmes de combustion

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Avantages du granulé de bois : attributs économiques

Favorise le maintien et la création d’emplois locaux

Valorisation des produits conjoints de la transformation du bois

Coût effectif compétitif pour le chauffage : ƒ(région, ηth)

7


Avantages du granulé de bois : Coûts effectif au Québec

52,09

66,76 70,60 72,80

120,96 123,07

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00

Coût effectif ($CA/MWh_th)

Combustible

Coût effectif des combustibles pour le chauffage - Québec, mars 2015Bois de chauffage - bouleau jaune @100 $/cordon de 4 pi x 8 pi x 16 po

Gaz naturel - résidentiel, Gaz Métro

Électricitié - secteur résidentiel, prixde vente moyen

Granulés - grade résidentiel,détaillants (sac de 40 lbs @ 4,99 $,non livré)Mazout #2 - prix de vente au détail,Montréal

Propane - prix de vente au détail,Montréal

Granulés @ 4,99 $/sac

Bois de chauffage @ 100 $/cordon

8


Avantages du granulé de bois : Coûts effectifs au Maine

83,13

98,98111,16

121,44

181,29 183,11

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00

175,00

200,00


Combustible

Coût effectif des combustibles pour le chauffage –États-Unis, Maine, mars 2015

Gaz naturel - résidentiel, prix devente au détail

Granulés - grade résidentiel,détaillants (pallettes de 50x40 lbs @269 $US, non livré)Mazout #2 - résidentiel, livré

Granulés - grade résidentiel, Nord-Est (livré en vrac)


Propane - résidentiel, livré

Granulés @ 5,38 $US/sac

Granulés livrés en vrac @ 367 $US/tm

9


Avantages du granulé de bois : Coûts effectifs en Autriche

Granulés livrés en vrac @ 353,11 $/tm

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2. Procédé de fabrication

Schéma du procédé Source : adapté de http://www.bios-bioenergy.at/en/pellets/pellet-production-plants.html

Déchiquetage

Copeaux

Bois ronds de faible qualité ou biomasse forestière résiduelle

Sciures

Rabotures

Silo pour sciures

Broyage grossier Séchage

Écorces

Chaudière

Broyage fin

Silo pour rabotures

Granulation

Conditionnement à la vapeur

Refroidissement

Silo pour granules

Ensachage : 23 $/tm

Total : 154 $/tmRevenus : 180 $/tm FOB usineMarge brute : 27 $/tm ou 15 %

Approvisionnement (70 % sciures; 30 % rabotures) : 68 $/tm

Transformation : 63 $/tm

Prix de vente détaillants : 275 $/tm

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2. Procédé de fabrication

Étape de granulation : pressage de la fibre à travers la matrice

12

3. Matière première

Principales sources :

Sciures : granulométrie idéale, uniformité, coût peu élevé

Rabotures : très faible teneur en humidité (15 % pour les résineux, 8 % pour les feuillus), coût peu élevé

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Autres sources potentielles: Copeaux : diminution constante de la

demande en papier journal → disponibilité des copeaux et diminution des coûts

Bois ronds et biomasse forestière résiduelle : coût de récolte relativement élevés, coût de transformation supplémentaires

Écorces : combustible pour le séchage, peuvent être utilisées pour la fabrication de granulés industriels (jusqu’à 25 %)

Résidus de bois et bois CRD faiblement contaminé

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Disponibilité annuelle de la biomasse forestière au QuébecProvenance Type de biomasse Disponibilité

QuébecDisponibilité

Abitibi-Témis.

(milliers tma/an) (milliers tma/an)Forêt publique Biomasse forestière résiduelle1 1 753 81 Bois de faible qualité (pâte)2 874 140 Sous-total, Forêt publique 3 122 392Forêt privée Biomasse forestière résiduelle3 163 5 Bois de faible qualité4 2 973 89 Sous-total, Forêt privée 3 136 94Usines de transformation du bois5 Écorces fraîches 170 1 Copeaux 0 132 Sciures 0 34 Rabotures 98 0 Résidus de bois 0 0 Sous-total, Usines de transformation 269 167Centres de tri Bois CRD6 108 2Total 6 636 654

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Coût estimé de la biomasse forestière au Québec

Type de biomasse Coût estimé Matière Transport Total ($/tma) ($/tma) ($/tma)Biomasse forestière résiduelle - bois court 76,36 20,78 97,14Biomasse forestière résiduelle - arbres entiers 46,58 20,78 67,36Bois de faible qualité (pâte) - peupliers 70,20 23,41 93,61Bois de faible qualité (pâte) - feuillus dur 79,07 30,06 109,13Écorces fraîches 6,00 28,01 34,01Copeaux 102,00 28,01 130,01Sciures 46,00 25,26 71,26Rabotures 50,00 30,76 80,76Résidus de bois (n.d.) (n.d.) (n.d.)Bois CRD 0 ↑ (n.d.) (n.d.)Bois issus de cultures énergétiques (n.d.) (n.d.) (n.d.)

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Compétiteurs pour les sciures et les rabotures

– Panneaux– Pâtes et

papiers– Utilisation

interne

0

500 000

1 000 000

1 500 000

2 000 000

2 500 000

3 000 000

3 500 000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Quantité (tma)

Année

Production et consommation de sciures et rabotures au Québec

Exportation (1ère, 2e et 3etransformations)

Enfouissement (1ère, 2e et 3etransformations)

Consommation - utilisation internepour fins énergétiques

Consommation - utilisation agricole

Consommation - copeauxénergétiques ou métallurgiques

Consommation - granulés et bûchesde bois densifié

Consommation - cogénération

Consommation - panneaux

Consommation - pâtes et papiers

Production et importation

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Compétiteurs pour les copeaux

– Pâtes et papiers

0

1 000 000

2 000 000

3 000 000

4 000 000

5 000 000

6 000 000

7 000 000

8 000 000

9 000 000

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Quantité (tma)

Année

Production et consommation de copeaux au Québec

Exportation (1ère, 2e et 3etransformations)

Enfouissement (1ère, 2e et 3etransformations)

Consommation - utilisation internepour fins énergétiques

Consommation - utilisation agricole

Consommation - copeauxénergétiques ou métallurgiques

Consommation - granulés et bûchesde bois densifié

Consommation - cogénération

Consommation - panneaux

Consommation - pâtes et papiers

Production et importation

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Compétiteurs pour le bois ronds de faible qualité et pour la biomasse forestière résiduelle Pâtes et papiers (bois ronds de faible

qualité) Chauffage institutionnel (biomasse

forestière résiduelle)

→ Élaboration d’un répertoire des chaufferies à la biomasse au Québec :

• 77 chaufferies répertoriées (75 kW – 3 MW)• 17 chaufferies au Bas-Saint-Laurent; 9 en Abitibi-Témiscamingue• Consommation approx : 64 000 tmv ou 831 tmv/chaufferie• Production approx. : 231 000 MWh

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Usines avec permis d’exploitation

– Usines avec permis : 10 usines de granulés en exploitation en 2013, fonctionnant à 50 % de leur capacité

– 193 emplois directs à la production en 2013

– Production de granulés de bois :304 000 tm en 2013 ou 52,3 M$ (172 $/tm)

4. État de l’industrie au Québec

20

Usines avec permis d’exploitation– Consommation de 358 000 tma de fibre de

bois en 2013 (54 % sciures; 28 % rabotures)

Usines sans permis d’exploitation : – 6 petits producteurs répertoriés

Marchés des producteurs québécois– Principalement le marché résidentiel du

nord-est des États-Unis et domestique– Quelques producteurs exportent de petites

quantités vers l’Europe– Certains marchés de niche sont en

développement (acériculteurs)

4. État de l’industrie au Québec

21

5. Industrie et marchés à l’international

État de l’industrie en 2013 :– Canada : production de 1,8 Mtm; exportations de 1,6 Mtm (CB au 1er rang

des provinces).– États-Unis : production de 5,7 Mtm (région du SE principalement);

exportations de 2,9 Mtm (1er rang mondial).

– Europe : consommation de 17,5 Mtm (1er rang mondial).

Source: Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, 2013.

Pays Production Importations Exportations Consommation (Mtm) (Mtm) (M$US) (Mtm) (M$US) (Mtm)

Amérique du Nord 7,5 0,2 36,9 4,5 623,5 3,2États-Unis 5,7 0,2 31,4 2,9 371,0 3,0

Canada 1,8 0,02 5,5 1,6 252,5 0,2Europe 13,8 11,4 2 287,8 7,7 1 640,4 17,5

Allemagne 2,2 0,5 119,3 0,7 205,4 2,0Royaume-Uni 0,3 3,4 638,7 0,1 8,1 3,6

Italie 0,3 1,7 451,1 0,01 3,2 2,0Suède 1,3 0,7 116,7 0,2 33,4 1,9

Belgique 0,4 0,9 169,1 0,4 60,7 0,9

22


Évolution du prix des granulés

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2009-07 2009-10 2010-01 2010-04 2010-07 2010-10 2011-01 2011-04 2011-07 2011-10 2012-01 2012-04 2012-07 2012-10 2013-01 2013-04 2013-07 2013-10 2014-01 2014-04 2014-07 2014-10 2015-01 2015-04 2015-07 2015-10 2016-01

Prix ($CA/tm)

Mois

Prix des granulés - Europe et Amérique du NordGranulés - grade industriel, EndexEurope

Granulés - grade industriel, CIF ARA

Granulés - grade industriel, PIX PelletNordic Index CIF Baltic Sea or NorthSea

Granulés - grade résidentiel, PIXPellet Continental Index,Germany/Austria

Granulés - grade résidentielAllemagne

Granulés - grade résidentiel Autriche

Granulés - grade résidentiel NE USA

Février 2015 :Granulés résidentiel USA : 460 $/tm (livré en vrac); 375 $/tm (détaillants) Granulés résidentiel Europe : 350 $/tm (livré en vrac)Granulés industriels Europe : 200 $/tm (port)

23


Évolution du prix des granulés et des autres combustibles

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Prix ($CA/MWh)

Mois

Prix des combustibles - Amérique du Nord ($CA/MWh)

Granulés - grade résidentiel NEUSA

Charbon - Central Apalachia

Pétrole brut - West TexasIntermediate

Mazout #2 - États-Unis, vrac(FOB, non-livré)

Mazout #2 - États-Unis,résidentiel (livré, sans taxes)

Propane - États-Unis, vrac (FOB,non-livré)

Propane - États-Unis, résidentiel(livré, sans taxes)

Gaz naturel - Henry Hub (NYMEX)

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Évolution du prix des granulés et des autres combustibles

0

20

40

60

80

100

120

140

2014-10 2014-11 2014-12 2015-01 2015-02 2015-03

Prix ($CA/MWh)

Mois

Prix des combustibles - Amérique du Nord - ZOOM ($CA/MWh)

Granulés - graderésidentiel NE USA

Charbon - CentralApalachia

Pétrole brut - West TexasIntermediate

Mazout #2 - États-Unis,vrac (FOB, non-livré)

Mazout #2 - États-Unis,résidentiel (livré, sanstaxes)Propane - États-Unis, vrac(FOB, non-livré)

Propane - États-Unis,résidentiel (livré, sanstaxes)

↓ prix des produits pétroliers + ↑ prix des granulés = baisse de compétitivité temporaire dans certaines régions des États-Unis(granulés VS mazout #2)

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Perspectives de marchés :– Croissance de la demande globale :

23 Mtm en 2014 à plus de 50 Mtm en 2024 (taux de croissance annuel moyen de 8,2 %).

– Croissance importante du marché industriel européen stimulé par les subventions accordées pour la production d’énergie renouvelable (cibles «20-20-20»)

– Croissance anticipée du marché industriel asiatique (Corée du Sud, Chine, Japon)

– Croissance modérée du marché résidentiel européen

Source: Walker, S. et al., Global Pellet Demand Outlook – Special Market Analysis Study, RISI, 2014.

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Potentiel d’exportation à partir du Québec Proximité géographique de

l’Europe Présence d’infrastructures de

transport développées (chemins de fer, ports en eau profonde)

Présence d’infrastructures dédiées à l’exportation de granulés (Arrimage Québec)

Importance de l’industrie forestière

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6. Recherche et développement

Vapocraquage ou explosion de vapeur : Prétraitement de la fibre

(180-240 ° C; 1-3,5 MPa) permettant de briser sa structure

Avantages : – ↑ PCI à 19,5 GJ/tm

– ↑ hydrophobicité,– amélioration de la liaison

Source : Steam explosion for biomass pre-treatment, Danish Technological Institue.

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Granulés torréfiés : Traitement thermochimique de la fibre

entre 200 et 300 ° C en l’absence d’O2

Avantages :– ↑ PCI à 22 GJ/tm – Caractéristiques similaires au charbon

(facilement pulvérisable)– ↓ coûts de transport– Hydrophobe (facilite l’entreposage)

– Peu de pertes dues à la décomposition

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Granulés torréfiés : Inconvénients:

– Coûts d’investissement plus élevés (+ 25-30 % selon Poyry)

– Énergie requise pour la torréfaction– Additifs requis dans certains cas (liaison)– Utilisation/élimination des gaz de procédés– Respect des exigences en matière de bilan

carbone– Rentabilité non démontrée– Peu d’usines à l’échelle commerciale :

Solvay/New Biomasse, Quitman, Mississippi (capacité visée de 250 000 tm/an), projet à Millinocket, Maine

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7. Obstacles au développement de la filière au Québec

Développement limité au Québec en raison du faible coût de l’énergie

Baisse du prix du pétrole Compétition pour la fibre Coûts relativement élevés du bois

ronds de faible qualité et de la biomasse forestière résiduelle

Distances de transport souvent importantes entre les usines de transformation et la clientèle/ports

52,09

66,76 70,60 72,80

120,96 123,07

0,00

25,00

50,00

75,00

100,00

125,00

150,00


Combustible

Coût effectif des combustibles pour le chauffage - Québec, mars 2015Bois de chauffage - bouleau jaune @100 $/cordon de 4 pi x 8 pi x 16 po

Gaz naturel - résidentiel, Gaz Métro


Granulés - grade résidentiel,détaillants (sac de 40 lbs @ 4,99 $,non livré)Mazout #2 - prix de vente au détail,Montréal

Propane - prix de vente au détail,Montréal

Granulés @ 4,99 $/sac

Bois de chauffage @ 100 $/cordon

Équipements peu adaptés pour offrir une grande capacité de production (marché industriel)

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Anticipation de la clientèle résidentielle pour la saison de chauffe : Diminution des inventaires de

granulés chez les détaillants du Québec

Conséquences sur la crédibilité de la filière et sur la perception des consommateurs

Report possible d’achat d’équipements de chauffage aux granulés

32


Anticipation de la clientèle résidentielle pour la saison de chauffe :

→Comment réconcilier la capacité de l’industrie et les habitudes des consommateurs pour éviter

?

33

8. Conclusion

Granulés : avantages économiques pour certaines régions; avantages environnementaux (émissions, GES).

2 marchés cibles : résidentiel (chauffage) et industriel (chauffage et électricité).

Au Québec, l’essentiel des producteurs s’approvisionnent en sciures et en rabotures (marché à l’équilibre).

La biomasse forestière résiduelle et le bois de faible qualité sont des alternatives plus coûteuses.

La demande internationale est en forte croissance. Le Québec présente un bon potentiel pour l’exportation. L’industrie québécoise doit faire face à certains obstacles pour assurer sa

viabilité.

34

8. Conclusion

Questions ?

Jean-Pierre Bourque :

[email protected]

François Baril :

[email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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