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Discussion sur le PCI de différentes biomasses UV Moyens Modernes de Production de lÉnergie Sabine LEMONNIER-DAVID – Nicolas GIRARD.

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1 Discussion sur le PCI de différentes biomasses UV Moyens Modernes de Production de lÉnergie Sabine LEMONNIER-DAVID – Nicolas GIRARD

2 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 2 Introduction « Quel est le pouvoir calorifique de la biomasse ? » Pas « une » biomasse mais « des » biomasses : diversité des origines donc diversités des PCI Paramètres influençant le PCI PCI des biomasses utilisées en combustion

3 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 3 Les types de biomasse Biomasse humide Boues de stations dépuration Déchets -Ordures ménagères (OM) -Déchets industriels banals (DIB)

4 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 4 Les types de biomasse Biomasse humide Déchets verts Fumiers / lisiers

5 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 5 Les types de biomasse Biomasse sèche -Bûches -Écorces -Plaquettes de forêt

6 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 6 -Plaquettes de menuiserie -Copeaux -Sciures sèches ou humides Les types de biomasse Biomasse sèche

7 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 7 Les types de biomasse Biomasse sèche -Briquettes -Granulés -Broyat

8 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 8 -Colza -Paille -Céréales Les types de biomasse Biomasse sèche

9 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 9 Influence de lhumidité Définitions Siccité : représente le pourcentage de matière sèche. Le taux dhumidité influe sur la conservation du bois, sur la masse volumique et sur le contenu énergétique. Il peut sexprimer sur masse brute ou sur masse anhydre.

10 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 10 Influence de lhumidité

11 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 11 Influence de lhumidité Différentes catégories Arbres sur pieds : 40 à 50 % dhumidité sur masse brute. Eau liée à la cellulose : participe au volume du bois; se libère lentement et difficilement Eau libre: comble le vide entre les cellules du bois, naugmente pas le volume ; senlève assez facilement.

12 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 12 Les différents modes de séchage : -Séchage naturel : * à lair libre, avec ou sans bâche de protection. * sous abri (hangar bien aéré) : réduit le temps de séchage. Risque de gèle et dauto- inflammation. - Séchage artificiel Influence de lhumidité Le séchage

13 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 13 Influence de lhumidité Séchage de branches de feuillus sur le lieu de coupe (Source: Biomasse Normandie)

14 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 14 Influence de lhumidité Lauto-combustion On appelle auto-combustion le fait quun combustible libère suffisamment dénergie pour entretenir la combustion sans apport dénergie supplémentaire. Elle est fortement liée à lhumidité du combustible. Lexemple des boues : -Entre 15 et 35% de matière sèche (MS), apport dénergie nécessaire pour initier la combustion en évaporant de leau. -À partir de 35% de MS, lauto-combustion peut être atteinte.

15 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 15 (min) : teneur en matières minérales [kg/kg M.S.] Hu = humidité [kg H2O/kg M.S.] Influence de la teneur en cendres [kJ/kg] La teneur en cendres influence directement sur le contenu énergétique disponible de la biomasse : plus il y a de matières minérales, moins le contenu énergétique est élevé. Exemple de formule pour un combustible bois :

16 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 16 Influence de la teneur en cendres Évolution du PCI des matières cellulosiques

17 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 17 Étude des PCI Pour mieux appréhender les valeurs des PCI qui vont être données, voici des éléments de comparaison avec les combustibles « classiques » : Fossiles Type de CombustiblePCI (kJ/kg)Masse volumique (kg/m 3 )X Kg =1L Fuel Charbon (10 % dhumidité) ,36 kg Fuel Domestique « gasoil » ,84 kg Fuel Lourd ,98 kg Gaz Naturel

18 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 18 Étude des PCI Biomasse humide Les boues -Leur capacité à être incinérées est fonction de leur taux dhumidité ainsi que de leur concentration en matières volatiles (MV). -Elles sont en général séchées par les gaz de combustion avant introduction dans le four.

19 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 19 Étude des PCI Biomasse humide Le fumier de volaille -PCI de 8000 kJ/kg. Lisiers -Taux de matière sèche trop faible pour une utilisation en combustion.

20 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 20 Étude des PCI Biomasse humide Les déchets - Large plage de PCI du fait de leur composition très variée. Il varie en moyenne entre 6 et 14 MJ/kg pour les OM et entre 10 et 17 pour les DIB. -Augmentation du PCI grâce au tri sélectif.

21 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 21 Étude des PCI Biomasse humide Augmentation du PCI avec le tri. MatièresCompositionHuEcart-type de HuPCIEcart-type du PCI [%] [kJ/kg] Textiles Métaux Verre Emballages composites Matériaux composites Produits naturels Matières minérales Matières plastiques Déchets compostables Papier-carton TOTAL

22 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 22 Étude des PCI Biomasse sèche Bois Type de CombustibleHumidité (%)PCI (kJ/kg)Masse volumique (kg/m 3 )X Kg =1L Fuel Plaquettes forestières55 % ,98 kg Écorces Sapin50 % ,65 kg Plaquettes Menuiserie20 % ,36 kg Sciures bois6 % ,38 kg Granulés / briquettes bois 20 % ,03 kg Bûches « hêtre »20 % ,44 kg Bûches « hêtre »45 % ,81 kg Les combustibles dérivés du bois :

23 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 23 Étude des PCI Biomasse sèche Agriculture Type de CombustibleHumidité (%) PCI (kJ/kg) Masse volumique (kg/m 3 ) X Kg =1L Fuel Paille « jaune »15 % ,49 kg Paille « grise » - tiges colza 15 % ,43 kg Blé - céréales15 % ,40 kg Colza9 % ,46 kg Tournesol9 % ,79 kg Granulés de paille8 % ,24 kg Les combustibles dérivés de lagriculture :

24 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 24 Les mélanges En théorie, le PCI des mélanges est fonction du PCI et de la proportion des combustibles mis en jeu. En pratique, mélange de combustibles de composition et de teneur en eau distinctes pas toujours bien homogénéisé : combustion non optimisée = moins dénergie récupérée. Problème des différences de densité, de granulométrie, de comportement en combustion.

25 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 25 Les mélanges à partir du bois Mélanges les plus utilisés en cocombustion (ou co- incinération) avec le bois : -Boues -Déchets -Charbon Le bois peut piéger certains liquides tels que des boues et servir de vecteur et de support pour la destruction thermique de ces produits.

26 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 26 Les mélanges Boues + Ordures ménagères Injection de boues pâteuses (contenant 15% de matière sèche) pouvant représenter jusquà 20% du mélange. Problèmes engendrés : -Obtention dun mélange homogène difficile. -Étude spécifique nécessaire au cas par cas pour déterminer le bon ratio. -Gestion des pics de température et du traitement des fumées.

27 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 27 Le cas de léthanol et des huiles végétales CaractéristiquesSupercarburantGazoleÉthanolHuile végétale Masse volumiquekg/m à à PCIkJ/kg Source : Techniques de lingénieur, BE Meilleur PCI que la biomasse primaire mais surcoût lié à la transformation. Graines oléagineuses (en France principalement colza et tournesol) => Huiles végétales Plantes sucrières (betterave, canne à sucre) => Éthanol

28 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 28 Conclusion Humidité=> PCI Taux de cendres=> PCI = paramètres importants fixés dans les contrats dapprovisionnement des chaufferies PCI de la biomasse < PCI combustibles classiques Le colza est le meilleur des combustibles biomasse, mais dautres paramètres à prendre en compte à côté du PCI (coûts, stockage, opinion publique, disponibilité…)

29 30 janvier 2006UV Moyens Modernes de Production de l'Energie 29 Merci de votre attention Des questions ?


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