luxembourg creative 2015 : vers une production d'énergie plus responsable
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Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
1 / 33
Cogénération et micro-cogénération: vers uneproduction d’énergie plus responsable
Vincent Hanus (HENALLUX)
Luxembourg Creative
15 décembre 2015
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
IntroductionDéfinitions
Utilisation
Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
2 / 33
Plan de l’exposé
1 IntroductionDéfinitionsUtilisation
2 Intérêts de la cogénération
3 Technologies disponibles
4 Dimensionnement
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
IntroductionDéfinitions
Utilisation
Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
3 / 33
Définitions
Cogénération: production simultanée:électricitéchaleur (sous-produit)
Trigénération: production simultanée:électricitéchaleurfroid
Puissances: micro-cogénération: < 50 kWelmini-cogénération: 50 kWel . . . 1 MWelcogénération: > 1 MWel
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
IntroductionDéfinitions
Utilisation
Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Utilisation marginale
Marché important >< peu d’installationsSituations particulières:
industriesservicesbâtiments
SurinvestissementRentabilité basée sur un différentiel de coûtMauvais dimensionnements
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
Introduction
IntérêtsÉnergie
Autres
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
5 / 33
Plan de l’exposé
1 Introduction
2 Intérêts de la cogénérationIntérêt énergétiqueAutres intérêts
3 Technologies disponibles
4 Dimensionnement
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
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Introduction
IntérêtsÉnergie
Autres
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Intérêt énergétique
Énergie primairede la cogénération:
100
Cogénération:100
Chaleur:53
Électricité:35
Énergie primaire dessystèmes séparés:
122,5
Turbinegaz-vapeur:
63,6
Chaudière àhaut rendement:
58,9
Pertes:12
Pertes:5,9
Pertes:28,6
Cogénération
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Introduction
IntérêtsÉnergie
Autres
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Autres intérêts
Diminution des émissions de CO2Économie financièreDécentralisationAutonomie énergétique
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Plan de l’exposé
1 Introduction
2 Intérêts de la cogénération
3 Technologies disponiblesCombustiblesCogénérateursTrigénérateurs
4 Dimensionnement
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
Vincent Hanus(HENALLUX)
Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Combustibles
Combustibles commerciaux:gaz naturelfioulbois
Combustibles intermédiaires:biogazsyngashydrogène
Cogénération
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Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Digesteur
Matière organique Digestat
Chaleur
Biogaz
Cogénération
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Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Gazéificateur
Séchage
Pyrolyse
Oxydation
Réduction
Air chaud
Air chaud
Syngas
Cendres
Bois
Cogénération
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Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs I
● Moteur Stirling
Types de cogénération
Cogénération
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Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs II
Gaz Fioul Bois Bio- Syn- H2Moteur thermique x x x xTurbine à gaz x xVapeur x x xStirling x xORC x x xPile (PAC) x (x) (x) x
Cogénération
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Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs III
100 W 1 kW 10 kW 100 kW 1 MW 10 MW 100 MW
Pile à combustible
Cycle organique de Rankine
Moteur Stirling
Cycle à vapeur
Turbine à gaz
Moteur à combustion interne
Puissance
Cogénération
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Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs IV
0 20 40 60 80 100
Pile à combustible
Cycle organique de Rankine
Moteur Stirling
Cycle à vapeur
Turbine à gaz
Moteur à combustion interne
Rendement [%]
Cogénération
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Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs V
0 2 4 6 8
Pile à combustible
Cycle organique de Rankine
Moteur Stirling
Cycle à vapeur
Turbine à gaz
Moteur à combustion interne
Rapport chaleur/force
Cogénération
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Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Cogénérateurs VI
100 200 300 400 500 600
Pile à combustible
Cycle organique de Rankine
Moteur Stirling
Cycle à vapeur
Turbine à gaz
Moteur à combustion interne
Température [°C ]
Cogénération
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Introduction
Intérêts
TechnologiesCombustibles
Cogénérateurs
Trigénérateurs
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Trigénérateurs
Cogénération
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Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-mentMonotones
Choix
Exemples
Conclusion
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Plan de l’exposé
1 Introduction
2 Intérêts de la cogénération
3 Technologies disponibles
4 DimensionnementMonotones de chaleur et d’électricitéChoix
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
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Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-mentMonotones
Choix
Exemples
Conclusion
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Monotones de chaleur et d’électricité I
0 1 2 3 4 5 60
5
10
Temps [jours]
Puiss
ance
[kW
]
Cogénération
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Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-mentMonotones
Choix
Exemples
Conclusion
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Monotones de chaleur et d’électricité II
0 1 2 3 4 5 60
5
10
Temps [jours]
Puiss
ance
[kW
]
Cogénération
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Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-mentMonotones
Choix
Exemples
Conclusion
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Choix
Temps de fonctionnement maximiséCapacité de la technologie
CombustibleTempérature délivréeRapport chaleur/force
Adéquation temporelle des besoinsConsommation de l’énergie limitante en trigénération
Cogénération
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Plan de l’exposé
1 Introduction
2 Intérêts de la cogénération
3 Technologies disponibles
4 Dimensionnement
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
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Introduction
Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Goodyear (1998)
Projet d’amélioration du rendement d’une centrale de cogénération Page 18
Remarque : Les valeurs de température et de pression dépendent des conditions d’ambiance et principalement de la température extérieure.
La turbine est accouplée au compresseur. Il y a un réducteur de vitesse entre la
turbine (15000 tours/min) et l’alternateur (1500 tours/min). Un petit moteur de
démarrage entraine l’arbre (turbine-compresseur) jusqu’{ atteindre 60% de la vitesse
nominale. A partir de cette vitesse, la combustion est activée et l’arbre est entrainé par
la turbine. Le rendement électrique de la turbine à gaz est de 28%. Dans la chambre de
combustion, tant que le rapport air/fuel reste bon, il y a maintien de la combustion.
Les injecteurs La chambre de
combustion
La turbine Le compresseur
Production
d’électricité Gaz chauds de
combustion
5 MWel7− 25 MWthvapeur 16 bar
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Beckerich (2004)
I. BERNARD - Asbl d'Millen 26
Deuxième installation de biogaz à
Beckerich : installation communale
600 kWel
750 kWth
4, 6 GWhel
4, 5 GWhth
4 M€
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Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Ateliers du Saupont (2006-2011)
200 kWel
1, 7 MWth
200 kWfr
1, 2 M€ + 200 k€ + 600 k€
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Technologies
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Burgo (2007-2013)
63 MWel
435 MWth
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Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Ferrero (2008)
4, 2 MWel
4, 8 MWth
28 GWhel
32 GWhth
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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L’Oréal (2009)
3, 2 MWel
3, 4 MWth+vap
24 GWhel → 18 GWhel
18 GWhvap → 5 GWhvap
8 GWhth → 1, 7 GWhth
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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CET de Tenneville (2009)
LA BIOMETHANISATION QUELQUES DONNEES
Principe de fonctionnement et données relatives à l’usine
Capacité 29.000 t/an de fractions fermentescibles des ordures ménagères (FFOM) + 1.000 t/an de liquides organiques
Volume du digesteur
3.150 m³
Production de biogaz
3.600.000 Nm³/an (équivalent de 5.400 litres de pétrole par jour)
Produit final
Compost de haute qualité
Apport d’OWS
Ingénierie et construction de l’installation (partie procédé) en groupement avec Danheux & Maroye (génie civil)
1, 7 MWel
5, 3 GWhel
6, 8 GWhth
17 M€
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Solarec (2013)
2, 7 MWel2 MWth1 MWvap17 GWhel1, 2 M€/an2, 3 ans
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
32 / 33
Plan de l’exposé
1 Introduction
2 Intérêts de la cogénération
3 Technologies disponibles
4 Dimensionnement
5 Exemples luxembourgeois
6 Conclusion
Cogénération
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Intérêts
Technologies
Dimensionne-ment
Exemples
Conclusion
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Conclusion
Domaine: industries et bâtimentsConsommation: constanteCombustible: renouvelable si possibleConduite de l’installation: à assurer