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LA FORÊT, SOURCE DAPPROVISIONNEMENT POUR LA BIOÉNERGIE : UN DOSSIER BRÛLANT BIENVENUE Denis Cormier, ing.f., M.Sc. FPInnovations - Feric.

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1 LA FORÊT, SOURCE DAPPROVISIONNEMENT POUR LA BIOÉNERGIE : UN DOSSIER BRÛLANT BIENVENUE Denis Cormier, ing.f., M.Sc. FPInnovations - Feric

2 Creating forest sector solutions La forêt, source dapprovisionnement pour la bioénergie : un dossier brûlant Denis Cormier, ing.f. M.Sc. Québec, février 2009

3 Des questions brûlantes : Quantité? Est-ce suffisant? Localisation? Accessibilité? Appauvrissement des sols? Caractéristiques? Méthode de récupération? Combien ça coûte?

4 Les réponses???? Perspective Disponibilité: Adéquation : offre/demande Sources de biomasse dorigine forestière Facteurs affectant la quantité disponible Systèmes de récupération Considérations: Financières Qualité Outils danalyse (modèle BiOS) Défis et opportunités

5 Perspective Nouvel engouement mais présence endémique Utilisation traditionnelle des résidus dusine et de la liqueur noire Infrastructure de la chaîne dapprovisionnement simple des usines de sciages vers la cogénération La biomasse forestière générée par les opérations actuelles est utilisée dans des chaudières

6 Perspective Lindustrie forestière leader en bioénergie Pourcentage de lénergie tiré de la biomasse – Membres de lAPFC (usines de pâtes et papiers) Réalisations des membres de lAP FC Source : Rapport de surveillance de la consommation dénergie de lAPFC, 1990 – 2007.

7 Disponibilité Adéquation : offre/demande Produits conjoints du sciage Sciures = aucune disponibilité Rabotures = aucune disponibilité Écorces = aucune disponibilité Estimation de la disponibilité de la biomasse forestière François Fortin, MRNF, Développement de l'industrie des produits forestiers Sources traditionnelles de biomasse

8 Disponibilité Adéquation : offre/demande Estimation de la disponibilité de la biomasse forestière François Fortin, MRNF, Développement de l'industrie des produits forestiers Disponibilité potentielle en forêt (000 tma) PubliquePrivéeTotal Troncs Cimes et branches Total

9 Disponibilité Adéquation : offre/demande 6,4 M tma / an 2500 à 3000 MW (25 M MWh) 1000 à 1200 MW (10 M MWh) Éthanol 1,8 MM Litres

10 Disponibilité Adéquation : offre/demande 2500 à 3000 MW (25 M MWh) Plus dun million de foyers

11 Disponibilité Adéquation : offre/demande Sources : Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec,Hydro-Québec et Statistique Canada La puissance électrique disponible par source d'énergie au 31 décembre 2007 Remplacement des énergies non-renouvelables Besoins = 2866 MW Potentiel = 1000 à 1200 MW

12 Disponibilité Adéquation : offre/demande Consommation totale d'énergie en ,3 milliards de litres de produits pétroliers Potentiel déthanol = 1,8 milliards de litres Un peu plus de 10%

13 Disponibilité: Sources de biomasse dorigine forestière Résidus de coupe* Résiduels non-marchands* Résidus de triage Traitements précommerciaux Souches Plantations dénergie Peuplements non-commerciaux Brûlis et épidémies *utilisés dans les estimations de Fortin (2008)

14 Disponibilité: Sources de biomasse dorigine forestière Disponibilité potentielle de biomasse Disponibilité potentielle de biomasse après la récolte de bois marchands: Biomasse du peuplement = Bois marchands + Résidus de récolte + Arbres résiduels

15 Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible Disponibilité potentielle Disponibilité technique Biomasse totale Disponibilité économique ? Disponibilité potentielle / technique / économique

16 Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible Potentiel Niveau dutilisation (composition des peuplements, essences récoltées, diamètre décimage, tiges non marchandes, saison et fraicheur) Particularités des essences Technique Niveau dintégration avec la récolte Système de récolte utilisé (bord de route, à la souche) Équipement de récupération (ex. déchiqueteuse, broyeuse) Coûts Limites techniques affectant les coûts (accès, conditions de terrain, distance, saison, etc.) Prix plafond fixé par le client ou lentrepreneur

17 Disponibilité potentielle: Niveau dutilisation de la récolte Varie avec les conditions de marché (principalement pour les produits de faible valeur) Plus grand diamètre décimage Arbres résiduels > objectifs de rétention

18 Single tree biomass: Black Spruce vs. Jack Pine (DBH: 26 cm, Ht: 18 m) Ontario FRI: Sb90 Pj10 vs. Pj90 Sb10 (Site Class 2, 90% stocking, 100 yr) Épinette noire: 17.5 ODT/ha* Pin gris: 7.7 ODT/ha* Volume disponible selon le modèle BiOS de Feric Aiguilles 13% Branches 6% Écorce 8% Tige 73% Dry Wt: 276 kg Écorce 6% Aiguilles 6% Branches 4% Tige 84% Dry Wt: 231 kg Disponibilité potentielle: Particularités des essences

19 Disponibilité technique: Système de récolte Résidus débranchage: Bord de route (ébrancheuse à flèche ou déchiquetage) À la souche Impact sur la localisation, le type et le niveau de concentration Opérations intégrées?

20 Disponibilité technique: Exemple: épinette noire (arbres entiers) Disponibilité potentielle 50,5 tma/ha Bord de route 32,6 tma/ha Arbres résiduels 2,5 tma/ha Parterre 15,5 tma/ha Biomasse récupérée 25,2 tma/ha

21 Disponibilité technique: Exemple: mélangé (faible utilisation) Disponibilité potentielle 131,0 ODt/ha Bord de route 40,5 tma/ha Arbres résiduels 47,8 tma/ha Parterre 42,7 tma/ha Biomasse récupérée 31,9 tma/ha

22 Disponibilité technique: Exemple: mélangé (bois tronçonnés) Disponibilité potentielle 55,8 tma/ha Parterre de coupe 31,8 tma/ha Biomasse récupérée 24,0 tma/ha

23 Systèmes de récupération Systèmes de récupération de biomasse Adaptés à la source de biomasse Adaptés au procédé de conversion Choix de léquipement approprié Logistique de transport

24 Systèmes de récupération À la souche Récolte par bois tronçonnés: récupération de résidus sur lensemble de laire de coupe Nécessite un assemblage et un débardage des résidus Importance dun niveau minimum dintégration avec la récolte Systèmes développés dans les pays nordiques à adapter aux conditions locales

25 Systèmes de récupération À la souche Changement à la méthode de récolte pour laisser les résidus sur le côté plutôt que dans les sentiers Défis pour la protection de la régénération Potentiel plus élevé de dommages et perturbations - entrée supplémentaire

26 Systèmes de récupération À la souche Même équipement de débardage Les paniers peuvent être modifiés pour augmenter la charge et faciliter la manutention des résidus

27 Systèmes de récupération À la souche ContinueDiscontinue Compacteur – Conteneur Technologie de compaction

28 Systèmes de récupération Bord de route Arbres entiers: récupération des résidus à la jetée en bordure de route pré-empilage et broyage Ébrancheuse à flèche Ébranchage-Écorçage- Déchiquetage

29 Systèmes de récupération Bord de route À portée de main? Déjà en bordure de route Encore traité comme un résidus Dépenses pour sen débarrasser Localisation et condition de la route Niveau de contamination et dhumidité

30 Systèmes de récupération Bord de route Opération de pré-empilage Facilite le séchage Améliore la productivité du broyage Essentiel à une opération de récupération efficace Financièrement avantageuse

31 Systèmes de récupération Choix de léquipement Équipement disponible dans une variété de tailles et de couleurs

32 Systèmes de récupération Choix de léquipement Plus sensible Moins sensible Contaminants Plus uniforme Moins uniforme Grosseur du matériel Déchiqueteuse à tambour Déchiquteuse à disque Broyeuse horizontale Déchiqueteur lent

33 Systèmes de récupération Logistique de transport Chargement direct Difficile de bien gérer le transport Pertes de temps du broyeur Chargement différé Productivité du transport et du broyage améliorée Ajout dune machine supplémentaire pour le chargement Contamination et pertes

34 Considérations financières: Coûts dapprovisionnement et compétitivité Dans la majorité des procédés, le coût dapprovisionnement sera la composante la plus importante de la structure de coûts dun produit dorigine forestière.

35 Considérations financières: Coûts dapprovisionnement (arbres entiers) Pré-empilage Broyage Transport: km (aller), remorque à plancher mobile Autres: - routes, supervision, frais généraux, entretien, règlements, droits *Estimés tirés du modèle BiOS

36 Considérations financières: Coûts dapprovisionnement (transport) La base du problème: Transport dun produit de faible valeur, avec une faible densité en vrac, une pourcentage dhumidité élevé sur de longues distances Importance doptimiser la charge utile

37 Considérations financières: Coûts dapprovisionnement (transport) Il pourrait être avantageux financièrement de convertir les matériaux directement en forêt pour les transport dans un format plus dense ex.: pyrolyse mobile Advanced Biorefinery Inc.

38 Considérations financières: Coûts élevés de transformation (broyage) Coûts élevés dinvestissement: Déchiqueteuse: $ à $ ; Broyeuse avec chargeuse indépendante: $ à $ Sensible à la contamination, à la planification du camionnage et au niveau de concentration des résidus Faible taux dutilisation, consommation élevée de carburant Pas conçu pour travailler en bordure de route

39 La récolte affecte les coûts et la qualité des opérations de récupération des résidus Disposition des résidus, contaminants, cédule dopération, conception et entretien des routes, etc. Considérations financières: Intégration aux opérations forestières

40 Considérations de qualité Le taux dhumidité Pour la combustion et la plupart des procédés thermochimiques, le taux dhumidité est une considération majeure. Effet direct sur lefficacité énergétique

41 Considérations de qualité Le taux dhumidité Taux dhumidité en forêt (30 to 65%) Une période de repos (prorogation) ainsi que de meilleures techniques dempilement et dentreposage peuvent réduire le taux dhumidité de façon importante mais pas suffisamment pour certains procédés From Nurmi 2005

42 Considérations de qualité Le taux dhumidité (transport) Limite totale en charge = 57,5 tonnes Volume maximum = 113 m 3 Taux de foisonnement = 37% Paiement selon le poids transporté

43 Considérations de qualité Le taux dhumidité (transport – charge de bois) Bop Air Eau Bois 55%35% 56%52% 17% 11% 27% 37% Charge 16,3 tonnes22,6 tonnes

44 Considérations de qualité Le taux dhumidité (transport – charge énergétique) Bop55%35% 20% Énergie totale 57 MWh 95 MWh Pouvoir calorifique 12,6 GJ/tonne 15,1 GJ/tonne

45 Considérations de qualité Le taux dhumidité (Coût de transport) Bop55%35% Coût de lénergie 9,50 $/ MWh 5,50 $/ MWh * 15 $/tonne verte Donc 4 $/ MWh de plus pour leau

46 Considérations de qualité Niveau dhomogénéité Sensibilité de certains procédés de conversion à lhétérogénéité du matériel: Contaminants, écorces, aiguilles and brindilles, etc. Est-ce que le procédé se limite au bois blanc, nécessite des essences particulières ou est limité par la taille des particules? Le procédé complet peut être plus restrictif que certaines de ses constituantes (bioraffinage limité par le procédé de mise en pâte) Développer des méthodes de triage, tamisage et séparation

47 Outils danalyse (modèle BiOS) BiOS V.1: a Biomass Opportunity Supply model for Ontario

48 Outils danalyse (modèle BiOS) Structure de BiOS Attributs de peuplement Scénarios de récupération Scénarios de récolte Module de coûts Module dapprovisionnement Résultats Incitatifs et coûts connexes

49 Outils danalyse (modèle BiOS) Approvisionnement (flux de disponibilité) Marchand (récolte)Disponibilité potentielle Biomasse totale Bord de route Arbres résiduels À la souche Rétention sylvicole ou écologique Disponibilité technique Biomasse récupérable

50 Outils danalyse (modèle BiOS) Résultats

51 Outils danalyse (modèle BiOS) Intégration de BiOS à Interface Map

52 Outils danalyse (modèle BiOS) Plateforme GIS pour BiOS Approvisionnement et coûts basés sur les plans daménagement Impacts de la sélection de sites ou de modifications à la planification Choix dun scénario pour balancer le panier de produits Localisation de la récupération basée sur la distance de transport et sur lapprovisionnement nécessaire

53 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Origine Politiques Financiers Technologiques Logistiques Transport Précision de lapprovisionnement Fertilité et rendements

54 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Origine Complexité logistique: Lieux dapprovisionnement de diverses tailles Nombreux fournisseurs pouvant être différents de lapprovisionnement traditionnel Liée au rythme et à la dispersion des aires de coupe Augmente les effets induits par la variabilité saisonnière sur le taux dhumidité et les volumes disponibles Règlementation plus importante

55 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Politiques Politiques et incitatifs clairs? Accès, droits et redevances Urgent besoin dun guide de saines pratiques

56 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Financiers État de lindustrie et disponibilité de capitaux Faible valeur des résidus forestiers Faible densité apparente Haut taux dhumidité Coût dapprovisionnement élevé Investissements importants pour un entrepreneur Un contrat de tma demande un investissement de plus de 2 millions $ en capitaux et un autre 2 millions en frais dopération Rétention ou création de 11 à 12 emplois

57 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Technologiques Arbres entiers Moins coûteux Systèmes de récupération efficace à développer Bois tronçonnés Bien développés en Europe Manque déquipement et dexpertise au Canada Choix de léquipement basé sur les besoins du client Manque de méthodes éprouvées de tamisage et séparation pour lhomogénéisation du matériel Technologies de conversion en développement

58 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Transport La distance et la dispersion affectent grandement les coûts Difficulté à atteindre la charge maximale permise sauf pour des débris humides

59 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Précision de lapprovisionnement Beaucoup de biomasse mais nécessité détablir des valeurs réalistes basées sur des contraintes biologiques, opérationnelles et techniques Validation des modèles Aucune données de disponible au niveau de la précision des estimés

60 Défis à lutilisation de la biomasse forestière Fertilité et rendements Établissement de niveaux de récupération soutenables Surtout pour lébranchage à la souche, les plantations de bois dénergie et les jeunes peuplements Impossible de tout récolté Prescriptions et niveaux de récupération spécifiques au site Comme les volumes requis ne sont pas encore importants, faire preuve de prudence

61 Sommaire et opportunités Les opportunités reliées aux bioproduits révolutionneront notre façon de voir et de gérer la forêt Un nouveau réseau de produit provenant des opérations forestières Redistribution des coûts fixes sur lensemble des produits Diminution des coûts pour les produits traditionnels Possibilité denvisager la récolte de peuplements normalement laissés sur pied Potentiel daméliorer laccès à plus de volumes de bois marchands Améliorations sylvicoles pouvant conduire à une forêt de plus grande valeur

62 Sommaire et opportunités La récupération de biomasse soutiendra ou créera des emplois dans le milieu forestier Base de nouveaux procédés industriels, dune nouvelle industrie et une source dopportunités pour une gamme de fournisseurs et de manufacturiers déquipement

63 Un regard vers le futur Un plus grand besoin de la biomasse forestière Copeaux Produits chimiques Résidus dusine Pâte Émissions Résidus solides Effluents Résidus forestiers Carburants Produits chimiques Énergie Dune usine de pâte à une bioraffinerie forestière (Division Paprican)

64 Creating forest sector solutions Questions?


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