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

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

2 Objectifs Réviser les principes de base des systèmes de cogénération Décrire les enjeux importants dans lanalyse des projets de cogénération Présenter le modèle RETScreen ® pour les projets de cogénération

3 Que produisent les systèmes de cogénération ? Photo : Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX Centrale électrique à la biomasse, USA 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 Lopportunité de mettre en place des réseaux énergétiques urbains La climatisation (froid)

4 Intérêt des systèmes de cogénération Les systèmes centralisés de production délectricité sont généralement inefficaces 50 à 65 % de lénergie est gaspillée en chaleur Cette chaleur peut-être utilisée dans les procédés industriels, le chauffage des locaux et de leau, la climatisation, etc. Habituellement, lélectricité 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 dénergie à partir dune seule source primaire dénergie Habituellement, utilisation de la chaleur perdue en provenance des centrales de production délectricité

6 Description de la cogénération : équipements et technologies Équipement de production délectricité 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 Turbine à gaz Photo : Urban Ziegler, NRCan Équipement de production de froid

7 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 denfouissement Géothermie Hydrogène, etc. Photo : Joel Renner, DOE/ NREL PIX Geyser (Géothermie) Photo : Warren Gretz, DOE/NREL Cogénération à partir de la biomasse

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

9 La chaleur dune centrale de cogénération peut-être distribuée aux bâtiments localisés à proximité pour le chauffage et la climatisation Des tuyaux dacier 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 lexploitation Habituellement, le coût dinvestissement est plus élevé Description de la cogénération : systèmes énergétiques collectifs Photo : SweHeat Tuyaux dun réseau deau chaude Photo : SweHeat Centrale dun réseau énergétique urbain

10 Coûts des systèmes de cogénération Coûts très variables Coûts dinvestissement Équipement de productiondélectricité Équipement de chauffage Équipement de climatisation Ligne électrique Chemins daccès Tuyauterie du réseaux dénergie Coûts récurrents Combustible Exploitation et entretien Remplacement & réparation des équipements

11 Paramètres clés des projets de cogénération Lapprovisionnement en combustible doit être fiable à long terme Les coûts dinvestissement doivent rester prévisibles Un « client » pour la chaleur et lélectricité est indispensable La vente délectricité au réseau doit-être négociée, si tout nest pas consommé sur place La capacité est habituellement déterminée par la charge en chauffage de base (c.-à-d. la charge de chauffage minimale en conditions normales dopération) Généralement, la production de chaleur représente de 100 à 200 % de la production délectricité La chaleur peut-être utilisée pour la production de froid en utilisant des refroidisseurs à absorption Le risque associé à lincertitude sur lécart de prix futurs entre lélectricité et le gaz naturel doit-être géré adéquatement

12 Exemple : Canada Bâtiments individuels Bâtiments requérant chauffage, climatisation et une source fiable de production délectricité Hôpitaux, écoles, bâtiments commerciaux, bâtiments agricoles, etc. Moteur à piston Photo : GE Jenbacher Récupérateur de chaleur sur gaz déchappement de bouilloire Photo : GE Jenbacher Hôpital, Ontario, Canada Photo : GE Jenbacher

13 Exemples : Suède et USA Groupe 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 Turbine à gaz au MIT, Cambridge, Mass. USA Photo : SweHeat Centrale de système énergétique collectif

14 Exemple : Brésil Procédés 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 lélectricité Photo : Ralph Overend/ NREL Pix Bagasse pour le procédé industriel dun moulin au Brésil

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

16 Modèle RETScreen ® pour les projets de cogénération Pouvant être utilisé partout dans le monde pour lanalyse 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 fossiles à la biomasse et la géothermie Intégration de diverses stratégies dopération Outil de prévision des gaz denfouissement Réseaux énergétiques urbains Inclut aussi : Plusieurs langues et devises monétaires, le choix des unités et doutils optionnels

17 RETScreen ® cogénération Capacité dévaluer divers types de projets Chauffage seulement Électricité seulement Climatisation seulement Cogénération chaleur et électricité Cogénération froid et électricité Cogénération chaleur et froid Trigénération froid, chaleur et électricité

18 RETScreen ® cogénération : systèmes de chauffage

19 RETScreen ® cogénération : systèmes de climatisation

20 RETScreen ® cogénération : systèmes de production délectricité

21 Calculs RETScreen ® cogénération Voir e-Manuel Analyse de projets dénergies propres : Manuel dingénierie et détudes de cas RETScreen ® Analyse de projets de cogénération Organigramme simplifié du modèle énergétique de cogénération

22 Exemple : validation du modèle RETScreen ® 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 lindustrie, dentreprises délectricité, 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) Kpph = 1000 lbs/hr Comparaison des calculs de performance de turbines à vapeur

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, lénergie fournie et la consommation en combustible pour diverses combinaisons de chauffage, de climatisation et/ou de production délectricité en utilisant un minimum de données RETScreen permet dobtenir des économies de coûts significatives pour la réalisation détudes préliminaire de faisabilité

24 Questions? Pour plus dinformations veuillez consulter le site Web de RETScreen Module dAnalyse de projets de cogénération RETScreen ® Cours danalyse de projets dénergies propres


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