Guide l’acheteur de Les petites

Guide l’acheteur de Les petites
Les petites
installations
de chauffage
à la biomasse :
Guide
de l’acheteur
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
PRÉFACE
Cette publication, diffusée à des fins uniquement didactiques, ne reflète pas nécessairement le point de vue du
gouvernement du Canada et ne constitue en aucune façon une approbation des produits commerciaux ou des
personnes qui y sont mentionnées, quels qu’ils soient. De plus, pour ce qui est du contenu de ce guide, le
gouvernement du Canada, ses ministres, ses fonctionnaires et ses employés ou agents n’offrent aucune
garantie et n’assument aucune responsabilité.
Remerciements pour les photos
Page couverture et page 19, bas de page :
Source : Manuel de l’utilisateur RETscreenMC
(gracieuseté de Grove Wood Heat)
Page 20, à gauche de la page :
Gracieuseté de SGA Energy Limited, 1376, rue Bank, bureau 302, Ottawa (Ontario) K1H 7Y2
Autres photos :
Gracieuseté de KMW Systems Inc., 3330, rue White Oak, London (Ontario) NE6 1L8
Cette publication a été rédigée par le Laboratoire de recherche en diversification énergétique de CANMET
et par SGA Energy Limited, pour la Division de l’énergie renouvelable et électrique, de la Direction des
ressources énergétiques de Ressources naturelles Canada.
Conception et graphisme par InnovaCom Marketing & Communication, Hull, Québec
© Sa Majesté du Chef du Canada, 2000
ISBN 0-662-84648-6
Numéro de catalogue: M92-186/2000F
This guide is also available in English under the title:
Buyer’s Guide to Small Commercial Biomass Combustion Systems
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DE L’ACHETEUR
TABLE DES MATIÈRES
AVANT-PROPOS.......................................................4
CHAPITRE 1 : NOTIONS DE BASE SUR LE
CHAUFFAGE À LA BIOMASSE ...............................5
QU’EST-CE QU’UNE PETITE INSTALLATION DE
CHAUFFAGE À LA BIOMASSE? ........................................5
QUI UTILISE LES PETITES INSTALLATIONS
DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE? ...................................6
COMPARAISON DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
AUX MOYENS CONVENTIONNELS DE CHAUFFAGE .............7
AVANTAGES DU CHAUFFAGE À LA BIOMASSE ...................7
CHAPITRE 2 : CHOIX D’UNE INSTALLATION
DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE .........................9
ÉTAPE 1 : ÉVALUATION DES SOURCES DE
BIOCOMBUSTIBLE........................................................9
Teneur en humidité .............................................9
Teneur en cendres .............................................10
Pouvoir calorifique ............................................10
Types de biocombustibles ..................................10
Origines et influence sur le coût ...........................10
Livraison et entreposage ....................................11
ÉTAPE 2 : DIMENSIONNEMENT DE
L’INSTALLATION ........................................................12
Les deux approches de la conception d’un système .12
ÉTAPE 3 : CHOIX D’UN FOURNISSEUR ..........................13
CHAPITRE 3 : CARACTÉRISTIQUES
D’EXPLOITATION ET DE CONCEPTION.............15
TYPES DE SYSTÈMES ..................................................15
ÉLÉMENTS DES SYSTÈMES ...........................................17
Réception du biocombustible .............................17
Entreposage du biocombustible..........................18
Transfert du combustible de la réserve
vers la chambre de combustion..........................18
Alimentation de la chambre de combustion .......18
Chambre de combustion ...................................19
Échangeurs de chaleur.......................................19
Système d’élimination des cendres .....................20
Systèmes d’évacuation des gaz et cheminées ......20
Instrumentation, régulation et sécurité...............21
Systèmes de secours...........................................21
Systèmes de pointe ............................................22
RENDEMENT DU SYSTÈME ..........................................22
CHAPITRE 4 : AUTRES POINTS À CONSIDÉRER...23
AUTORISATIONS DES INSTANCES
ENVIRONNEMENTALES ...............................................23
ASSURANCES............................................................24
INCIDENCES FISCALES................................................24
PROPOSITIONS DE PRIX POUR UN SYSTÈME ...................24
TYPE DE CONTRAT....................................................25
INSTALLATION..........................................................25
ESSAIS DE DÉMARRAGE, DE MISE EN SERVICE
ET DE RENDEMENT ...................................................25
GARANTIES .............................................................26
EXPLOITATION ET ENTRETIEN .....................................26
DURÉE DE VIE DE L’INSTALLATION ..............................27
CHAPITRE 5 : ÉVALUATION DES COÛTS ...........29
ANALYSE COMPARATIVE DES COÛTS
DU CHAUFFAGE À LA BIOMASSE ..................................29
ANALYSE ÉCONOMIQUE DES OPTIONS ..........................30
CHAPITRE 6 : UTILISATION DE RETScreen .....33
MC
CHAPITRE 7 : DÉFINITIONS ................................35
ANNEXE 1 : BIOCOMBUSTIBLES POUR
SYSTÈMES DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE.....39
A1.1 : MODES DE LIVRAISON DES
BIOCOMBUSTIBLES ....................................................39
A1.2 : TYPES DE BIOCOMBUSTIBLES ...........................39
A1.3 : COMPARAISON DES CARACTÉRISTIQUES
ÉNERGÉTIQUES DES BIOCOMBUSTIBLES .........................41
A1.4 : CATÉGORIES DE BIOCOMBUSTIBLES ET
LEURS COÛTS ...........................................................42
ANNEXE 2 : LES DIFFÉRENTS RENDEMENTS
D’UNE INSTALLATION .........................................43
A2.1 : RENDEMENT DE COMBUSTION .........................43
A2.2 : RENDEMENT DE L’APPAREIL .............................43
A2.3 : RENDEMENT SAISONNIER ................................44
ANNEXE 3 : ÉVALUATION ET
ANALYSE DES COÛTS ..........................................45
A3.1 EXEMPLE D’ÉTUDE FINANCIÈRE ..........................45
A3.2 DÉTERMINATION DES COÛTS D’INVESTISSEMENT
ET DES FRAIS ANNUELS ..............................................46
A3.3 ANALYSE DES COÛTS GLOBAUX ..........................46
ÉTUDES DE CAS ...................................................47
1. OPEONGO FORESTRY SERVICES ...............................47
2. SERRE DE FIVE ELMS ............................................48
3. OUJE BOUGOUMOU : EXEMPLE D’INSTALLATION
EN RÉGION ÉLOIGNÉE ...............................................48
4. ÉCOLE ÉLÉMENTAIRE DE DIGBY ..............................49
INFORMATIONS SUPPLÉMENTAIRES .................51
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: GUIDE
DE L’ACHETEUR
AVANT-PROPOS
La technologie des installations de chauffage à la
biomasse, n’est pas vraiment nouvelle. Plusieurs
centaines de ces systèmes sont déjà en service au
Canada, et beaucoup d’autres aux États-Unis et en
Europe. Ces systèmes utilisent comme combustible
la biomasse, une forme d’énergie à base de matières
végétales ou animales comme le bois, la paille,
l’herbe ou le fumier, le bois étant le biocombustible
principal dans les régions qui en produisent. Toutefois, à l’exception du milieu même de l’industrie du
chauffage au bois, le grand public et les experts en
chauffage ignorent souvent les avantages de ces
sources d’énergie économiques et fiables. En raison
des campagnes préconisant le remplacement des
combustibles classiques par des ressources énergétiques renouvelables, on assiste de nos jours à une
nouvelle hausse de la demande pour ces produits.
Le but de ce guide est de présenter une approche
pratique pour la planification, l’acquisition et
l’exploitation d’une installation de chauffage à la
biomasse. Il met en lumière des points dont
l’acheteur devrait tenir compte avant de consulter
des experts en chauffage. Il ne s’agit pas d’un
manuel de conception, d’acquisition, d’installation
ou d’entretien; dans tous les cas, on doit recourir
aux services de professionnels pour compléter les
informations qui y sont présentées.
À qui est destiné
ce guide?
Aux personnes qui souhaitent exploiter le plus
économiquement possible un chauffage à air pulsé
ou à eau chaude. Il peut être utile aux responsables
de municipalités et de collectivités, aux commerçants, aux architectes, aux gestionnaires et aux
concepteurs de bâtiments, ainsi qu’aux entreprises
de services énergétiques.
Quels genres
d’installations de
chauffage sont
couvertes dans ce guide?
Les installations de 75 à 1 000 kW (250 000 à
3 415 000 BTU/h). Un système de cette taille ne
convient pas à la plupart des maisons unifamiliales,
4
dont les besoins ne dépassent habituellement pas
50 kW, mais plutôt aux groupes d’immeubles, ou
aux centrales de chauffage d’un lotissement de
plusieurs maisons. Le marché des installations de
chauffage à la biomasse est surtout celui des
institutions, des commerces et des industries. Les
personnes intéressées par les appareils résidentiels
peuvent se procurer un exemplaire du document
Le guide du chauffage au bois résidentiel auprès de
Ressources naturelles Canada (RNCan) [voir la
section Informations supplémentaires à l’endos
de cette publication].
Ce guide porte sur les installations de chauffage
qui utilisent un réseau de distribution d’eau chaude
pour le chauffage des bâtiments ou pour des procédés,
et non sur les petits appareils domestiques (poêles,
foyers, chaudières). Il ne concerne pas non plus
les chaudières industrielles à grande puissance des
scieries, des usines de pâtes et papiers ou des compagnies d’électricité. Il ne s’intéresse pas aux systèmes de grande puissance alimentant un procédé à
air chaud (par exemple un séchoir à bois), ni ceux
destinés à produire de la vapeur sous haute pression
pour des tâches spécialisées ou la production
d’électricité.
Pour compléter les informations de ce guide, on
peut se procurer le logiciel RETScreenMC d’analyse
de préfaisabilité de projets d’énergie renouvelable.
C’est un outil normalisé qui facilite la sélection et
l’évaluation des technologies d’énergies renouvelables les plus intéressantes sur le plan économique
pour une application donnée, par exemple le
chauffage à la biomasse. Pour plus d’informations
à ce sujet, voir le chapitre 6.
On trouvera un glossaire des termes et expressions
au chapitre 7.
CHAPITRE 1 : NOTIONS DE BASE SUR LE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
CHAPITRE 1 :
Notions de base sur le chauffage à la biomasse
Qu’est-ce qu’une
petite installation de
chauffage à la biomasse?
Une installation de chauffage à la biomasse est
destinée à produire de la chaleur d’une manière
pratique et efficace à partir de la biomasse. La plupart
des modèles brûlent des copeaux ou des particules de
bois sur une grille; l’alimentation en combustible peut
être manuelle ou, s’il s’agit de particules, automatique
(modèles à vis sans fin ou à grille roulante). La chaleur
de combustion est transférée à de l’eau dans une
« chaudière » qui peut être séparée de l’unité de
combustion ou intégrée à celle-ci (par exemple, par
une chemise d’eau). Pour répondre à la demande de
chaleur, on pompe de l’eau (dont la température peut
atteindre 90 °C) dans un circuit passant par des
échangeurs de chaleur à rayonnement ou à air pulsé.
On peut obtenir une assez bonne régulation de la combustion et de la production de chaleur en synchronisant et en automatisant le débit de l’alimentation en
biomasse et en air, et en réglant la différence de
température de l’eau entre l’entrée et la sortie de
l’échangeur.
Disposition générale des éléments d’une installation de chauffage à la biomasse
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Qui utilise les petites
installations de
chauffage à la biomasse?
En raison de leur taille et de leur mode de production
de chaleur, presque tous ces systèmes sont utilisés dans
les secteurs industriel, commercial et institutionnel
(voir les applications types dans l’encadré ci-dessous).
Les systèmes installés au cours de la crise énergétique
de la fin des années 70 et du début des années 80
donnent de bonnes indications des utilisations possibles de la biomasse comme moyen de chauffage.
L’incitatif le plus important est le coût du combustible
(coûts élevés des combustibles classiques, faibles coûts
des biocombustibles, ou combinaison des deux).
L’utilisation de la biomasse pour le chauffage peut être
avantageuse dans diverses situations, par exemple :
• si l’électricité est le type d’énergie le plus coûteux
pour le chauffage des bâtiments et de l’eau;
• dans les régions éloignées, où les frais de transport
élevés peuvent augmenter considérablement le coût
du mazout;
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
• lorsque des résidus de biomasse produits sur place
(ou dans le voisinage) sont disponibles gratuitement
ou à peu de frais, et qu’il y a des frais pour
l’élimination des résidus.
La biomasse est un bon choix pour satisfaire aux fortes
demandes d’énergie thermique à des charges de base
relativement élevées pendant toute l’année, par exemple, celles des procédés. Ces systèmes sont souvent plus
efficaces s’ils fonctionnent pendant de longues durées
à une puissance constante voisine de leur puissance
nominale; c’est ainsi que l’on peut réaliser les plus
grandes économies de combustible et compenser leurs
coûts d’investissement et d’exploitation supérieurs
dans les installations à grande puissance. Des économies d’échelle permettent une meilleure rentabilité.
Dans les milieux ruraux ou industriels, on choisit plus
souvent le chauffage à la biomasse car les conditions
suivantes sont plus facilement réunies : règlements
relatifs aux fumées plus permissifs, facilité d’accès aux
ressources en biomasse (par camion), disponibilité de
matériel auxiliaire comme des chargeuses et présence
sur place de main-d’œuvre relativement bon marché.
Applications types du chauffage à la biomasse
Secteur institutionnel
Secteur industriel
Soins de santé
• Hôpitaux, centres médicaux
• Foyers pour personnes âgées
Produits forestiers de transformation primaire
• Contre-plaqué et placage
• Scieries
• Séchoirs à bois
• Panneaux de particules, composites…
Enseignement
• Écoles
• Universités, collèges
• Lieux de culte
Centres communautaires et sportifs
• Arénas
• Centres communautaires (sports,
conditionnement physique, loisirs)
Secteur résidentiel et commercial
• Immeubles résidentiels
• Hôtels, motels, auberges
• Magasins, petits centres commerciaux
• Entrepôts
• Centres de matériaux de construction
Secteur agricole
• Porcheries, fermes d’élevage
• Piscicultures, écloseries
• Serres
6
Produits forestiers de transformation secondaire
• Meubles
• Palettes
• Treillis
• Ateliers de menuiserie
• Traverses ferroviaires
• Usines de broyage
• Équipement sportif
• Maisons en bois rond
• Industrie de l’emballage
• Horloges
• Portes et fenêtres
• Objets particuliers
• Maisons préfabriquées
Garages de matériel lourd
Ateliers de soudage, de transformation de métaux,
de réparation
CHAPITRE 1 : NOTIONS DE BASE SUR LE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
Comparaison du
chauffage à la
biomasse aux moyens
conventionnels de
chauffage
Le choix d’un système classique de combustion à gaz
ou au mazout est relativement simple. Les offres des
différents fournisseurs sont comparables, parce que la
qualité du combustible est normalisée, les systèmes
simples et les modèles semblables. Le prix est souvent
le seul facteur décisif, si les systèmes proposés sont
également faciles à opérer et performants.
En revanche, les installations de chauffage à la biomasse
sont beaucoup plus complexes que les systèmes
classiques à gaz ou au mazout. Les conceptions sont
beaucoup plus variées, et peuvent conduire à des
différences des systèmes d’alimentation en biocombustible ou des conditions de fonction-nement. Pour
comparer un système à la biomasse à des installations
classiques, il faut non seulement bien évaluer les
économies dues à l’emploi de biocombustibles, mais
également savoir évaluer les raisons des écarts souvent
importants entre les offres des divers fournisseurs.
Les systèmes de chauffage à la biomasse présentent de
nombreuses différences avec les systèmes à gaz ou au
mazout, notamment :
Dimensions
Les systèmes de chauffage à biocombustible sont beaucoup plus gros que
les systèmes classiques. Ils nécessitent
souvent un accès direct par camion
pour la livraison du biocombustible,
un espace d’entreposage pour celui-ci et
une plus grande chaufferie pour loger
les dispositifs mécaniques d’alimentation
en biocombustible et d’élimination des
cendres.
Biocombustible Contrairement au gaz et au mazout, les
divers types de biomasse n’ont habituellement pas des caractéristiques normalisées, homogènes ou garanties par de
grandes sociétés établies à travers le
pays. Dans ces conditions, c’est à
l’utilisateur de veiller à la qualité et à
l’uniformité du biocombustible, ainsi
qu’à la fiabilité de son approvisionnement. Le contenu énergétique varie
significativement selon le type de
biomasse utilisé comme biocombustible
[voir le tableau Comparaison des
caractéristiques énergétiques des
biocombustibles (annexe 1)].
Exploitation
Complexité
mécanique
Autres
facteurs
Habituellement, les installations de
chauffage à la biomasse ont besoin d’un
entretien plus fréquent et d’une attention plus poussée que les systèmes
classiques; leur bon fonctionnement
exige donc plus de soins.
La complexité mécanique des installations de chauffage à la biomasse est
plus grande que celle des systèmes de
chauffage classique, surtout pour ce qui
est de l’entreposage, de la manipulation
et de la combustion du biocombustible.
Cette complexité, qui tient au fait que
les biocombustibles ont des caractéristiques de combustion différentes de celles
des combustibles fossiles, entraîne des
frais d’investissement plus grands que
pour les systèmes classiques, et des
coûts plus difficiles à évaluer.
Les installations de chauffage à la
biomasse nécessitent souvent des
démarches particulières pour des
questions telles que les primes
d’assurance-incendie, les normes de
qualité de l’air, les mesures d’élimination des cendres et la sécurité en
général.
Avantages du
chauffage à la biomasse
Le chauffage à la biomasse offre d’importants
avantages aux utilisateurs sérieux et, avant tout,
la possibilité de RÉDUIRE LES COÛTS.
Sauf pour le gaz naturel, le prix de revient de la
biomasse est souvent très inférieur à celui des combustibles fossiles. Le tableau 1.1, Comparaison des coûts
des combustibles de chauffage, indique le coût d’une
unité d’énergie thermique pour certains combustibles,
d’après les coûts types de 1998. Le calcul de ces coûts
tient compte de la valeur thermique du combustible,
mais ne tient pas compte du prix du système de
chauffage.
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: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Tableau 1.1 : Comparaison des coûts des
combustibles de chauffage (1998)
Combustible
Prix
Électricité
Propane
Mazout léger
Gaz naturel
Biocombustible
8,02
39,9
29,9
10,5
(résidus d’usines)
Coût de l’énergie
thermique,
$ / GJ (1)
¢
¢
¢
¢
/
/
/
/
kWh
L
L
m3
22,51
15,60
8,47
3,05
10 $ / tonne
1,68
40 $ / tonne
6,73
Biocombustible
(copeaux d’arbres entiers)
(1) Avec un rendement typique de chaudière selon
chaque combustible
D’autres avantages s’ajoutent aux facteurs économiques :
Biomasse
renouvelable
Avantages
environnementaux
Disponibilité des
biocombustibles à
des prix stables
Avantages pour
l’économie locale
Confort
Contrairement aux combustibles fossiles dont les approvisionnements seront épuisés à long
terme, les combustibles à base de biomasse proviennent d’une ressource renouvelable qui, bien
gérée, peut durer indéfiniment.
On considère que, du point de vue des émissions de CO2, la combustion de la biomasse est
neutre et ne constitue donc pas une source importante de gaz à effet de serre pouvant modifier
le climat. De plus, le chauffage à la biomasse ne contribue pas de façon importante aux pluies
acides, car la plupart des biocombustibles ont une teneur en soufre négligeable.
Il existe de vastes ressources de biocombustibles. La plupart des régions du Canada offrent des
possibilités d’approvisionnement en biomasse (forestière ou agricole). Souvent, les biocombustibles disponibles sont des déchets de procédés dont l’élimination est coûteuse et qui peuvent
avoir des impacts néfastes sur l’environnement s’ils sont rejetés dans des décharges ou incinérés
sans précautions.
Les prix des biocombustibles, déterminés à l’échelle locale, sont relativement stables depuis des
années, malgré les importantes fluctuations des prix des combustibles fossiles, et l’on croit
qu’ils augmenteront plus lentement que ceux des combustibles à base de pétrole.
Les sommes dépensées pour les biocombustibles restent dans l’économie locale; de plus, la
collecte, la préparation et la livraison des biocombustibles, produits localement, exige plus de
main-d’œuvre que la distribution des combustibles fossiles. La situation a des avantages
économiques pour la région, en plus d’agrandir l’assiette fiscale et d’en accroître les revenus.
À cause des coûts généralement faibles de la biomasse, les exploitants d’installations de
chauffage à la biomasse ont souvent tendance à mieux chauffer les bâtiments, d’où une
amélioration du confort et de la productivité. Au contraire, les coûts élevés des combustibles
fossiles incitent fortement les utilisateurs de systèmes classiques à baisser le chauffage pour faire
des économies sur le coût du combustible.
Technologies
commercialement
éprouvées et flexibles Les technologies de chauffage à la biomasse sont commercialement éprouvées dans
tout le Canada. Elles sont très présentes sur le marché du chauffage résidentiel et pour diverses
applications industrielles. Les systèmes de chauffage à la biomasse sont très flexibles. On peut
facilement modifier les systèmes à combustibles solides existants pour qu’ils brûlent presque tous
les autres combustibles (solides, liquides ou gazeux), ce qui leur assure un maximum de souplesse
pour les années à venir.
8
CHAPITRE 2 : CHOIX D’UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
CHAPITRE 2 :
Choix d’une installation de chauffage à la biomasse
Au chapitre précédent, on a abordé diverses questions
à examiner avant de choisir une installation de
chauffage à la biomasse. On abordera ici trois
points clés :
• Quels sont les biocombustibles disponibles?
• Est-ce que mes besoins en énergie sont compatibles
avec l’installation envisagée?
• Ai-je assez d’information pour demander un devis à
un fournisseur?
Étape 1 : Évaluation des
sources de biocombustible
Au Canada, on dispose d’une grande variété et de
grandes quantités de biocombustibles, provenant
généralement des activités forestières et agricoles. Les
technologies utilisées pour la collecte, la préparation,
l’entreposage, le transport et la livraison sont
éprouvées et commercialisées. Certains biocombustibles ayant des caractéristiques particulières, il faut
avoir beaucoup de connaissances spécialisées pour les
acheter et faire preuve de beaucoup de soins pour les
utiliser.
Variabilité est le mot qui caractérise le mieux la
qualité des biocombustibles. En effet, les combustibles
fossiles (gaz naturel, pétrole, charbon) commercialisés
par les grandes sociétés d’énergie sont des produits
uniformes et normalisés, souvent fortement enrichis.
Par contre, la plupart des biocombustibles, qui n’ont
pas à satisfaire à des normes nationales, sont livrés
« tels quels » sans grande transformation. Ils sont
habituellement offerts localement, souvent par des
petits entrepreneurs ou courtiers indépendants, et
l’approvisionnement à long terme n’est pas toujours
garanti. On doit donc vérifier s’il y a suffisamment de
fournisseurs pour assurer un approvisionnement fiable.
De plus, étant donné que la qualité peut varier d’un
fournisseur, d’une année et même d’un lot à l’autre, il
faut préciser toutes les spécifications des biocombustibles et les autres options, le cas échéant, en cas de
non-respect du contrat.
Cette variabilité impose d’évaluer, pour tout approvisionnement en biocombustible, les caractéristiques
suivantes : teneur en humidité, teneur en cendres,
pouvoir calorifique, type de biocombustibles, source
d’approvisionnement et livraison. Tous ces facteurs ont
un impact sur le type d’installation de chauffage à la
biomasse que l’on pourra choisir, et sur le prix de
l’approvisionnement en biocombustible.
Teneur en humidité
La plupart des biocombustibles contiennent plus ou
moins d’humidité. La teneur en humidité des
biocombustibles est normalement le rapport entre le
poids de l’eau et le poids total du combustible humide,
exprimé en pourcentage. Dans les contrats d’approvisionnement, il sera donc important d’établir une valeur
de la teneur en humidité du biocombustible. En effet,
une humidité excessive amène plusieurs inconvénients :
• Augmentation des coûts. La masse de l’eau fait
monter le coût de la manutention et du transport,
sans fournir d’énergie additionnelle.
• Perte de rendement. Le chauffage de l’eau et sa
transformation en vapeur demande de l’énergie
thermique, qui est soustraite de la chaleur produite
par la combustion de la biomasse. Les systèmes de
chauffage brûlant des combustibles à forte teneur
en humidité ont donc un temps de réponse plus
lent lorsque la demande de chaleur augmente. Le
tableau « Comparaison des caractéristiques
énergétiques des biocombustibles » de l’annexe 1
indique le rapport entre la teneur en humidité du
combustible et l’efficacité de l’appareil. On note
une perte de rendement de presque 50 % entre les
copeaux d’arbres verts entiers et la sciure de bois,
parce que le bois vert a une plus forte teneur en
humidité et en cendres.
• Augmentation des émissions. Dans les installations de chauffage de base de faible puissance,
l’humidité nuit à l’oxydation du combustible, ce
qui entraîne de fortes émissions de monoxyde de
carbone et d’hydrocarbures non brûlés. Par contre,
les installations à haute température peuvent brûler
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des biocombustibles humides sans augmentation
des émissions.
• Augmentation des dangers pour l’environnement.
Les biocombustibles humides peuvent générer une
activité biologique qui entraîne un appauvrissement
de l’oxygène dans les lieux d’entreposage clos, la
libération de spores de moisissures et des réactions
exothermiques pouvant induire une combustion
spontanée. Par ailleurs, la manutention de matières
combustibles très sèches produit des poussières qui
créent un risque d’incendie.
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
d’oxygène et d’hydrogène, avec une certaine variation
liée à l’origine. En Amérique du Nord, la valeur de la
teneur en énergie indiquée est généralement le pouvoir
calorifique supérieur. Le tableau « Comparaison des
caractéristiques énergétiques des biocombustibles » à
l’annexe 1 présente des exemples de pouvoir
calorifique pour divers combustibles.
Teneur en cendres
La teneur en matières inorganiques non combustibles
(minérales) de la biomasse est généralement appelée
« teneur en cendres ». Elle peut être soit inhérente,
c.-à-d. qu’elle provient de matières qui se sont accumulées dans la biomasse au cours de la croissance de la
plante, soit provenir de matières extérieures mélangées
à la biomasse (contaminants). Les teneurs en cendres
de la première catégorie sont généralement faibles dans
le bois propre (0,5 %), plus élevées dans l’écorce
(3,5 %) et importantes dans des cultures annuelles
comme la paille (6,2 %), mais elles varient habituellement peu pour un type de combustible donné. Par
contre, la teneur en contaminants (p. ex., poussière,
sable, particules métalliques et plâtre) dépend de la
provenance du combustible, du mode de manutention
et du degré de nettoyage lors de sa préparation. Elle
peut varier fortement pour un même type de combustible, voire dans un même lot. On exprime habituellement la teneur en cendres en poids sec, c.-à-d. en
pourcentage du poids de cendres par rapport au poids
total du combustible sec.
Les cendres peuvent poser des problèmes. Elles ne
fournissent pas d’énergie et entraînent une petite perte
d’énergie si on les élimine à chaud. Les problèmes sont
plus graves lorsque des quantités excessives de cendres
fondues et agglomérées en scories bloquent les grilles
ou usent et bourrent les vis sans fin. Les combustibles
à forte teneur en alcalis peuvent endommager la
tuyauterie des chaudières si des substances alcalines
vaporisées se déposent sous forme de scories sur les
surfaces des échangeurs de chaleur. Habituellement, les
teneurs en cendres du bois propre ne nuisent cependant pas au bon fonctionnement de l’installation de
chauffage à la biomasse.
10
Biocombustibles : écorce et sciure de bois
Types de biocombustibles
Les installations de chauffage à la biomasse peuvent
utiliser plusieurs types courants de biocombustibles,
dont les teneurs en humidité et en cendres et les
pouvoirs calorifiques peuvent différer grandement.
Dans la section « Types de biocombustibles » de
l’annexe 1, les types de biocombustibles sont classés
en catégories selon leur source et leur mode de
préparation.
Origines et influence
sur le coût
Pouvoir calorifique
Beaucoup de paramètres peuvent avoir une influence
sur le prix de revient du biocombustible : son origine
géographique, le type de végétaux ou de résidus mais
aussi le jeu de l’offre et de la demande au niveau local,
qui est influencé par les autres usages du produit.
L’origine est le facteur le plus déterminant du prix de
revient. La section « Catégories de biocombustible et
leurs coûts » de l’annexe 1 décrit les principaux facteurs
des coûts de cinq catégories de biocombustibles : déchets,
résidus, sous-produits, biomasse cultivée et produits
conditionnés de biomasse.
La quantité d’énergie libérée par la combustion dépend
des proportions relatives de carbone, d’hydrogène,
d’oxygène dans le biocombustible, ainsi que de sa
teneur en cendres et en humidité. La biomasse
présente généralement des plages similaires de carbone,
Les déchets de biomasse, par exemple, les résidus de
scierie, sont habituellement l’option la plus économique. En l’absence de sources de déchets, la récolte
d’arbres de boisés proches d’une installation de chauffage à la biomasse peut être une option économique.
CHAPITRE 2 : CHOIX D’UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
Toutefois, on ne peut pratiquer
de coupes sur les terres
publiques qu’après avoir obtenu
toutes les autorisations nécessaires des autorités autochtones,
municipales, territoriales, provinciales et fédérales, le cas
échéant, et fourni l’assurance
Biocombustibles : copeaux de bois qu’on utilisera des pratiques de
développement forestier durables conformes aux principes
énoncés dans Stratégie forestière
nationale, 1998-2003, un engagement canadien, par exemple.
Quels que soient les volumes
requis pour les installations de
bioénergie, on doit toujours
recourir à des pratiques assurant
Biocombustibles : résidus forestiers un approvisionnement régulier
en bois tout en maintenant
l’intégrité écologique et la capacité de production de la
forêt. Il est également important de tenir compte des
valeurs et des aspirations des collectivités locales à
toutes les étapes du processus (lors des consultations
des collectivités, de la planification, de la conception,
de l’implantation et de l’exploitation).
Pour tous les biocombustibles, le coût dépendra du
prix des autres utilisations possibles de la biomasse. Il
est donc important d’obtenir des contrats d’approvisionnement à long terme. Par exemple, on pourrait
trouver un débouché comme matériau d’aménagement
paysager pour l’écorce qui était jusque là gratuite. Le
remplacement de résidus de biomasse peu coûteux,
mais devenant rares, par des biocombustibles plus
coûteux, par exemple des copeaux d’arbres entiers,
peut entraîner des hausses soudaines des coûts, les
rapprochant de ceux des combustibles fossiles.
Lorsqu’il existe un important besoin local de biomasse
pour des applications non énergétiques mais à forte
valeur ajoutée, comme la pâte à papier, le coût des
biocombustibles de qualité dépassera leur valeur
énergétique.
Livraison et entreposage
À moins qu’il ne soit produit sur place, le biocombustible des petites installations de chauffage à la biomasse est normalement livré par camion. Il peut
s’agir :
• de camions à benne;
• de camions ou de remorques autodéchargeants;
• de camions ou de remorques déchargés par
chargeuse;
• de livraisons de granules en sacs ou en vrac.
Chaque option a un impact sur la configuration du
système. Pour des précisions supplémentaires, voir
l’encadré « Modes de livraison des biocombustibles »
à l’annexe 1.
La configuration de votre installation de réception et
d’entreposage dépendra du mode de livraison prévu
pour le biocombustible. Dans le cas de petits systèmes,
on peut acheter suffisamment de combustible pour
toute une saison et l’entreposer sur place. Par contre,
les gros systèmes nécessitent des livraisons régulières
(quotidiennes ou hebdomadaires) selon leur puissance
et la capacité de l’aire d’entreposage. La capacité de
l’installation de réception doit bien sûr être suffisante
pour recevoir une quantité de combustible au moins
égale à une charge complète de camion.
Les options d’entreposage dépendent du type de combustible. On peut entreposer les fragments de bois
(utilisés dans les chaudières extérieures) dans un
hangar ou les empiler à l’extérieur, à condition de les
protéger de la pluie. Les bottes de paille parallélépipédiques seront conservées à l’intérieur; par contre, les
bottes cylindriques peuvent être entreposées à
l’extérieur avec des pertes relativement faibles.
Les biocombustibles en copeaux et en particules seront
entreposés en tas dans un bâtiment au-dessus du
niveau du sol ou placés dans un entrepôt spécial à
structure rectangulaire ou pyramidale, dans un silo,
ou encore dans
une fosse construite en caissons
de béton.
On doit tenir
compte d’éléments
semblables
lorsqu’on utilise
des déchets
agricoles comme
biocombustibles.
Réserve de biomasse à parois de béton
Biocombustibles : granules de bois
11
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Étape 2 : Dimensionnement de l’installation
Il est important de bien choisir la puissance de l’installation de chauffage à la biomasse ainsi que celle du système
auxiliaire ou du système de secours. Cette puissance dépend de l’utilisation visée, et devrait être déterminée par des
professionnels expérimentés. Le but visé est d’obtenir les plus bas coûts de production d’énergie en maximisant le
temps de fonctionnement de l’installation dans ses conditions de rendement maximum. On cherchera aussi à
obtenir les plus bas coûts d’exploitation. Les fournisseurs ou concepteurs de systèmes de chauffage à la biomasse
peuvent aider à optimiser les dimensions d’un système. On utilise généralement deux approches pour le dimensionnement : celle de la charge de pointe et celle de la charge de base. L’approche choisie influe directement sur la
puissance et le coût d’investissement du système.
Les deux approches de la conception d’un système
1. CHARGE DE POINTE
2. CHARGE DE BASE
PRINCIPE
• Déterminer la charge de pointe (ou charge maximale)
et concevoir ensuite un système surdimensionné pour
répondre à des surcharges imprévues.
• Maximiser le rapport coût-efficacité en déterminant
les dimensions de l’installation en fonction de la
charge de base. Pour les périodes de pointe, utiliser
une chaudière auxiliaire à combustible fossile, à
plus faible coût d’investissement.
AVANTAGES
• Permet une consommation minimale de
• Augmente la durée pendant laquelle
combustibles fossiles par le système auxiliaire
l’installation de chauffage à la biomasse
ou de secours.
fonctionne à plein régime (conditions optimales),à
• Privilégie une utilisation maximale de la biomasse.
de façon à maximiser le rendement saisonnier.
• Permet d’augmenter la production d’énergie au coût
• Réduit significativement le coût d’investissement.
marginal (si le prix du biocombustible est peu élevé).
• Assure une meilleure régulation du système,
• Procure une marge de réserve autorisant une
ce qui optimise le rendement et réduit les
augmentation ultérieure des besoins de chauffage.
émissions polluantes.
INCONVÉNIENTS
• Le choix d’un gros système augmente fortement le
• Il faut ajouter un système classique pour les
coût d’investissement (et les frais d’exploitation).
charges de pointes.
• Dans le cas de besoins variables (p. ex., le chauffage
• L’utilisation des combustibles fossiles est
de bâtiments), l’installation fonctionne la plupart du
plus élevée.
temps à des régimes transitoires, ce qui se traduit par
une diminution du rendement et une hausse de la
consommation de biocombustible.
• Lorsque l’installation est utilisée à faible régime,
il peut y avoir de fortes émissions de fumée, et la
combustion est souvent instable.
De façon générale, on utilise plus souvent la méthode de conception en fonction de la charge de pointe pour les
grandes installations dont la demande en énergie est élevée et continue. Par contre, la méthode de conception
en fonction de la charge de base (avec un système de pointe à combustible fossile) est plus fréquente pour les
petites installations réservées au chauffage de locaux, ou pour des besoins thermiques variables.
12
CHAPITRE 2 : CHOIX D’UNE INSTALLATION DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
Il peut survenir de grandes différences dans la
demande en puissance de chauffage au cours de
l’année, par exemple, entre la demande des procédés,
en été, et la demande combinée des procédés et du
chauffage, en hiver. Dans ce cas, on peut utiliser deux
chaudières distinctes, une petite unité pour l’été et une
autre plus grosse pour répondre à la charge principale
d’hiver, les deux étant utilisées simultanément pendant les périodes de demande de pointe. Ainsi, chaque
unité peut fonctionner plus longtemps dans la portion
de sa plage de fonctionnement optimale, ce qui assure
un meilleur rendement. De plus, on dispose toujours
d’une certaine puissance de réserve lorsqu’une unité
est hors service pour entretien, par exemple.
L’évaluation de la puissance nécessaire d’une installation doit prendre en compte plusieurs facteurs,
notamment :
• les besoins thermiques variables (p. ex., pour le
chauffage des bâtiments et de l’eau chaude sanitaire
pendant les périodes les plus froides, ou pendant les
périodes de demande de pointe au cours de l’année);
• les besoins thermiques constants de procédés
(par ex., pour des buanderies ou des séchoirs
à bois);
• les pertes thermiques des systèmes;
• le besoin d’un système de pointe peu coûteux à
combustible classique.
On recommande aux intéressés de consulter des
spécialistes en conception ou des fabricants avant de
passer à l’étape suivante.
Étape 3 :
Choix d’un fournisseur
Avant de choisir un fournisseur, mettez par écrit les
spécifications du système recherché, de façon à définir
ce que vous attendez du fournisseur. Ces spécifications
sont la description technique ou le « bleu » du nouveau
système de chauffage à la biomasse, qui précise sa
nature, son emplacement, sa consommation en biocombustible et sa puissance thermique, ses fonctions et son
mode d’opération. Il est important d’établir des spécifications précises parce que, contrairement à ce qu’on
observe pour les systèmes classiques, il y a un nombre
limité de fournisseurs spécialisés dans les systèmes de
chauffage à la biomasse. Les informations disponibles
sur l’utilisation des biocombustibles, et les experts qualifiés en bioénergie sont assez rares. Vous ne pourrez voir
en opération dans votre région que peu de systèmes
similaires à celui que vous envisagez d’installer. Compte
tenu de ces contraintes, on présentera les informations
requises sous forme de spécifications écrites ou de documents d’appel d’offres, indiquant ce que le système doit
faire et dans quelles conditions mais, habituellement,
sans en préciser le modèle exact. Le fournisseur
(soumissionnaire) est libre de proposer le modèle qui,
selon lui, répond le mieux aux spécifications.
Les spécifications sont des lignes directrices permettant
aux fournisseurs de proposer un devis pour une installation de chauffage à la biomasse et de la réaliser. Elles
peuvent comporter une liste détaillée de composants
particuliers ou, à l’inverse, n’indiquer que le type de
combustible, la puissance approximative et les caractéristiques générales de rendement et de fonctionnement, et être rédigées par l’acheteur, l’exploitant, le
personnel des installations, un ingénieur, un consultant
ou un entrepreneur spécialisé en chauffage à la
biomasse, engagé à contrat. Voir l’encadré sur les
spécifications pour plus de précisions.
13
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Une fois que les spécifications sont prêtes, on peut
obtenir la liste des fournisseurs possibles de plusieurs
façons :
• en communiquant avec les utilisateurs de systèmes
de chauffage à la biomasse de la région;
• en communiquant avec les ministères fédéral et
provinciaux responsables des ressources naturelles,
de l’énergie ou de l’industrie;
• en cherchant dans les annonces de revues
spécialisées et en visitant les expositions et les foires
commerciales.
Pour choisir un fournisseur ou un consultant, il est
important de tenir compte des facteurs suivants :
• Depuis combien de temps l’entreprise existe. Il est
fort probable qu’une firme réputée, établie depuis
longtemps, offre de meilleurs systèmes, des services
de soutien plus complets, ainsi que de meilleures
garanties de rendement qu’une entreprise mise sur
pied à la hâte pour profiter d’un nouveau marché.
• Le nombre de systèmes encore en service. Un grand
nombre d’installations utilisées pour diverses
applications est la preuve qu’un fournisseur s’est
familiarisé avec une vaste gamme de combustibles,
de charges et de contraintes d’exploitation.
• La présence du fournisseur dans la région. Un
fournisseur qui a des représentants (et des installations) sur place est bien renseigné sur la qualité
des combustibles locaux, sur la disponibilité des
entreprises de service compétentes et sur tous les
aspects régionaux des normes environnementales
et des exigences réglementaires.
• Le degré d’intégration verticale. Une firme qui
conçoit, fabrique, installe et fait l’entretien de ses
propres installations de chauffage à la biomasse
peut habituellement offrir de meilleurs services
qu’un directeur de projet dont les services se
limitent à commander les composants d’un système
et à les assembler, peut-être même sans avoir
aucune expérience d’un modèle donné.
14
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Spécifications importantes
d’une installation de
chauffage à la biomasse
Les points clés des spécifications sont
notamment :
Combustible :
Quel type de biomassse sera le plus utilisé et
quelles sont ses caractéristiques particulières
(teneur en humidité, granulométrie, constituants, etc.)? Quel type de camions doit-on
utiliser pour la livraison et de quelle capacité,
et quel doit être leur mode de déchargement?
Entreposage :
Quelle est la durée de la période de fonctionnement entre des livraisons assurées de
combustible? Y a-t-il des contraintes quant à
l’emplacement ou au type des réserves?
Emplacement :
Est-ce que l’installation sera située dans une
chaufferie existante, dans une annexe ou dans
un nouveau bâtiment spécial? Y a-t-il des
restrictions quant à la hauteur ou à l’emplacement de la cheminée?
Charge :
Quelles sont la charge de pointe, la demande
énergétique annuelle et la forme de la courbe
des besoins thermiques? Y a-t-il des exigences
particulières pour la réponse aux besoins
thermiques, le rapport de réglage ou la
proportion de la charge de pointe à assurer?
Y a-t-il des systèmes de secours ou de pointe
ou faudra-t-il en installer?
Exploitation :
Quels sont le degré d’automatisation et le
personnel en place pour faire fonctionner
l’installation? Quelles sont les contraintes
associées aux temps de panne, à la disponibilité
des entreprises de service, etc.?
Autres points :
Y a-t-il des contraintes particulières quant aux
émissions, au rendement, au bruit, etc.?
C H A P I T R E 3 : C A R A C T É R I S T I Q U E S D ’ E X P L O I TAT I O N E T D E C O N C E P T I O N
CHAPITRE 3 :
Caractéristiques d’exploitation et de conception
Ce chapitre porte sur les caractéristiques de conception
et d’exploitation des petites installations de chauffage
à la biomasse. On trouvera au chapitre 7 la définition
de plusieurs termes utilisés ici.
Types de systèmes
Les configurations d’installations de chauffage à la
biomasse sont déterminées par les divers modes
d’alimentation en combustible et en air, par le modèle
de la chambre de combustion et de la grille, ainsi que
par le type d’échangeur de chaleur, d’évacuation des
gaz et de manutention des cendres. Les installations
canadiennes appartiennent généralement à l’une des
trois grandes catégories suivantes : les petits systèmes
à alimentation manuelle (50 à 280 kW) brûlant des
fragments de bois, qui sont habituellement des chaudières extérieures à réseau de distribution d’eau chaude;
les petits systèmes à alimentation automatique (50 à
500 kW), brûlant des particules, qui sont habituellement des systèmes à deux étages, à chaudière à tubes
de fumée; et les systèmes de taille moyenne à alimentation entièrement automatique (400 kW et plus),
brûlant des particules de bois, habituellement à grille
fixe ou mobile et pourvus d’une chaudière (intégrale
ou adjacente) à tubes de fumée pour le chauffage du
caloporteur (eau, vapeur ou huile thermique).
Modèle courant d’une petite installation de chauffage à la biomasse, à alimentation manuelle
15
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
En plus de ces types généraux, il existe une grande
variété de systèmes spéciaux pour assurer la combustion de la biomasse, conçus en fonction des caractéristiques particulières d’un biocombustible. On utilise des
chaudières à lit en suspension, de type cyclone ou
ordinaire, pour les combustibles secs et très fins
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
comme la sciure de bois, les particules des broyeurs à
marteaux ou celles des appareils de ponçage. On peut
injecter à l’aide d’un dispositif pneumatique des
matières de plus grande taille dans le tube de combustion à grille fixe et à revêtement réfractaire d’une
chaudière du type marine écossaise.
On utilise des chaudières à lit fluidisé
(lit à bulles ou à grille à combustion
tournante) pour les biocombustibles de
qualité inférieure à forte teneur en
humidité et/ou en cendres.
On a converti au biocombustible des
chaudières à gaz ou au mazout
classiques en y intégrant un gazogène
qui transforme les biocombustibles
solides en gaz combustibles, qui sont
ensuite transférés et brûlés dans la
chaudière d’origine.
Modèle courant de petite installation de chauffage à la
biomasse, à alimentation automatique
Modèle courant d’installation de chauffage à la biomasse de taille moyenne,
à alimentation automatique
16
C H A P I T R E 3 : C A R A C T É R I S T I Q U E S D ’ E X P L O I TAT I O N E T D E C O N C E P T I O N
Éléments des systèmes
Réception du biocombustible
Les systèmes de combustion de la biomasse solide sont
plus complexes que les systèmes à combustibles fossiles
et ont habituellement besoin de composants supplémentaires, au-delà de la combinaison chaudièreéchangeur de chaleur. Il faut donc intégrer avec soin
les éléments des installations de chauffage à la
biomasse pour assurer un bon fonctionnement et
éviter les problèmes. Ces éléments sont notamment :
Pour pouvoir livrer le biocombustible, il est essentiel
d’avoir un accès direct au site par camion (contrairement à la livraison du mazout, qui peut se faire à
distance, un tuyau reliant le camion au réservoir
d’entreposage). Évitez les pentes abruptes, les chemins
étroits et les virages serrés. La hauteur libre doit être
suffisante et le revêtement en mesure de résister aux
lourdes charges, surtout à l’endroit où reposent les
roues arrière du camion pendant le déchargement.
N’oubliez pas que les camions se déchargent par
l’arrière et doivent avoir assez d’espace pour manœuvrer; sinon ils doivent pouvoir circuler en marche
arrière à partir de la route principale. Les fragments de
bois utilisés pour les chaudières extérieures, sont
habituellement déchargés et transférés à la main et
exigent moins d’infrastructures de réception.
• l’installation de réception du combustible;
• la réserve de combustible;
• le système de transfert du combustible de la
réserve vers la chambre de combustion;
• le système d’alimentation de la chambre de
combustion;
• la chambre de combustion;
• l’échangeur de chaleur;
• le système d’élimination et d’entreposage des
cendres;
• le système d’évacuation des gaz comprenant la
cheminée et le système de collecte des poussières
et de la suie;
• l’instrumentation, les systèmes de régulation et
de sécurité;
• les unités de secours à combustible fossile;
• les chaudières de pointe à combustible fossile.
Dans cette section, on examine l’importance de
chacun de ces composants dans l’ensemble de
l’installation.
Chargeuse transportant le biocombustible
à une fosse d’alimentation
Éléments d’une installation de chauffage à la biomasse
17
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Entreposage du biocombustible
On peut entreposer les particules de biocombustible à
l’extérieur ou à l’intérieur.
L’entreposage à l’intérieur protège le biocombustible
des précipitations (et souvent du gel), et peut éviter
une réserve intermédiaire. Cependant, ce type d’entreposage entraîne des coûts d’investissement élevés et
peut causer d’autres problèmes, par exemple, des
difficultés de remplissage à pleine capacité, un appauvrissement en oxygène dû aux réactions biologiques si
la ventilation est insuffisante, et des dommages liés à
la pression de la charge contre les parois. L’entreposage
intérieur de ces matières peut être fait en surface (bâtiments, silos ou réserves) ou sous le niveau du sol (fosse
en caissons de béton). Les formes des réserves sont très
variables (p. ex., bâtiments à structure parallélépipédique ou pyramidale).
Pour les petits systèmes à alimentation automatique à
la biomasse, alimentés en particules, l’entreposage se
fait souvent dans un simple hangar. Le combustible est
déchargé sur une surface asphaltée, puis transféré dans
l’aire d’entreposage à l’aide d’une chargeuse. Pour les
systèmes de taille moyenne, on utilise une réserve ou
un silo muni d’une fosse dans laquelle le combustible
est déchargé directement, ou d’un convoyeur reliant le
puits de réception au sommet des installations d’entreposage en surface.
L’entreposage à l’extérieur est peu coûteux et permet
de réaliser facilement un mélange uniforme de divers
combustibles, plus commode pour l’alimentation de la
chaudière. Souvent utilisé dans les grands systèmes des
services publics, l’entreposage extérieur de particules
combustibles est rare dans les petites installations
visées par ce guide. Il présente des inconvénients, par
exemple, une augmentation de la teneur en humidité à
cause des précipitations, la possibilité de décomposition dans les lieux humides et la contamination du
combustible par des salissures. Il y a aussi des possibilités de formation de grosses masses agglomérées par les
précipitations ou le gel et des problèmes environnementaux associés à l’écoulement d’eaux de lixiviation
et à l’entraînement de poussières par le vent. De plus,
il nécessite une manipulation supplémentaire pour
l’acheminement du combustible et son transfert dans
une réserve intermédiaire.
On doit placer les fragments de bois destinés aux systèmes à alimentation manuelle dans un lieu d’entreposage protégé, de préférence près de la chaudière extérieure. Les bûches de bois vert doivent sécher à l’air
pendant au moins une saison avant d’être utilisées.
18
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Transfert du combustible de
la réserve vers la chambre de
combustion
Lors de la conception d’un système, le mode d’acheminement des particules de l’entreposage à la chambre
de combustion est un élément important d’une installation de chauffage à la biomasse. À cette fin, on utilise
normalement des chargeuses dans les bâtiments d’entreposage de surface, ou des appareils de transfert de
combustible à fond mobile et des vis sans fin dans les
réserves ou les silos.
Les interruptions ou les retards dans l’acheminement
du combustible sont directement liés à certaines de
leurs propriétés, par exemple, mauvaises conditions
d’écoulement, compactage, présence de masses gelées,
ou encore présence de particules trop grosses ou de
contaminants. Une réserve inégalement remplie peut
entraîner un fonctionnement erratique des racloirs
hydrauliques et la formation d’amoncellements audessus des déchargeuses. Les convoyeurs à vis peuvent
être obstrués par des bâtons, des fils métalliques ou des
gants, par exemple.
Dans le cas des chaudières extérieures, le transfert du
combustible à la main est une opération simple, mais
exigeante en main-d’œuvre.
Alimentation de la
chambre de combustion
On devra utiliser des convoyeurs mécaniques pour
transférer les particules de combustible de la sortie du
lieu d’entreposage (ou de la réserve intermédiaire de
combustible) au système d’injection de combustible de
la chambre de combustion.
Les vis sans fin, fermées ou ouvertes, sont l’appareil de
transfert le plus commun dans les petits systèmes à
alimentation automatique. Leur travail est habituellement facilité par un dispositif brisant les accumulations, monté sur la trémie doseuse. Les vis sans fin
sont relativement compactes, simples et robustes, mais
ne conviennent qu’aux trajets rectilignes de pente
faible à moyenne. Le principal problème est le blocage
de la vis dû à des morceaux gênants dans le combustible (bâtons, masses gelées ou matières fibreuses). On
doit choisir avec soin les dispositifs de protection
contre les surcharges (dispositif électrique ou goupille
de cisaillement) afin de protéger le pas de la vis et son
couvercle contre les effets des blocages; un modèle à
accès facile simplifie les opérations de déblocage
manuel.
Étant donné que le combustible est déchargé par lots
dans la réserve, on utilise souvent, à la fin de la
chaîne, juste avant l’injecteur de combustible de la
chambre de combustion, une petite trémie doseuse
C H A P I T R E 3 : C A R A C T É R I S T I Q U E S D ’ E X P L O I TAT I O N E T D E C O N C E P T I O N
pour assurer le réglage fin de l’injection de combustible dans la chambre de combustion. Celle-ci doit être
pourvue d’un fond entièrement mobile (de préférence
avec des parois à pente négative) pour éviter les accumulations, ainsi que d’indicateurs de niveau élevé et
bas réglant le débit du combustible à partir de la réserve. Ces indicateurs de niveau peuvent être mécaniques (fixes ou rotatifs) ou électriques (à capteurs
photoélectriques ou à détection de proximité).
On peut effectuer le transfert final du combustible de
la trémie doseuse à la chambre de combustion de
diverses façons : vis sans fin (alimentée par le bas, par
le haut ou par le côté), piston, goulotte ou injecteur
pneumatique (souvent de type cyclone). Le retour du
gaz de combustion par l’orifice d’entrée du combustible est limité par des trémies à sas, des écluses rotatives ou simplement par la résistance à l’écoulement
du combustible dans la vis sans fin. L’alimentation en
combustible est réglée séparément par les signaux des
capteurs de la trémie doseuse.
Chambre de combustion
En plus du dispositif d’alimentation en combustible,
la chambre de combustion comporte une alimentation
en air, ainsi qu’une enceinte fermée pour la combustion. Elle doit aussi être pourvue d’une grille, d’un
dispositif d’élimination des cendres résiduelles et d’une
sortie pour les gaz chauds. Dans les petits systèmes
extérieurs, la chambre de combustion est une simple
boîte rectangulaire en acier (ordinaire ou inoxydable) à
chemise d’eau intégrale, munie d’une grande porte de
fonte pour l’alimentation en combustible et l’élimination des cendres. L’air nécessaire à la combustion est
pulsé ou aspiré par tirage naturel et peut être préchauffé. L’approvisionnement en air est contrôlé par
un thermostat en réponse à la demande énergétique.
Les gaz brûlés passent par un court tuyau et sont
évacués par une cheminée d’acier isolée, montée sur
l’unité. Une chambre de combustion est en général
entourée d’un caisson en tôle et isolée. Ce module se
déplace et s’installe d’un seul bloc.
Si on utilise des combustibles à forte teneur en
humidité, on doit prévoir une façon de retenir la
chaleur dans la chambre. Il faut une grande
quantité d’énergie pour
sécher et brûler le combustible entrant, et l’on
doit maintenir une
température élevée dans
la chambre de combustion. À cette fin, on
utilise souvent un
revêtement réfractaire
(p. ex., des briques
Petit système commercial de chauffage
à la biomasse
réfractaires) qui rayonne et reflète la chaleur sur la
couche de matières combustibles, en plus de protéger
les parois et la base de la chaudière des températures
élevées dans la zone de combustion.
La plupart des chambres de combustion sont pourvues
de grilles facilitant la circulation de l’air sous le combustible enflammé, qu’elles supportent. Les grilles sont
habituellement en fonte ou en matière réfractaire; elles
peuvent être en pente ou non, plates ou en gradins, à
fond stationnaire ou mobile. Toutes les grilles sont
percées de trous qui permettent le passage de l’air à
travers le feu. Les gros systèmes utilisent des grilles
mobiles afin de maintenir un lit uniforme de combustible et de déplacer progressivement le combustible
incandescent au-dessus de zones alimentées en air par
le bas. De plus, les cendres, qui constituent un obstacle
à la libre circulation de l’air, sont évacuées par ce
mouvement.
L’approvisionnement en air est essentiel pour entretenir la combustion. En plus de l’air circulant sous le
feu, de l’air injecté au-dessus du lit du combustible
fournit de l’oxygène et crée une turbulence favorisant
une combustion complète. Une régulation efficace
d’équilibrage de l’air au-dessus et au-dessous du feu est
essentielle pour que le combustible soit entièrement
brûlé, y compris les matières carbonées qui peuvent
rester sur la grille et les matières volatiles libérées dans
l’air par le combustible enflammé.
Le gaz de combustion chaud sort de la chambre de
combustion et passe dans l’échangeur de chaleur soit
directement (dans les systèmes intégraux), soit par un
conduit réfractaire et une chambre de combustion
secondaire (dans les systèmes à plusieurs étages). Dans
les petits systèmes extérieurs, les gaz passent
directement dans la cheminée.
Échangeurs de chaleur
Les échangeurs de chaleur récupèrent la chaleur soit
directement, dans la zone de combustion, soit indirectement, par refroidissement des gaz chauds qui les
traversent. Dans les chaudières extérieures, l’échangeur
de chaleur primaire est une simple chemise d’eau
isolée qui entoure la chambre de combustion.
Dans les grands systèmes, on utilise des chaudières à
caloporteur (eau, vapeur ou huile) pour le transfert de
la chaleur. Ces échangeurs de chaleur sont soit des
tubes de fumée, soit des tubes d’eau. Dans le premier
cas, les gaz de combustion passent par des tubes traversant une chaudière remplie d’eau; dans le second, ils
passent par une chaudière traversée de tubes dans
lesquels circule de l’eau.
Une pompe électrique propulse l’eau chaude jusqu’à la
zone à chauffer par des tuyaux isolés.
19
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Système d’élimination
des cendres
Il y a deux types de cendres : les cendres résiduelles,
qui demeurent dans la chambre de combustion, sur la
grille, et les cendres volantes, qui sont suffisamment
légères pour rester en suspension dans l’air et être
entraînées à l’extérieur de la zone de combustion
primaire avec les gaz de combustion.
Enlèvement manuel quotidien des cendres
produites par une petite installation de
chauffage à la biomasse
Pour les chaudières
extérieures à alimentation manuelle et
certaines petites
installations à alimentation automatique, les cendres
résiduelles, une fois
refroidies, sont enlevées à la main du
fond plat à revêtement réfractaire par la
porte de la chambre
de combustion.
Dans un système à
grille, les cendres
s’accumulent en dessous ou à côté de celle-ci, et on les
retire soit à la main, soit automatiquement à l’aide
d’une vis sans fin.
Entraînées par les gaz de combustion, les cendres
volantes peuvent se déposer à plusieurs endroits. Ces
accumulations peuvent se former dans une chambre de
combustion secondaire, dans des zones de dépôt
spécialement conçues à cet effet ou à la surface des
échangeurs de chaleur dans la chaudière. On doit
enlever les cendres à intervalles réguliers pour maintenir l’efficacité du transfert de chaleur. Dans les petits
systèmes, on peut les enlever à la main à l’aide d’une
brosse. Dans certains modèles, les cendres volantes
s’accumulent dans un dispositif spécial de collecte des
matières particulaires. Elles peuvent également tomber
au fond de la cheminée ou être entraînées dans
l’atmosphère sous forme de poussières.
La fréquence de l’élimination des cendres dépend du
système, de la teneur en cendres du biocombustible et
du degré de parachèvement de la combustion, et peut
varier d’une à deux fois par an à une fois par semaine.
On rencontre divers problèmes lors de l’élimination et
de la manipulation des cendres :
• Il peut se former du mâchefer ou des scories. S’il y a
des points chauds dans la chambre de combustion,
les températures élevées peuvent faire fondre les
cendres sèches, normalement floconneuses, qui
forment en se refroidissant une masse vitreuse très
dure, le mâchefer. Ces dépôts peuvent adhérer aux
20
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
grilles et bloquer les vis sans
fin utilisées pour enlever les
cendres.
• Les cendres des matières
biocombustibles sont légères
et peuvent créer des
problèmes d’empoussièrement si les systèmes ne
sont pas entièrement
confinés.
• Exposées à l’air, les cendres à
forte teneur en carbone et
insuffisamment refroidies
peuvent causer des incendies
(voire des explosions).
Système d’extraction et de stockage
des cendres d’une installation de
chauffage à la biomasse automatisé
En général, les cendres de
biomasse ne sont pas considérées
comme des déchets dangereux, et on peut les éliminer
dans les décharges locales. Cependant, elles constituent souvent d’excellents amendements pour le sol et
peuvent être utilisées par les jardiniers et agriculteurs
de l’endroit, ou encore épandues dans les champs
ou dans les boisés. L’élimination des cendres peut
présenter certaines difficultés en cas de combustion
incomplète ou de fortes teneurs en matières carbonées
non brûlées.
Systèmes d’évacuation
des gaz et cheminées
Il y a trois types d’évacuation des gaz : à tirage naturel,
à tirage induit et à tirage forcé.
Le tirage naturel est limité aux systèmes relativement
petits, dans lesquels le rejet d’air chaud par la cheminée crée une pression négative et entraîne les gaz
de combustion.
Dans les petites chaudières extérieures, les gaz de
combustion sont acheminés par un court tuyau vers la
partie inférieure d’une cheminée montée sur l’unité.
Pour l’alimentation en air de la chambre de combustion, les systèmes à tirage forcé comportent des ventilateurs qui y créent une pression positive poussant le
gaz à travers l’échangeur de chaleur et la cheminée.
L’inconvénient de cette solution est que toute fuite
du système libère des gaz de combustion dans la
chaufferie.
Les systèmes à tirage induit sont munis d’un grand
ventilateur situé en avant de la cheminée, qui aspire
les gaz de combustion de la chaudière et les pousse
vers la cheminée. Le tirage de ce ventilateur est réglé
en fonction de l’alimentation en air, de façon à
maintenir une très faible pression négative dans la
chambre de combustion et à éviter toute fuite de
gaz de combustion.
C H A P I T R E 3 : C A R A C T É R I S T I Q U E S D ’ E X P L O I TAT I O N E T D E C O N C E P T I O N
La capacité de la
cheminée doit être
soigneusement
adaptée à celle du
système de combustion de la
biomasse. Les
cheminées en
maçonnerie ou en
acier peuvent être
isolées pour réduire
Cheminée de la maison pour personnes âgées le danger de conPrince Edward Home de Charlottetown densation des gaz
(Î.-P.-É.) – Chauffage centralisé, 1985 sortant d’échangeurs
de chaleur fonctionnant à basse température. Pour déterminer la hauteur
de la cheminée, on tiendra compte de la hauteur du
bâtiment et des bâtiments voisins, du relief et des
vents locaux.
Les cheminées des chaudières à biomasse doivent
comporter à la base une porte d’accès pour
l’élimination des cendres volantes, ainsi qu’un drain
ouvert pour empêcher toute accumulation de glace.
Instrumentation, régulation
et sécurité
L’instrumentation joue un rôle essentiel qui influe sur
le rendement, la réponse à la demande d’énergie et le
niveau de sécurité.
Dans les chaudières extérieures à alimentation
manuelle, l’instrumentation est réduite à sa plus
simple expression : un thermostat règle l’alimentation
en air en réponse à la demande d’énergie.
Avec les installations à alimentation automatique, la
stratégie de régulation est plus complexe. Les systèmes
de chauffage à la biomasse modernes, entièrement
automatiques, utilisent des ordinateurs ou des microprocesseurs pour équilibrer la production de chaleur en
fonction de la demande. Les séquences de démarrage
et d’arrêt sont programmées, et des alarmes se
déclenchent en cas de conditions anormales.
L’un des rôles clés d’un système de régulation est
d’ajuster les débits du biocombustible et de l’air dans la
chambre de combustion afin d’assurer un haut rendement. Les systèmes les plus simples sont pourvus de
commandes tout ou rien pour l’alimentation en combustible et en air. Ces commandes peuvent causer
occasionnellement une mauvaise combustion et de
forts dégagements de fumée au cours des périodes de
faible demande, parce qu’elles ne peuvent pas répondre adéquatement aux fluctuations de la demande.
Pour une meilleure régulation, certains systèmes
disposent de deux modes de commandes tout ou rien,
optimisés respectivement pour les fortes et les faibles
demandes.
On obtient la meilleure régulation lorsque les débits du
combustible et de l’air sont ajustés automatiquement
et simultanément, de façon à maintenir un rapport
adéquat dans des conditions de forte ou de faible
demande. Le fonctionnement de ces systèmes est réglé
par des microprocesseurs en fonction de la température
du caloporteur, du tirage, de la production de gaz de
combustion, de la teneur en oxygène, de la température extérieure, de l’heure du jour, etc.
Certaines exigences sont imposées par des considérations de sécurité. On doit protéger les systèmes de
chauffage à la biomasse contre le retour de flamme à
contrecourant de l’écoulement du biocombustible, à
partir de la chambre de combustion. Un capteur de
température dans le conduit d’alimentation en biocombustible, près de la chambre de combustion, peut
activer un système d’extinction à l’eau qui inonde ce
conduit. Il faut aussi prévoir un dispositif de sécurité
qui coupe l’approvisionnement en biocombustible
lorsque le feu s’éteint dans la chambre de combustion.
Dans la chaufferie, on utilise habituellement des
équipements ordinaires comme des détecteurs de
fumée, des détecteurs de CO, ainsi qu’un réseau de
gicleurs. En cas de conditions anormales, ces systèmes
automatiques peuvent déclencher l’alarme et envoyer
un message téléphonique d’urgence aux opérateurs.
Les systèmes doivent être conçus pour fonctionner de
façon sécuritaire en cas de panne de courant, et être
pourvus d’une alimentation électrique de secours
assurant le fonctionnement de l’ordinateur pour la
séquence d’arrêt. Les pièces mécaniques mobiles
dangereuses (par ex., les vis sans fin de transfert de
combustible) doivent être recouvertes d’un capot pour
prévenir les accidents.
Systèmes de secours
La plupart des chaufferies à biocombustibles de type
commercial ou institutionnel sont équipées d’une
chaudière de secours au gaz ou au mazout. Dans un
grand nombre d’installations ajoutées à une chaufferie
existante, on a conservé les anciens systèmes de chauffage à combustible fossile comme systèmes de secours.
Lors de la conception de nouvelles installations, on
peut prévoir la mise en place d’une chaudière de
secours additionnelle ou prévoir un brûleur supplémentaire. Ces brûleurs à combustible fossile sont fixés
de façon permanente ou installés sur une porte articulée qu’on fait pivoter à la main pour les amener en
position de fonctionnement en cas de besoin.
La présence d’un système de secours à combustible
fossile permet :
• de produire de l’énergie pendant les périodes de très
faible demande, pour lesquelles le chauffage à la
biomasse est peu efficace ou peut entraîner la
production d’émissions excessives de fumée;
21
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
• d’éviter les interruptions pendant les périodes
normales d’arrêt des installations à la biomasse pour
entretien;
• de poursuivre les opérations lorsque l’approvisionnement en combustible est épuisé ou que le système d’alimentation en combustible est bloqué par
de grosses pièces;
• de prendre le relais lors de pannes du système
primaire de combustion de la biomasse;
• de répondre aux charges de pointe qui dépassent les
limites de l’installation à la biomasse;
• de répondre rapidement à une forte hausse de la
demande.
Les systèmes de secours sont activés manuellement ou
automatiquement par le système de régulation si le feu
s’éteint ou que la demande en énergie dépasse la puissance limite de l’installation de chauffage à la biomasse. Dans les installations sans surveillance, on
utilise souvent des systèmes jumelés entièrement automatiques, par exemple, pour le chauffage nocturne des
établissements. Toute condition anormale de l’unité
principale déclenche automatiquement son arrêt et le
démarrage de l’unité de secours.
Systèmes de pointe
Si une installation n’est amenée à fonctionner à son
plein régime que pendant un petit nombre d’heures
par saison, il est habituellement plus rentable d’installer un système moins puissant et d’y ajouter une
chaudière de pointe à combustible fossile pour fournir
la puissance supplémentaire requise. On peut alors
choisir un système de chauffage à la biomasse de plus
petite puissance en fonction de la charge de base. Les
économies ainsi réalisées au niveau du coût d’investissement vont généralement compenser le coût du
système de secours et du combustible fossile requis.
Le système de régulation est programmé : a) pour
allumer la chaudière de pointe lorsque la demande
dépasse la puissance du système de chauffage à la
biomasse, et b) en cas de faible demande, pour arrêter
l’unité à combustible fossile avant qu’il ne soit
nécessaire de réduire la puissance du chauffage à la
biomasse.
Dans les cas où il y a une forte différence entre la
charge de base annuelle et une forte charge de pointe,
on peut utiliser une deuxième chaudière à la biomasse;
l’une des deux unités fonctionne à faible charge et les
deux sont utilisées pour répondre aux charges de
pointe. Dans beaucoup d’installations, on utilise un
système à combustible fossile à la fois comme unité de
secours et comme unité de pointe.
22
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Rendement du Système
L’objectif de la plupart des installations de chauffage
à la biomasse est de réduire l’ensemble des coûts de
chauffage tout en répondant à la demande en énergie.
Comme les coûts d’investissement et d’exploitation
des systèmes de chauffage à la biomasse sont souvent
significativement plus élevés que ceux des systèmes à
gaz ou au mazout, il est essentiel de générer un maximum d’économies de combustible et de tirer un
rendement maximal de la biomasse. Les principales
raisons du faible rendement de la plupart des installations de chauffage à la biomasse sont l’excès d’air et la
forte teneur en humidité du combustible. De plus, des
conditions de combustion propre, à haut rendement,
sont indispensables pour satisfaire aux exigences de
plus en plus strictes des règlements visant les émissions. La question du rendement est examinée de
façon plus approfondie à l’annexe 2.
Dans l’industrie des appareils de chauffage, on parle
beaucoup de « haut rendement », et très souvent de
façon abusive. Le rendement est un rapport,
habituellement exprimé en pourcentage, entre
l’énergie thermique produite et l’apport en énergie du
combustible. Cette valeur permet de calculer les pertes
dues à l’exploitation du système, et donc la proportion
d’énergie du combustible acheté qui est perdue.
Les systèmes à combustibles fossiles ont souvent un
rendement très supérieur à celui des systèmes de combustion à la biomasse. Pour déterminer quel système
convient le mieux à vos besoins, vous devez comprendre les facteurs qui influent sur le rendement et les
évaluer correctement. Avec les valeurs de rendement
des chaudières à la biomasse, on doit toujours mentionner le type de combustible et sa teneur en humidité, ce qui n’est pas nécessaire pour les systèmes à
combustible fossile ne brûlant qu’un seul type
normalisé de combustible.
On considère habituellement trois types différents de
rendement (voir l’annexe 2 pour un examen approfondi de chacun d’eux) :
1. Rendement de combustion – Cette valeur indique le
degré de parachèvement de la combustion.
2. Rendement de l’appareil – Cette valeur combine le
rendement de combustion et l’efficacité de l’échange
de chaleur entre les gaz chauds et la charge de
chauffage côté eau. Ce rendement est habituellement
déterminé pour les conditions de fonctionnement à
la puissance nominale de l’installation.
3. Rendement saisonnier – Cette valeur tient compte
de tous les aspects du système de combustion et de
distribution de la chaleur. Elle indique le rendement
moyen de l’appareil dans diverses conditions, y
compris les périodes de régimes transitoires, et pour
une période de fonctionnement donnée, qui peut
être l’hiver, l’année entière ou une autre période.
CHAPITRE 4 : AUTRES POINTS À CONSIDÉRER
CHAPITRE 4 :
Autres points à considérer
Ce guide vise surtout à aider l’acheteur potentiel d’une
installation de chauffage à la biomasse à prendre des
décisions techniques et économiques éclairées. Dans
les sections ci-dessous, on abordera diverses autres
questions, souvent non techniques, mais qui jouent
un rôle clé pour la réussite d’un projet, notamment :
•
•
•
•
•
•
•
les autorisations des instances environnementales;
les assurances;
les incidences fiscales;
les propositions de prix pour un système;
le type de contrat;
l’installation;
les essais de démarrage, de mise en service et de
rendement;
• les garanties;
• l’exploitation et l’entretien;
• la durée de vie de l’installation.
Autorisations
des instances
environnementales
Dès les premières démarches pour l’installation d’un système de chauffage à la biomasse, il est important de
prendre connaissance des normes et des règlements fédéraux, provinciaux et municipaux, et plus particulièrement des règlements locaux visant la qualité de l’air, qui
relèvent habituellement de la province. Les petits systèmes extérieurs alimentés manuellement peuvent aussi
être visés par des règlements municipaux, à cause de la
possibilité de fortes émissions non contrôlées. Il est
conseillé de faire les demandes de permis dès le début
d’un projet. De plus, il est généralement plus difficile
d’obtenir les autorisations nécessaires pour un projet
dans une région où la biomasse est rarement utilisée et
méconnue que dans celles où l’on en utilise déjà
beaucoup.
L’élimination des cendres n’est habituellement pas un
problème, sauf pour les très gros systèmes. Souvent, le
fournisseur aide les acheteurs à obtenir les approbations
environnementales requises (ou fait les démarches pour
eux). Les règlements visant les émissions des cheminées
varient selon l’endroit (voir l’aperçu dans l’encadré
Règlementation visant les émissions).
Réglementation visant les émissions
Opacité – Densité des panaches de fumée des
cheminées, obtenue en mesurant la diminution
de l’intensité de la lumière passant à travers le
panache. Une forte opacité correspond à de fortes
teneurs en matières particulaires (suie) et en
aérosols (fines gouttelettes de liquide). Cette mesure
ne tient pas compte de l’effet de la condensation de
la vapeur d’eau, car elle est lue avant la condensation de la vapeur d’eau au contact de l’air froid.
Poussières et suie – Quantité de matières solides
libérées dans l’atmosphère, habituellement sous
forme de cendres et de matières carbonées non
brûlées. Des règlements différents peuvent s’appliquer aux matières particulaires totales et à celles de
moins de 10 micromètres de diamètre. On les
mesure en filtrant à chaud, sur un substrat à pores
fines, un volume donné de gaz de cheminée.
Monoxyde de carbone, oxydes de soufre, oxydes
d’azote et hydrocarbures – La plupart des problèmes dus à ces polluants atmosphériques sont liés
aux gros systèmes de combustion, mais les petits
systèmes peuvent aussi être visés par des règlements
dans certains secteurs de non-conformité. On dose
habituellement ces polluants en analysant un
échantillon de gaz de cheminée à l’aide d’un chromatographe en phase gazeuse ou d’un dispositif
spécial d’analyse en ligne.
Substances cancérigènes – Certains règlements en
vigueur ou proposés visent les émissions de diverses
substances cancérigènes, notamment des métaux
lourds comme l’arsenic, le plomb, le chrome, le
nickel et le mercure, ainsi que des dioxines, des
furannes et les composés phénoliques chlorés.
Dans certaines parties du pays, les règlements sont
basés sur des limites s’appliquant à des émissions
données, par exemple, en poids par unité de volume de gaz ou en poids par unité de poids de biocombustible avant combustion. Dans de nombreuses juridictions, on évalue globalement
l’impact des émissions dans l’environnement
immédiat de la chaufferie avant d’accorder un
permis.
23
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Assurances
Certains propriétaires d’installations de chauffage à la
biomasse ont vu leur prime d’assurance augmentée,
parce que leur assureur estimait que ces systèmes
présentent des risques d’incendie. Toutefois, plusieurs
compagnies d’assurance mieux informées ne pénalisent pas les propriétaires si leur installation de chauffage à la biomasse est conforme aux normes de l’industrie et aux mesures de sécurité requises. On doit
s’informer de l’incidence d’un système de chauffage
à la biomasse sur les frais d’assurance dès le début du
processus de planification. Les fournisseurs connaissent habituellement des compagnies d’assurances
ouvertes à cette situation.
Incidences fiscales
L’installation d’un système de chauffage à la biomasse
peut s’accompagner d’avantages fiscaux. Étant donné
que les obligations fiscales des divers utilisateurs
potentiels sont différentes, il est conseillé de s’informer
au préalable à ce sujet.
La loi de l’impôt du gouvernement fédéral (déduction
pour amortissement des biens de la catégorie 43.1)
autorise une réduction de valeur accélérée pour le coût
d’investissement de l’installation à la biomasse si la
chaleur produite est utilisée dans un procédé industriel. La proportion annuelle de la déduction pour
amortissement pour un bien de la catégorie 43.1 est de
30 % de la valeur résiduelle, soit un amortissement sur
une période d’environ sept ans. Si on utilise la chaleur
pour un autre usage qu’un procédé industriel (p. ex.,
pour le chauffage des bâtiments), on ne peut avoir
recours à la réduction de valeur accélérée.
Les dispositions fiscales des provinces sont très
variables. Par exemple, l’Île-du-Prince-Édouard taxe les
systèmes à combustible fossile, mais non les installations à biomasse. Les fournisseurs de systèmes de
chauffage à la biomasse peuvent souvent renseigner
l’acheteur sur les modalités en vigueur dans la
province.
Propositions de prix
pour un système
Après avoir déterminé les spécifications d’un système,
il faut demander des prix aux fournisseurs potentiels.
Les deux approches utilisées à cette fin sont les
demandes de soumissions en régime de concurrence
et les demandes de soumissions officieuses.
Dans le premier cas, les propositions des fournisseurs
doivent être basées sur les spécifications de rendement
24
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
du système. Toutes les propositions des soumissionnaires conformes aux spécifications sont recevables.
Elles indiquent les caractéristiques générales du
système, notamment son rendement, et elles précisent
les garanties et le prix prévu pendant une période
donnée. Elles peuvent aussi présenter diverses options
et leurs prix.
Les propositions reçues sont vérifées afin de
déterminer si elles satisfont aux spécifications de
rendement. Souvent, le choix final prend en compte
les mérites relatifs de facteurs non quantifiables en
fonction de leurs coûts. Par exemple, quelle hausse des
coûts d’investissement peut-on accepter pour l’achat
d’un système éprouvé présentant peu de risques? Est-ce
que les économies réalisées grâce à une réduction de la
main-d’œuvre compensent le supplément de coût pour
l’automatisation?
Les avantages d’un processus de soumissions en régime
de concurrence sont notamment :
• des prix habituellement plus bas dus à la
compétition entre les soumissionnaires;
• l’encouragement à l’innovation, car les fabricants
sont intéressés à développer des systèmes leur
procurant un avantage concurrentiel;
• la plus grande gamme d’options offerte;
• le plus grand pouvoir de négociation de l’acheteur.
Dans le cas du processus de soumissions officieuses,
l’acheteur (ou un professionnel qui le représente)
examine les caractéristiques des systèmes disponibles,
inspecte des installations existantes, interviewe les
exploitants et sélectionne ensuite le type général de
système et le fabricant qui semblent convenir le mieux
au projet. Ensuite, l’acheteur et le vendeur négocient
un contrat basé sur l’atteinte des spécifications de
rendement à un prix intéressant.
Les avantages d’un processus de soumissions
officieuses sont notamment :
• la simplicité de l’approche, qui permet un gain de
temps appréciable dans la définition des spécifications de rendement, l’examen des soumissions, les
négociations, etc.;
• la priorité habituellement accordée au rendement
du système. Si, dans la région, on utilise avec succès
un certain nombre de systèmes du fournisseur
sélectionné, il est peu probable qu’on choisira un
système non éprouvé (pour des raisons d’économie,
par exemple).
CHAPITRE 4 : AUTRES POINTS À CONSIDÉRER
Type de contrat
Plusieurs approches sont possibles pour la réalisation
d’un projet et, dans tous les cas, il faut accorder une
attention spéciale aux divers types de contrats. Ce
sont :
Quelle que soit l’option choisie, il est important
d’aborder et de résoudre toutes les incertitudes, et de
les indiquer clairement dans un contrat écrit. Il est
aussi important que toutes les mesures prises pour
pallier aux défauts soient identifiées et approuvées.
1. la livraison clés en main par le fabricant;
Installation
2. la livraison clés en main par le fournisseur;
Il faut plus d’espace pour installer un système de
chauffage à la biomasse que pour un système à gaz
ou au mazout, surtout si une chaudière à combustible
fossile distincte est utilisée comme système de secours.
Lorsqu’une installation de chauffage à la biomasse est
posée dans une chaufferie existante, il peut y avoir des
problèmes si, par manque d’espace, il faut faire des
compromis au détriment des systèmes de manipulation du biocombustible et des cendres. Souvent, un
bâtiment distinct est construit pour abriter les appareils de chauffage à la biomasse, près de la chaufferie
(dont on conserve le système à combustible fossile
comme unité de pointe et de secours). Ainsi, on
obtient une protection plus efficace contre les bruits
ou la poussière provenant de l’installation principale,
ainsi qu’une plus grande souplesse pour l’entreposage
et la livraison du biocombustible.
3. la livraison clés en main par le directeur du projet;
4. l’installation par l’acheteur.
Pour plus de précisions sur chacune d’elles, voir
l’encadré Les différents modes d’achat d’une
installation de chauffage à la biomasse.
Les différents modes
d’achat d’une installation
de chauffage à la biomasse
1 Livraison clés en main par le fabricant
L’acheteur commande un système clés en main au
fabricant, sans passer par des intermédiaires. Le fabricant est le principal responsable du bon choix
du système et de ses caractéristiques de rendement,
mais c’est l’acheteur qui est responsable de la décision sur les points importants.
2 Livraison clés en main par le fournisseur
L’acheteur traite avec un fournisseur local qui
achète les composants de divers fabricants et monte
le système en fonction des spécifications du projet.
Le fournisseur est le principal responsable du
système, mais c’est l’acheteur qui décide des points
importants et obtient les approbations.
3 Livraison clés en main par le directeur du projet
L’acheteur engage un ingénieur ou un consultant
en bioénergie comme directeur du projet, responsable de l’ensemble du système. Ce dernier commande ensuite un système clés en main à un fournisseur ou, le plus souvent, obtient les divers
composants de sous-traitants et monte lui-même le
système. C’est lui qui est le principal responsable
du projet et qui prend une bonne partie des décisions pour les questions d’options et de contrats,
habituellement avec l’approbation de l’acheteur
pour les points importants. Si l’acquisition du système de chauffage à la biomasse se fait dans le
cadre de grands travaux de construction ou rénovation, l’entrepreneur général peut jouer le rôle de
directeur du projet.
4 Installation par l’acheteur
Dans le cas des petits systèmes du type souvent
acheté par l’industrie, il arrive que l’acheteur s’occupe lui-même de la conception et de l’installation
de son système, monté à partir de composants ou
de sous-systèmes éprouvés achetés aux fabricants. Il
est alors le seul responsable de son installation.
Pour les gros systèmes, d’importants ouvrages de béton
peuvent être nécessaires. Il faut renforcer de façon
adéquate les fondations de la chaudière (et son revêtement réfractaire, qui peut être lourd), ainsi que la
cheminée. Il peut être nécessaire de construire une
fosse d’entreposage du biocombustible. Il faut monter
solidement les convoyeurs et les appareils de transfert
de biocombustible de la réserve de manière à ce qu’ils
résistent aux forces produites par la compaction du
biocombustible ou par les charges excessives, le cas
échéant.
Essais de démarrage,
de mise en service
et de rendement
Habituellement, c’est l’entrepreneur (fabricant ou
fournisseur) qui est responsable du démarrage et de la
mise en service d’un système de chauffage à la
biomasse.
Le démarrage d’un tel système nécessite des essais
mécaniques de tous les composants (détection de
fuite dans la chaudière et le réseau de distribution de
chaleur), suivis par le premier allumage et l’exploitation de l’unité. Il peut être nécessaire de durcir le
revêtement réfractaire en chauffant la chambre de
combustion à basse température. De plus, il faut
probablement prévoir une période initiale d’essai
pour les réglages, les ajustements, ainsi que pour
des modifications mineures, au besoin.
25
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Ensuite, le système entre en service et fonctionne
pendant une période suffisante pour convaincre
l’utilisateur qu’il satisfait aux principales spécifications
de fonctionnement selon le mode de fonctionnement
prescrit.
Il est possible d’effectuer des essais séparés de performances afin d’établir la conformité à des critères de
performance comme ceux qui visent les émissions, le
rendement énergétique, le rapport de réglage et le
temps de réponse. Il est également possible d’effectuer
ces essais à la mise en service ou après une période
déterminée d’exploitation normale. Il faut aussi
prévoir des essais à plein régime, qui peuvent se faire à
un autre moment qu’au démarrage. Par exemple, si un
système de chauffage saisonnier entre en service au
début de l’automne, il est possible d’attendre, pour les
essais de rendement, les conditions de demande maximale du milieu de l’hiver. Si des essais de rendement
sont requis, il faut indiquer dans le contrat les conditions et les procédures d’exploitation. Dans certains
cas, ces essais sont donnés à contrat à une tierce partie
indépendante, sans lien avec le fabricant, le fournisseur, l’installateur ni l’entrepreneur.
Pour les essais de mise en service et de rendement, il
faut utiliser la plus basse qualité de combustible qui
satisfasse aux conditions de garantie du système.
Les frais de démarrage incluent habituellement le coût
de la formation des opérateurs. Le plus souvent, le
temps nécessaire à la formation est indiqué dans les
soumissions, et est donnée pendant que l’entrepreneur
est sur les lieux pour l’installation. L’opérateur doit
recevoir, avec le système, toute la documentation sur
les procédures et les calendriers d’entretien, ainsi que
les manuels de réparation indiquant le numéro des
pièces des principaux éléments, les manuels des
équipements standard (moteurs, ventilateurs, pompes,
etc.), les schémas de câblage, les procédures de réamorçage des systèmes de sécurité, les instructions de
dépannage pour la partie informatique, etc.
Garanties
Normalement, les soumissions officielles des fournisseurs offrent des garanties qui doivent être clairement
stipulées dans le contrat d’achat. Le fournisseur offre
habituellement une garantie générale pour l’ensemble
des caractéristiques d’exploitation et de rendement,
ainsi que des garanties particulières pour certaines
parties du système. Même si, généralement, les divers
composants standard (moteurs, boîtes d’engrenages,
pompes, etc.) sont garantis par leurs fabricants respectifs, le fournisseur devrait néanmoins garantir la
compatibilité des éléments sélectionnés.
26
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Exploitation et entretien
Le fabricant (ou le fournisseur) du système doit donner
des instructions détaillées pour les activités ordinaires
d’exploitation et d’entretien. Toutefois, des modifications peuvent être nécessaires à cause d’exigences
particulières liées au personnel d’entretien et d’exploitation du système. Assurez-vous que le fabricant
approuve les modifications proposées pour éviter toute
incidence négative sur le rendement du système, voire
l’annulation de garanties.
En général, les systèmes de chauffage à la biomasse ont
besoin d’un entretien régulier. Certaines tâches sont
habituellement faites tous les jours, comme l’enlèvement ou l’élimination des cendres, le nettoyage (habituellement dans l’aire d’entreposage et de manutention du biocombustible), la vérification des niveaux
d’eau de la chaudière, la vérification du système
d’acheminement du biocombustible pour y détecter
l’accumulation de grosses pièces, ainsi que la vérification de la température de la cheminée et, au besoin,
de la composition du gaz de cheminée, pour régler le
rapport des débits du biocombustible et de l’air. Des
systèmes informatiques peuvent alerter l’opérateur en
cas de conditions anormales ou de valeurs hors limites.
Habituellement, les systèmes de petites dimensions
couverts dans le présent guide fonctionnent sans
surveillant à plein temps.
De plus, diverses tâches d’entretien périodiques une
fois par semaine, par mois ou par an, doivent êtres
effectuées, notamment :
• le nettoyage des tubes de fumée ou de l’échangeur
de chaleur de la chaudière;
• la lubrification des composants mécaniques;
• l’inspection et le réglage des chaînes, des boîtes
d’engrenages, des ventilateurs, etc.;
• l’inspection et la réparation des revêtements
réfractaires;
• les essais des dispositifs de sécurité;
• la recherche des fuites ou des infiltrations d’air;
• l’inspection des isolants et des gaines.
La fréquence de nettoyage de l’intérieur des systèmes
dépend des caractéristiques d’exploitation de chacun
d’eux. Avec le temps, les opérateurs pourront déterminer à quelle fréquence effectuer les opérations
d’entretien comme l’enlèvement des cendres volantes,
le nettoyage des tuyaux et de la cheminée, etc.
Jusque là, des inspections plus fréquentes sont
nécessaires.
CHAPITRE 4 : AUTRES POINTS À CONSIDÉRER
Les opérations ordinaires d’entretien peuvent être
effectuées par l’utilisateur du système, par le personnel
d’entretien sur place, par une équipe d’entretien
spéciale, ou à contrat par une entreprise externe
d’entretien et de service. Cette dernière approche peut
être avantageuse au début, si les opérateurs sur place
n’ont pas le temps ou les compétences requises pour
l’entretien de l’installation de chauffage à la biomasse;
de plus, elle assure des inspections régulières par des
experts qui connaissent bien les particularités de la
manipulation et de la combustion des biocombustibles. Cependant, elle peut entraîner, chez le personnel
sur place, une baisse d’intérêt et de motivation pour le
bon fonctionnement du nouveau système. Le contrat
d’entretien doit définir clairement les responsabilités
de chacun. Généralement, le personnel sur place est
responsable des tâches quotidiennes, alors que les
entreprises d’entretien s’occupent de l’entretien
préventif régulier et des réparations.
Durée de vie de
l’installation
En théorie, une installation de chauffage à la biomasse
peut durer indéfiniment, puisqu’on peut en remplacer
séparément les composants usés ou détériorés. Dans
l’industrie forestière, certains systèmes de combustion
au bois fonctionnent depuis plus de 50 ans. On pourra
décider de remplacer un système si une nouvelle technique permet d’obtenir un meilleur rendement, de
plus faibles émissions ou une plus grande flexibilité,
ou si l’examen des frais d’exploitation indique que les
frais annuels de réparation ou de remplacement dépassent les coûts prévus de recouvrement des investissements pour un nouveau système. En pratique, pour les
systèmes décrits ici, on considère qu’une durée en
service de 15 à 20 ans est raisonnable pour le calcul
des coûts globaux sur la durée de vie.
27
C H A P I T R E 5 : É VA L U AT I O N D E S C O Û T S
CHAPITRE 5 :
Évaluation des coûts
Les coûts sont le principal facteur à prendre en compte
pour déterminer si une installation de chauffage à la
biomasse est une solution viable. Ainsi, les coûts
d’ensemble du chauffage à la biomasse doivent être
inférieurs à ceux des autres options. Toutefois, la comparaison n’étant pas facile, ce chapitre devrait vous
aider à faire des comparaisons équitables entre un système de chauffage à la biomasse et une autre option.
Analyse comparative
des coûts du chauffage
à la biomasse
• les coûts d’achat et d’installation des composants
du système de chauffage : la chaudière à biomasse,
ses équipements et son infrastructure d’alimentation et peut-être une chaudière séparée, une cheminée, des pompes et des équipements électriques, des
pièces de rechange et des voies d’accès au site;
• les coûts d’achat et d’installation des équipements
auxiliaires appropriés : selon les besoins déterminés
lors de la conception, par exemple, des chaudières
de pointe et de secours à combustible fossile, des
réseaux de tuyaux, enfouis ou non, pour le réseau
de distribution de chaleur, une chaufferie et des
lieux de manutention du biocombustible;
Pour comparer les coûts, vous devez d’abord connaître
les paramètres de base du système (p. ex., la quantité
de chaleur requise, la capacité de la chaudière à la
biomasse et des chaudières de secours, la quantité de
biocombustible nécessaire, etc.) qui permettent de
calculer les coûts estimatifs à partir de valeurs théoriques. Ce sont des coûts approximatifs qu’il sera
possible de raffiner plus tard.
Les frais annuels sont les dépenses courantes
récurrentes, soit les frais d’utilisation et les frais
d’exploitation de l’installation, notamment :
Les coûts d’un système de combustion se situent à
deux niveaux : les coûts d’investissement et les frais
annuels.
• les frais de main-d’œuvre pour l’exploitation et
l’entretien, entre autres, pour le remplissage de la
réserve de biocombustible et l’élimination des
cendres;
• d’autres coûts comme ceux de la formation.
• les taxes foncières et les frais d’assurances;
Les coûts d’investissement ne s’appliquent habituellement qu’une fois, au début du projet, avant la mise en
service du système de chauffage. Ils comprennent, par
exemple :
• le coût des pièces requises chaque année pour
l’entretien et les réparations;
• les coûts des études de faisabilité : un projet de
chauffage à la biomasse peut nécessiter une étude
approfondie du site et une évaluation des ressources
en biomasse;
• les coûts du combustible ou de l’électricité,
notamment le biocombustible pour le chauffage
à la biomasse, le mazout pour les chaudières de
pointe et de secours, et l’électricité pour les pompes,
les moteurs et les ventilateurs.
• les coûts de l’élaboration du projet : diverses
démarches sont nécessaires, par exemple, pour
obtenir les permis et les autorisations, ainsi que
pour financer et gérer le projet;
• les coûts des diverses tâches techniques et de
conception : par exemple, pour le site, le bâtiment
et la production d’énergie, ainsi que pour les appels
d’offres, l’attribution des contrats et la surveillance
des travaux de construction;
• les frais d’administration;
Il est utile de préparer, à des fins de comparaison, des
estimations des coûts d’investissement et des frais
annuels détaillés pour une installation de chauffage à
la biomasse et pour au moins une autre option. Un
projet de chauffage à la biomasse est plus complexe, et
donc plus difficile à évaluer, qu’un système de chauffage classique, parce que les éléments sont plus nombreux et leur intégration plus sophistiquée et qu’il y a
plus d’options possibles à l’étape de la conception. Si le
29
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
chauffage à la biomasse n’est pas une installation clés
en main, il peut être nécessaire de coordonner avec
soin le travail de plusieurs sous-traitants.
Comparaisons entre un système de chauffage à la
biomasse et un autre système : les deux principaux cas
de figure sont les suivants :
1. Nouvelle installation – S’il n’y a pas d’installation de
chauffage en place pour répondre à la demande, on
doit comparer l’ensemble des coûts (investissement
et frais annuels) d’une nouvelle installation de
chauffage à la biomasse à ceux d’un autre type de
système, par exemple, une chaudière au mazout.
2. Ajout à une chaufferie existante – S’il y a déjà un
système de chauffage classique en place, par
exemple, une chaudière au mazout, on doit alors
comparer tous les coûts d’une nouvelle installation
de chauffage à la biomasse aux économies en
mazout. On ne tient pas compte des coûts d’investissement du chauffage existant parce qu’ils ont
déjà été engagés. Toutefois, l’analyse est plus complexe si les coûts d’investissement dans le système à
la biomasse se trouvent réduits parce qu’il est
possible d’utiliser des éléments existants comme le
réseau de distribution de chaleur ou une chaudière
au mazout déjà en place (comme unité de pointe ou
de secours). Cependant, si la chaudière au mazout
arrive à la fin de sa durée de vie, l’analyse doit
inclure les coûts d’installation d’un système de
chauffage à la biomasse et d’un nouveau système
au mazout.
L’annexe 3 présente un exemple d’analyse comparant
les coûts d’installation d’un système de chauffage à la
biomasse à ceux d’un système au mazout pour un
nouvel entrepôt et une maison existante. Les coûts
d’investissement tiennent compte du système au
mazout prévu pour l’entrepôt, mais non de celui de
la maison, parce qu’il est déjà installé.
Une fois la situation définie, on passe à l’analyse
économique. Il faut alors faire les calculs sur une
période de 10 à 15 ans pour comparer équitablement
les avantages du chauffage à la biomasse (frais annuels
plus faibles) et ceux des systèmes classiques (coûts
d’investissement inférieurs).
Il sera probablement nécessaire d’effectuer une analyse
à différentes étapes du projet à cause de la disponibilité
et de la précision croissantes des informations sur les
coûts et sur la conception. Aux premières étapes, on
prépare une ébauche sommaire du système de chauffage et du réseau de distribution de chaleur, pour
laquelle on obtient un prix approximatif d’un fabricant (matériel et installation). Ensuite, il faut
30
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
s’informer auprès d’un forestier de la région du coût
des déchets de bois des usines locales, et obtenir d’un
distributeur de chaudières au mazout des coûts estimatifs d’un système classique et de son approvisionnement à des coûts prévisibles du mazout. Les informations ci-dessus devraient être suffisantes pour une
évaluation préliminaire rapide de la faisabilité du
projet (souvent appelée « analyse de préfaisabilité »,
qui permet de comparer les coûts d’un projet de chauffage à la biomasse à ceux d’un système au mazout).
Pour faciliter cette analyse de préfaisabilité, il est
possible d’utiliser RETScreenMC, un logiciel d’analyse
de projets d’énergies renouvelables diffusé
gratuitement par Ressources naturelles Canada (voir le
chapitre 6). La section suivante présente les principes
d’une analyse économique.
Période de recouvrement
de l’investissement
La méthode de la période de recouvrement de
l’investissement indique, pour un projet de chauffage à la biomasse, combien d’années sont nécessaires pour atteindre le seuil de rentabilité par
rapport à d’autre systèmes. Pour cela, on ajoute aux
coûts d’investissement les frais annuels de chaque
année jusqu’à ce que les coûts totaux du chauffage
à la biomasse rejoignent ceux de l’autre système.
Cette méthode, même si elle est facile à comprendre et à appliquer, peut induire en erreur. Par
exemple, elle ne tient habituellement compte que
des premières années, alors que les coûts cumulés
du chauffage à la biomasse et de l’autre système
sont équivalents, et elle néglige les années au-delà
de cette période. Elle ne tient pas compte non plus
des coûts occasionnels, par exemple, pour l’entretien ou le remplacement de pièces. En d’autres
termes, la comparaison obtenue ne porte pas
sur l’ensemble du cycle de vie du projet. Autre
problème : elle ignore les effets de la dévaluation
de l’argent, que les économistes corrigent en
actualisant les valeurs futures. Voir l’encadré Valeur
actualisée nette, qui présente une méthode éliminant les problèmes inhérents à la méthode de la
période de recouvrement de l’investissement.
Analyse économique
des options
Cette section ne constitue pas un guide pratique pour
la préparation d’analyses économiques poussées : il est
fortement recommandé de s’adresser pour cela à des
C H A P I T R E 5 : É VA L U AT I O N D E S C O Û T S
Va l e u r a c t u a l i s é e n e t t e
La méthode de la valeur actualisée nette (VAN),
permet des comparaisons plus réalistes que celle de
la période de recouvrement de l’investissement. Elle
détermine la différence entre la somme des flux
annuels des coûts globaux du chauffage à la
biomasse et celle d’une autre option. Toutefois, on
obtient ce résultat en actualisant d’emblée les
dépenses futures, de façon à ce que la valeur des
sommes dépensées annuellement diminue de plus
en plus avec le temps. En effet, comme les sommes
dépensées aujourd’hui ont une plus grande valeur
que celles qui le seront dans l’avenir, les
économistes tiennent compte de cette différence
en actualisant les valeurs exprimées en dollars
d’aujourd’hui. Pour qu’un projet soit économiquement viable, sa VAN doit être positive. Pour les
systèmes de chauffage, la méthode de la valeur
actualisée nette permet des comparaisons plus
justes que celle de la période de recouvrement de
l’investissement parce qu’elle tient compte de
l’ensemble des dépenses du cycle de vie tout en les
abaissant par un facteur d’actualisation approprié.
Dans l’exemple présenté à l’annexe 3, on compare,
avec un taux d’actualisation de 10 %, la VAN d’un
chauffage à la biomasse aux flux des coûts d’un
système classique au mazout. Cet exemple montre
que les coûts d’un chauffage à la biomasse,
actualisés pour l’ensemble du cycle de vie, sont
inférieurs à ceux d’un système au mazout et que,
par conséquent, la meilleure option est la biomasse.
Si on ne se base que sur les coûts d’investissement,
sans tenir compte des coûts pour l’ensemble du
cycle de vie, la meilleure option semblerait être le
système au mazout.
professionnels. On présente des notions de base qui
permettront aux non-spécialistes de comprendre les
résultats de ces analyses et de faire des interventions
pertinentes, au besoin.
La première étape d’une analyse économique consiste
à résumer les coûts sur une base régulière, généralement par année. On ajoute aux coûts d’investissement
les frais annuels prévus pour toute la durée du projet.
C’est ce qu’on appelle le flux des coûts globaux pour le
cycle de vie. Il est recommandé de tenir compte non
seulement des coûts d’investissement, mais aussi des
coûts prévus pour toute la durée d’un projet. Par
exemple, les coûts d’investissement d’un système de
chauffage à la biomasse sont généralement supérieurs à
ceux d’un système de chauffage au mazout (voir aussi
l’exemple de l’annexe 3). Si on ne tient compte que
des seuls coûts d’investissement, le système au mazout
semble préférable. Par contre, une analyse des coûts
globaux tient aussi compte des frais annuels pendant
une longue période d’exploitation. À cause des coûts
relativement élevés du mazout, il devient évident que,
pour toute la durée du projet, la biomasse s’avère
l’option la plus économique.
Dans cet exemple, il faut noter qu’on présente des flux
des coûts distincts pour l’installation de chauffage à la
biomasse et pour l’autre système. En somme, on peut
dire que le but d’une analyse économique est de
présenter ces flux en termes de facteurs communs
faciles à comprendre.
Le premier de ces facteurs est la période de recouvrement
de l’investissement (voir l’encadré Période de recouvrement de l’investissement), qui indique le nombre
d’années nécessaires pour atteindre le seuil de
rentabilité si on compare le coût des investissements
d’une installation de chauffage à la biomasse aux
économies annuelles au chapitre du combustible. Pour
les investisseurs, plus la période de récupération est
brève, plus le projet est intéressant.
Le deuxième facteur est la valeur actualisée nette, ou
VAN (voir l’encadré Valeur actualisée nette), plus
complexe, qui donne la valeur nette (ou la différence)
de la durée de vie des deux projets (l’installation de
chauffage à la biomasse ou l’autre système). Si la VAN
d’un projet de biomasse par rapport à un projet
classique est positive, ses coûts globaux sur la durée de
vie sont inférieurs à ceux de l’autre système.
Analyse de sensibilité
Le graphique ci-dessous présente les résultats d’une
analyse de sensibilité. L’analyste souhaitait mettre en
évidence les effets des coûts variables de la biomasse
sur les coûts d’un chauffage à la biomasse pendant
tout son cycle de vie (par rapport à ceux d’un
système au mazout). Les résultats indiquent que, avec
un coût de biomasse nul, le seuil de rentabilité est
atteint en 6 ans et la VAN est de 220 000 $. Toutefois,
avec un coût de 60 $/tonne, le seuil est atteint en
10 ans et la VAN n’est plus que de 75 000 $.
31
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Tout projet comporte des incertitudes :
• Pour les années à venir, les coûts des
biocombustibles peuvent être inconnus, ou
raisonnablement sujets à des fluctuations.
• Le taux d’actualisation peut être incertain. (Quelle
sera la valeur du dollar dans dix ans par rapport à
celle d’aujourd’hui?)
• La construction d’une nouvelle route peut avoir des
effets difficiles à évaluer sur le prix du mazout dans
une communauté éloignée.
• Les prix des combustibles fossiles et de l’électricité
sont susceptibles de changer.
Pour tenir compte de ces incertitudes, les économistes
effectuent une analyse de sensibilité. Si on utilise, par
exemple, une valeur élevée et une valeur faible pour le
prix prévu de la biomasse, on obtient deux valeurs de
VAN qu’on peut comparer. L’analyse de sensibilité
indique la rentabilité d’un projet de chauffage à la
biomasse pour deux prix de la biomasse, et peut-être
aussi pour des prix intermédiaires; elle indique les prix
acceptables pour un chauffage à la biomasse
32
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
économiquement viable, par rapport à ceux d’un
système au mazout pour un prix donné du mazout.
L’analyse de sensibilité est très utile pour évaluer les
risques d’un projet liés aux incertitudes, ainsi que pour
déterminer leur impact sur sa viabilité économique.
L’encadré Analyse de sensibilité présente les résultats
d’une analyse de sensibilité effectuée pour une école et
des bâtiments contigus dans une communauté
éloignée. Dans ce cas, le promoteur, ne pouvant définir
adéquatement le coût du biocombustible, a vérifié
l’intérêt du chauffage à la biomasse pour toute une
gamme des coûts de celle-ci.
L’analyse économique n’est utile que pour l’évaluation
des coûts, car elle ne tient pas compte des avantages
indirects qu’on ne peut chiffrer directement, par
exemple, éliminer des accumulations de déchets de
biomasse peu esthétiques, créer des emplois dans la
région ou remplacer les émissions de combustibles
fossiles par d’autres, moins nocives. En examinant
l’analyse économique, il faudra tenir compte de ces
avantages, qui peuvent être importants.
C H A P I T R E 6 : U T I L I S AT I O N D E R E T S C R E E N M C
CHAPITRE 6 :
Utilisation de RETScreenMC
Il est recommandé d’utiliser, de concert avec ce guide,
le logiciel d’analyse de projets d’énergies renouvelables
RETScreenMC. Ce logiciel d’analyse normalisé peut aider
l’utilisateur à configurer une installation de chauffage
à la biomasse et à en déterminer les coûts. Il s’applique
à la plupart des systèmes où la charge thermique est
constituée essentiellement de chauffage de locaux et de
production d’eau chaude. Ce logiciel fournit plusieurs
indicateurs financiers permettant d’évaluer la viabilité
financière du projet, notamment la période de recouvrement de l’investissement et la valeur actualisée
nette des économies réalisées. Il indique aussi l’effet
des économies annuelles cumulées sur les liquidités.
Ce logiciel, facile à utiliser (chiffrier Excel), aide l’utilisateur à entrer les paramètres nécessaires à l’analyse, et
suggère des plages de valeurs courantes. Il est accompagné d’un manuel d’aide à l’utilisateur en direct et
présente des informations générales très complètes sur
les technologies d’exploitation des énergies
renouvelables.
RETScreenMC facilite l’analyse préliminaire de
projets d’énergies renouvelables pour les
technologies d’énergies renouvelables suivantes :
Le modèle de chauffage à la biomasse de
RETScreenMC peut être utilisé pour évaluer des projets,
n’importe où dans le monde, allant de grands projets,
comme, par exemple, pour le chauffage d’un ensemble
de bâtiments, à des projets plus simples de chauffage
d’un seul bâtiment. RETScreenMC présente, pour le
modèle de chauffage à la biomasse trois feuilles de
calcul normalisées : Modèle énergétique, Analyse des coûts
et Sommaire financier. De plus, une feuille de calcul
auxiliaire permet d’évaluer les besoins thermiques que
le système de chauffage à la biomasse aura à combler.
Le modèle de chauffage à la biomasse de
RETScreenMC comporte des bases de données météorologiques et de produits intégrées à même le logiciel.
Par exemple, la base de données de produits offre
l’accès à des informations sur des fabricants et leurs
produits, notamment des informations sur les systèmes
de chauffage à la biomasse disponibles au Canada.
Pour obtenir sans frais le logiciel RETScreenMC,
le manuel de l’utilisateur et les bases de données
météorologiques et de produits, visitez le site Web de
RETScreenMC à l’adresse suivante :
http://retscreen.gc.ca
• Centrale éolienne;
• Petite centrale hydroélectrique;
• Installation photovoltaïque;
• Chauffage à la biomasse;
• Chauffage solaire de l’air;
• Chauffage solaire de l’eau;
• Chauffage solaire passif;
• Pompes à chaleur géothermique.
33
CHAPITRE 7 : DÉFINITIONS
CHAPITRE 7 :
Définitions
Biocombustible : Biomasse (ou matières dérivées du
traitement de la biomasse) utilisée pour la production
d’énergie par combustion. La plupart du temps, ce sont
des matières lignocellulosiques sous forme solide.
Chaudière de secours : Système de chauffage annexe,
brûlant habituellement des combustibles fossiles, qui
remplace le système à biocombustible primaire lorsque
ce dernier est hors service.
Biomasse : Polymères complexes principalement
composés de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, créés
par l’activité métabolique des organismes vivants.
Chaudière marine écossaise : On a modifié la
chaudière marine écossaise traditionnelle brûlant du
mazout ou du gaz de façon à permettre la combustion
en semi-suspension de matières particulaires biocombustibles. Ces appareils sont constitués d’un grand
réservoir horizontal rempli d’eau comportant de
nombreux tuyaux pour le transfert de la chaleur, ainsi
que d’une grande chambre à combustion tubulaire près
du fond. Pour brûler des biocombustibles, cette chambre à combustion est pourvue d’une grille fixe simple,
garnie de briques réfractaires. Les particules biocombustibles sont acheminées par un dispositif pneumatique jusqu’en haut de la chaudière, d’où elles passent
dans un tube descendant à cyclone, qui injecte le
biocombustible à l’intérieur de la zone de combustion.
Les particules fines brûlent en suspension dans l’air qui
les porte, alors que les particules plus lourdes tombent
sur la grille où leur combustion est achevée grâce à de
l’air pulsé sous la grille. Les gaz de combustion chauds
passent de l’extrémité du tube de combustion à un
plénum et font demi-tour afin de passer à travers un
faisceau de tubes échangeurs de chaleur, puis ils font à
nouveau demi-tour pour une dernière passe sur toute
la longueur d’un second faisceau horizontal de tubes.
Les matières particulaires grossières sont recueillies par
un multicyclone interne, souvent avec réinjection des
cendres volantes. Un ventilateur à tirage induit force
ensuite les gaz de combustion vers la cheminée.
Bois rond : Billes, billons ou autres pièces débitées
dans des fûts ou de grandes branches d’arbres.
Broyeur à marteaux : Dispositif mécanique pourvu de
marteaux rotatifs et d’enclumes stationnaires, servant à
écraser, broyer et déchiqueter en petits fragments de
grosses pièces de biomasse.
BTU : British Thermal Unit, unité d’énergie normalisée
qui équivaut à la quantité de chaleur requise pour
élever d’un degré Fahrenheit la température d’une livre
d’eau.
Charge de base : Puissance minimale requise en
continu.
Chaudière à lit en suspension : Cet appareil brûle, en
suspension, des particules sèches fines relativement
propres, intimement mélangées à l’air. Il en existe deux
types : les chaudières à suspension intégrale et les
chaudières cyclones. Les premières sont de vrais
brûleurs du fait qu’elles créent une flamme nue stable
(semblable à celle d’un brûleur à gaz ou au mazout)
avivée par des jets d’air habituellement montés sur la
paroi de la chaudière. Les chaudières à cyclone sont
pourvues d’une chambre de combustion cylindrique
en matière réfractaire, dans laquelle les particules
combustibles et l’air sont introduits tangentiellement.
La longue période de circulation cyclonique des gaz
dans la chambre assure la combustion complète mais,
normalement, toutes les cendres sont évacuées avec
les gaz de combustion chauds. Le combustible est
acheminé dans ces deux types de brûleurs à l’aide de
dispositifs d’alimentation pneumatiques, et le flux
d’air transportant le combustible assure l’alimentation
en air primaire.
Chaudière à lit fluidisé : Les chaudières à lit fluidisé
brûlent des particules de biocombustible, dont les
dimensions et les teneurs en humidité présentent de
fortes variations (l’humidité peut atteindre 65 %), en
suspension dans un lit dispersé par jet d’air de matières
granulaires inertes, habituellement du sable de silice.
L’air alimentant la combustion est injecté par des buses
à la base de la chambre, et le biocombustible est soit
injecté dans le lit, soit dispersé à la surface de celui-ci.
Les particules de sable servent de réservoir de chaleur
35
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
et assurent un transfert de chaleur rapide au biocombustible par conduction directe, alors que le brassage et
le mélange énergiques du lit fluidisé assurent d’excellentes conditions de turbulence et de mélange du
biocombustible, qui favorisent une combustion
efficace. Les grosses particules (et le sable) se séparent
dans un espace libre au-dessus du lit. Les chaudières à
lit fluidisé ont une grande puissance, mais une faible
marge de réglage, et elles créent de fortes émissions de
matières particulaires.
Chauffage centralisé : Méthode de chauffage dans
laquelle un système de combustion central fournit, par
des canalisations, de l’eau chaude ou de la vapeur à un
certain nombre de bâtiments distincts du voisinage
reliés par un réseau de distribution de chaleur.
Cheminée : Conduit vertical (en acier ou en maçonnerie) qui évacue dans l’atmosphère les gaz de
combustion de la salle de la chaudière.
Clés en main : Contrat d’achat, d’installation ou
d’acheminement par lequel un fournisseur est
responsable de tous les aspects d’un système.
L’acheteur réceptionne un système opérationnel
complet qui a réussi des tests de conformité aux
spécifications de rendement.
Cogénération : Pratique qui consiste à produire
simultanément de l’énergie électrique et de l’énergie
thermique avec un seul système de combustion.
Combustion étagée : Système conçu pour répartir le
processus de la combustion entre plusieurs chambres
distinctes. Cette approche augmente le temps de
rétention, assure une combustion plus complète et
réduit l’entraînement des cendres.
Copeaux à brûler : Biomasse combustible produite par
un déchiqueteur ou un broyeur mécanique. S’ils sont
produits par les industries forestières du secteur primaire, il s’agit habituellement d’un mélange d’écorce
et de bois comportant souvent de la sciure ou des
rognures de bois et de la boue, généralement humide
et fibreux, et à forte teneur en cendres. Ils sont aussi
produits à partir de matières du secteur secondaire
comme des palettes, du bois de construction ou de
démolition, qui donnent surtout du bois combustible
sec, mais qui contiennent souvent de grandes
quantités de contaminants inorganiques.
Copeaux d’arbres entiers : Copeaux produits par une
déchiqueteuse traitant des arbres entiers, des cimes et
des branches d’arbres ou des buissons. Ils sont
composés de bois, d’écorce et, souvent, de feuillage.
Cyclone : Voir Chaudières à lit en suspension
36
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Déchets : Matières résultant d’activités humaines, pour
lesquelles il n’existe aucune utilisation immédiate, et
qu’on doit normalement éliminer.
Développement forestier durable : Il s’agit d’un type
de développement des ressources forestières en
fonction des besoins, mais sans hypothéquer leur
productivité future, ni nuire à leur diversité écologique
ou à leur capacité de régénération.
Échangeur de chaleur : Il s’agit habituellement d’un
assemblage de surfaces métalliques parallèles maintenant la séparation entre deux fluides pendant le
transfert de chaleur d’un fluide chaud à un fluide plus
froid. Dans les systèmes de combustion, l’énergie
thermique est transférée des gaz de combustion chauds
à un fluide caloporteur (eau, air, huile thermique ou
mélange antigel).
Écluse rotative : Ensemble de godets rotatifs
transférant mécaniquement des matières solides tout
en empêchant l’échappement d’une quantité excessive
de gaz. Utilisée dans les systèmes d’alimentation en
combustible pour confiner les flammes, ou à des fins
de mesurage, ainsi qu’avec des multicyclones pour
éliminer les cendres volantes sans laisser pénétrer l’air.
Aussi appelée « distributeur rotatif ».
Gaz de combustion : Gaz produits par la combustion
d’une matière, composés des produits de réaction
(CO2, H2O, NOx, SOx), de vapeur d’eau et de
constituants de l’air non réactifs (N2).
Gazéification : Transformation d’une charge
d’alimentation en gaz combustibles (avec une quantité
négligeable de résidus carbonés). Le gaz produit peut
être utilisé comme combustible.
Gazogène : Système de combustion à la biomasse
entièrement automatisé, alimenté par les produits de
gazéification. Les gazogènes sont pourvus d’un dispositif mécanique d’alimentation en combustible; ce dernier, stocké dans une soute, est acheminé vers la chambre de gazéification garnie de matière réfractaire. Dans
cette dernière, une combustion partielle (habituellement celle de matières carbonées) produit assez de
chaleur pour décomposer le combustible en différents
composants gazeux, eux-mêmes combustibles. Ces gaz
combustibles chauds sont acheminés vers un brûleur à
gaz haute efficacité où leur combustion complète
maintient le transfert de chaleur rayonnante. Certaines
installations ajoutées à une installation existante
combinent des gazogènes à des chaudières au gaz
naturel et au mazout. Habituellement, ces chaudières
classiques sans dispositif de collecte des cendres
volantes n’ont qu’une chambre à combustion relativement petite et exigent un important transfert de
chaleur rayonnante. Alors que certains gazogènes
CHAPITRE 7 : DÉFINITIONS
peuvent brûler des combustibles humides, les petites
unités performantes installées en ajout à des chaudières existantes brûlent habituellement des résidus de
bois sec sous forme de particules. Pour le passage à la
biomasse, l’installation d’un gazogène est souvent
plus intéressante que la conversion d’une chaudière
classique, parce que la combustion directe de la
biomasse peut entraîner une importante baisse de
rendement et de graves problèmes d’encrassement de
la tuyauterie. Malgré les similitudes, dans les grandes
lignes, entre le fonctionnement d’un gazogène jumelé
à une chaudière et celui d’une chaudière multichambre, il y a une distinction fondamentale entre les deux,
qui tient à la proportion de l’air total acheminé dans le
premier étage du dispositif. Dans un gazogène, on en
utilise un volume minimal afin d’éviter la combustion
des matières volatiles, et le pouvoir calorifique des gaz
ainsi produits est suffisamment élevé pour qu’ils puissent être refroidis et transférés par des canalisations
dans une unité distincte où ils sont enflammés et
brûlés de façon à produire une flamme autoentretenue.
Dans une chambre de précombustion, on envoie une
quantité d’air supplémentaire suffisante pour provoquer la combustion partielle des matières volatiles, ce
qui réduit le pouvoir calorifique des gaz produits, de
sorte qu’on doit utiliser un processus de combustion
secondaire pour les brûler à chaud, prenant le relais du
processus mis en route dans la chambre primaire.
Grilles : Surfaces mécaniques supportant le lit de
matières combustibles enflammées, en métal ou en
matières réfractaires. Les grilles sont plates ou inclinées, stationnaires ou mobiles, et présentent habituellement des ouvertures par lesquelles l’air sous le feu est
pulsé vers le haut dans la zone de combustion.
Matières carbonées : Résidus solides de carbone qui
restent après la volatilisation par pyrolyse des matières
volatiles de la biomasse.
Matières lignocellulosiques : Biomasse composée
principalement de cellulose et de lignine; il s’agit
habituellement de l’élément structural des plantes,
produit par photosynthèse.
Matières volatiles : Vapeurs de composés organiques
et gaz libérés par la biomasse chauffée à basse température, ou portion des matières biocombustibles convertie en vapeurs et en gaz au cours de la pyrolyse (tous
les composants autres que des matières carbonées).
Mise en service : Période d’exploitation destinée à
démontrer qu’un nouveau système peut satisfaire aux
spécifications de rendement du contrat d’achat.
Pneumatique : Actionné par de l’air comprimé, ou en
contenant.
Poussières et suie : Particules solides très fines,
habituellement composées de cendres et de carbone
non brûlé, qui sont entraînées par les gaz de combustion et évacuées dans l’atmosphère. C’est habituellement le principal polluant atmosphérique produit par
la combustion de la biomasse.
Pouvoir calorifique inférieur (PCI) : Énergie nette
libérée au cours de l’oxydation d’une unité de masse
de combustible, à l’exclusion de la chaleur requise
pour la vaporisation de l’eau du combustible et de
l’eau produite par la combustion de son hydrogène
combustible. PCI = PCS – 21,998 (H) – 2,444 (W).
Pouvoir calorifique supérieur (PCS) : Énergie potentielle maximale libérée par l’oxydation complète d’une
unité de masse de combustible, y compris l’énergie
thermique récupérée par la condensation et le
refroidissement de tous les produits de combustion.
Étant donné que le PCS varie avec la teneur en
humidité, il faut indiquer cette dernière avec les
valeurs de PCS.
Pyrolyse : Décomposition chimique sous l’action de la
chaleur.
Rapport de réglage : Rapport numérique entre la
valeur la plus élevée et la valeur la plus faible de la
puissance effective du système. On le calcule en
divisant la valeur maximale de sortie du système par la
valeur minimale de sortie à laquelle on peut maintenir
une combustion régulière, contrôlée, à haut rendement
et non polluante. Par exemple, un rapport de réglage
de 4:1 indique que la puissance minimale d’utilisation
est égale au quart de la valeur maximale.
Réfractaire : Se dit d’une matière céramique résistant
aux températures élevées (briques réfractaires), utilisée
pour garnir les chambres de combustion. Elle agit
comme un puits de chaleur en reflétant et rayonnant
la chaleur vers le lit de combustible dont elle provient,
de manière à entretenir la pyrolyse et la combustion.
Remorque (ou réserve) à fond mobile : Remorque
autodéchargeante pourvue d’un plancher à segments
mus par un dispositif hydraulique, déchargeant le
biocombustible par les portes arrière; on peut la
stationner près d’un convoyeur et l’utiliser comme
unité de mesurage. La réserve peut être pourvue d’un
fond mobile pour la récupération du biocombustible.
Rendement de combustion : Rapport de l’énergie
libérée au cours de la combustion à l’énergie chimique
totale disponible du combustible.
Rendement saisonnier : On détermine, pour toute
une saison (ou une année) de chauffage, le rapport
entre l’énergie utile produite et l’énergie théorique du
combustible utilisé.
37
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Réseau de distribution de chaleur : Voir « Chauffage
centralisé ».
Réserve intermédiaire de combustible : Réserve de
combustible de capacité moyenne, suffisante pour
l’alimentation automatique de la chaudière pendant
une période donnée (habituellement un jour ou un
quart de travail).
Résidus d’usine : Composants non commercialisables
du bois et de l’écorce produits sur le site de l’usine au
cours de la transformation des billes en produits
forestiers ordinaires.
Séché à l’air : Se dit d’une matière (habituellement du
bois) qui, exposée à l’air ambiant, a perdu une partie
de son humidité. Les teneurs en humidité qui en
résultent sont habituellement inférieures à 20 % et
peuvent descendre jusqu’à 15 %.
38
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Stoechiométrique : Se dit d’une réaction chimique
dans laquelle les constituants sont dans les mêmes
proportions que dans la formule chimique complète
permettant d’atteindre le résultat. En matière de
systèmes de chauffage à la biomasse, c’est le processus
de conversion du carburant en gaz de combustion.
Taux d’actualisation : Taux d’intérêt reflétant le
rendement financier que les propriétaires d’un système
pourraient obtenir si leurs fonds étaient investis
ailleurs.
Teneur en humidité : Poids de l’eau dans une unité de
masse de biocombustible, habituellement exprimé en
pourcentage du poids total de l’échantillon.
ANNEXE 1 : BIOCOMBUSTIBLES POUR SYSTÈMES DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
ANNEXE 1 :
Biocombustibles pour systèmes de chauffage à la biomasse
A1.1 : Modes de livraison des biocombustibles
Camions à benne
Systèmes à fond
mobile (camions
ou remorques
autodéchargeants)
Un camion à benne (à remorque ou à conteneur) se déchargeant sur le sol, dans une fosse
de réception ou directement dans une fosse sous le niveau du sol peut être utilisé. L’avantage de cette méthode est le très court temps de déchargement et le faible coût du matériel
(des camions polyvalents); ses inconvénients sont l’espace libre requis et les dangers liés au
déchargement (« avalanches » de biocombustible ou renversement du camion dû au gel de
la charge).
Un camion ou une remorque à fond mobile déverse sa charge sur le sol, dans une fosse sous
le niveau du sol ou dans une auge réceptrice. Les avantages sont un débit de déchargement
contrôlable, qu’on peut régler en fonction du débit d’alimentation du système, et la possibilité de laisser la remorque sur place pour l’utiliser comme réserve ou comme compartiment
de mesurage. Ses inconvénients sont l’allongement du temps de déchargement et le coût
d’investissement élevé, car il s’agit d’un système spécialisé.
Chargeuses
Un camion ou une remorque ordinaire, dont les portes arrière s’ouvrent complètement, peut
reculer jusqu’à un quai de déchargement et les vider à l’aide d’une petite chargeuse. Le coût
de cette méthode est relativement faible s’il y a une chargeuse sur place, mais le temps de
déchargement est long, et il faut un opérateur.
Granules
Les caractéristiques d’écoulement améliorées des combustibles conditionnés sous forme de
granules, par exemple, facilitent la livraison. Divers systèmes d’autodéchargement peuvent
êtres utilisés, notamment des camions à déchargement ventral, des camions à vis sans fin,
un convoyeur à courroie ou un convoyeur pneumatique. De plus, il est possible de livrer les
granules dans des sacs, qui sont déchargés à l’aide d’un bras articulé monté sur le camion,
ou à l’aide d’une chargeuse.
A1.2 : Types de biocombustibles
L’énumération ci-dessous ne tient pas compte des déchets agricoles. Elle n’énumère que des exemples de déchets
de bois.
Bois entier, bois
fendu et bois rond
Copeaux d’arbres
entiers (CAE)
Ce type de bois ne convient pas aux systèmes automatiques de manipulation et d’alimentation. Certaines installations agricoles utilisent du bois fendu provenant de boisés voisins.
Dans certaines petites entreprises d’exploitation de bois, on utilise souvent, comme combustible d’appoint, des déchets de coupe qui sont transférés manuellement dans une chaudière
industrielle à grande porte, qui est également alimentée automatiquement en biocombustible.
Les nouveaux modèles de chaudières extérieures intégrées utilisent ce type de combustible.
Un jeu de couteaux rotatifs à action séquentielle produit des copeaux d’arbres entiers, en
déchiquetant des pièces de bois, de façon à obtenir des copeaux de 1/2 à 1 pouce (1,27 à
2,54 cm) de largeur, de 1 à 3 pouces (2,54 à 7,62 cm) de longueur et de 1/4 pouce (0,64 cm)
39
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
d’épaisseur. Les copeaux sont généralement produits à partir de déchets forestiers, comme les
souches, les éclats de coupe, la taille de branches et le débroussaillage en sylviculture. Les
copeaux d’arbres entiers sont directement soufflés dans des semi-remorques qui les livrent aux
clients ou les transportent à des aires centrales d’entreposage. L’industrie forestière produit
aussi des copeaux d’arbres entiers sur place pour faciliter la manipulation des déchets de
traitement. Les copeaux d’arbres entiers sont constitués d’un mélange de
bois, d’écorce, de brindilles et de feuilles.
Habituellement, les copeaux d’arbres entiers provenant de l’exploitation
forestière sont un biocombustible homogène de grande qualité. Par
contre, s’ils sont produits à partir de bois traité, leur qualité peut varier
(risque de forte teneur en cendres et de faible teneur en énergie). Ils ont
souvent une teneur en humidité (TH) relativement élevée (40 à 55 %), et
peuvent contenir beaucoup d’impuretés, par exemple, s’ils proviennent
de souches et branchages traînés jusqu’à une aire centrale de traitement. Biocombustibles : copeaux de bois
Les principaux problèmes observés sont notamment une forte proportion
de grosses pièces (éclats, brindilles, etc.) qui limitent l’écoulement et
bloquent les vis sans fin, ou une humidité excessive (et la présence de
masses gelées en blocs) due à l’accumulation de glace et de neige dans les
copeaux. Il peut aussi y avoir des problèmes de congélation et d’agglomération pendant l’entreposage. Il est possible d’assurer la qualité des
copeaux en recourant à de bonnes pratiques d’exploitation et d’entretien
pour la collecte, le déchiquetage, l’entreposage et la livraison.
40
Déchets de
bois broyés
Biocombustibles : résidus forestiers
Un broyeur (déchiqueteur, bol de broyage, etc.) utilise des marteaux
rotatifs et des enclumes stationnaires pour écraser, broyer et déchiqueter
en petits fragments de grosses pièces de biomasse. Les particules ainsi
produites mesurent moins de 3 pouces (7,62 cm).
Les matières brutes broyées sont notamment des résidus d’écorceuse, des
débris de billes et d’aires de tri, des déchets de coupe et de débroussaillage (buissons, souches, etc.), des déchets municipaux (buissons, feuilles,
branches), des emballages industriels (palettes, boîtes, caisses), ainsi que
des déchets de bois de construction ou de démolition. Habituellement, le
Biocombustibles : écorce et sciure
bois propre est déchiqueté et les matières sales de peu de valeur sont
broyées. Les déchets de bois broyés des scieries sont souvent constitués de de bois
sciure de bois, de planures et de particules fines mélangées à de l’écorce
et à des déchets de coupe broyés, alors que ceux des salles de préparation
du bois des usines de pâtes à papier peuvent contenir de la boue de
clarificateur.
En général, il est plus difficile de manipuler les déchets de bois broyés
que les copeaux d’arbres entiers, parce qu’ils sont plus fibreux, qu’ils ont
une plus faible densité apparente et que leur granulométrie est moins
homogène. Leur teneur en humidité est habituellement élevée et leur
teneur en cendres peut être significative (de 2 à 3 % jusqu’à 20 %). Étant Biocombustibles : déchets de bois
donné que la qualité et les constituants des mélanges des déchets de bois
broyés peuvent varier considérablement, il est important que leurs
spécifications soient clairement énoncées dans les contrats d’approvisionnement.
Particules
Cette catégorie générale couvre une grande variété de particules de biomasse de petit
diamètre, soit des sous-produits ou des résidus d’exploitation de traitements communs (sciure
de ponçage, sciure de bois, planures, poussières de copeaux, etc.), soit des résidus agricoles
(balle de riz, résidus de tamisage de céréales, noyaux et écales de fruits, résidus de café, etc.).
La taille des particules peut donc être comprise entre celle des poussières et celle des noyaux
de pêche, leur teneur en humidité va de très faible (2 à 3 %) à très forte (55 à 60 %) et leur
teneur en cendres, de très faible (0,3 à 0,5 %) à relativement élevée (7 à 20 %). Donc, certaines
particules sont des biocombustibles de choix qui peuvent être brûlés en suspension avec des
caractéristiques de flamme et de rendement semblables à celle du mazout, alors que d’autres
ANNEXE 1 : BIOCOMBUSTIBLES POUR SYSTÈMES DE CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
sont des combustibles médiocres qui ont besoin de chaudières spéciales à cause de leur forte
teneur en humidité et/ou en cendres. Les particules combustibles très sèches peuvent
entraîner des concentrations de poussières présentant un danger d’incendie ou d’explosion.
Produits de
biomasse
conditionnés
Les granules, habituellement de 1/4 à 5/8 pouce (0,64 à 1,59 cm) de
diamètre par 3/8 pouce à 1 pouce 1/4 (0,95 à 3,18 cm) de longueur, sont le
produit conditionné de la biomasse la plus commune. Elles proviennent
du traitement du bois, de l’écorce, de la paille, du papier, des feuilles et
d’autres types de biomasse. Leur teneur en humidité est habituellement
inférieure à 8 %, avec une teneur en cendres dépendant de leur matière
d’origine. Les granules s’écoulent bien et des vis sans fin de petit diamètre
suffisent pour les transférer. Leur faible teneur en humidité convient aux
dispositifs d’allumage électrique des systèmes à démarrage automatique.
Les cubes (1 po 1/2 x 1 po 1/2 x 3 à 5 po) [3,81 x 3,81 x 7,62 à 12,70 cm]
et les briquettes (1 po 1/2 à 4 po de diamètre x 1/2 à 3 po de longueur)
Biocombustibles : granules de bois
[3,81 à 10,16 cm de diamètre x 1,27 à 7,62 cm de longueur] de
composition semblable, mais de plus grande taille, sont moins communs.
À cause des opérations de séchage, de broyage et de compression à grande densité nécessaires
pour ces produits, le prix en est élevé.
Il y a d’autres catégories de produits, par exemple, les balles. Habituellement, on recueille les
résidus agricoles des champs (paille, foin, cannes de maïs, tiges de tournesol ou de soja, etc.)
séchés sur place et les comprime en grosses balles carrées ou rondes, ou en petites balles
rectangulaires ordinaires. Certains modèles de chaudières sont pourvus de dispositifs manuels
ou automatiques d’alimentation qui prennent des balles entières ou les défont
progressivement.
Les avantages des produits de biomasse sont l’homogénéité des dimensions, de l’énergie, ainsi
que des teneurs en humidité et en cendres; leur principal inconvénient est le coût élevé.
A1.3 : Comparaison des caractéristiques énergétiques
des biocombustibles
Type de biocombustible
Teneur
en humidité
Teneur
en cendres
Teneur
en combustible
Pouvoir calorifique
supérieur (PCS)
Rendement
de l’appareil
Énergie
produite
% en
poids humide
% en
poids sec
kg de combustible
sec exempt de
cendres par kg
de combustible,
dans ses conditions
d’utilisation
MJ par kg
de combustible
sec exempt
de cendres
% calculé
selon le PCS
du combustible
MJ par kg de
combustible,
dans ses
conditions
d’utilisation
Copeaux d’arbres entiers
(bois vert, bois mou)
50
1,2
0,494
20,9
62
6,4
Fragments de bois
(bois dur séché à l’air)
20
0,8
0,749
19,6
73
11,4
Sciure de bois /
planures de bois
(bois dur séché au four)
8
0,5
0,915
19,5
76
13,6
Paille
(séchée à l’air)
15
6,2
0,797
19,4
74
11,4
Granules
7
1,0
0,921
20,7
76
14,5
41
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
A1.4 : Catégories de biocombustibles et leurs coûts
Déchets
(coûts négatifs)
Résidus
(coûts nuls)
Sous-produits
(faibles coûts)
Biomasse cultivée
(coûts moyens)
Produits
conditionnés de
biomasse
(coûts élevés)
42
Les déchets peuvent être une source d’approvisionnement très économique en biocombustible. De nombreuses matières classées comme des déchets sont rejetées dans des
décharges contrôlées contre redevance, par exemple, le bois des déchets urbains solides, les
débris de démolition, les résidus de construction et même les débris de billes et des aires de
tri. Dans les régions aménagées où les redevances sont élevées, il arrive souvent que les coûts
de leur utilisation comme biocombustible (tri/collecte, manipulation/préparation et
livraison) ne dépassent pas ceux de leur élimination en décharge. En faisant l’économie des
frais d’élimination, les entreprises qui brûlent leurs propres déchets peuvent bénéficier de
coûts négatifs.
Les résidus sont une source de biocombustible gratuite et facilement disponible. C’est le cas,
par exemple, des résidus d’écorce des petites scieries où il n’y a pas de procédures de coûts
d’élimination et pour lesquels il n’existe pas de débouchés. Le producteur est souvent
content qu’un utilisateur de biomasse vienne le débarrasser gratuitement de ces résidus.
Pour l’utilisateur, les coûts d’approvisionnement sont minimes, car il n’a que le transport à
payer. Il y a une autre catégorie de résidus, ceux qui sont disponibles gratuitement, mais qui
nécessitent, en plus du transport, une certaine préparation. C’est le cas des résidus agricoles
(paille, cannes de maïs) et des souches et branchages de défrichage des terres forestières.
Même si le propriétaire ne demande rien, il faut prévoir des frais pour la collecte, la
préparation, la manutention et la livraison des résidus.
Les sous-produits sont des biocombustibles facilement disponibles qui nécessitent
habituellement peu de préparation, et dont les autres utilisations ont peu de valeur, ce qui
explique le faible coût demandé par le fournisseur. Il arrive que le coût du produit inclue la
livraison. C’est le cas, par exemple, de la sciure de bois et des planures des petites scieries
éloignées des usines de transformation du bois.
Certaines matières brutes subissent des traitements spéciaux destinés à améliorer leurs
propriétés combustibles, notamment celles qui sont récoltées et celles qui sont cultivées
comme combustibles. Le principal type des matières du premier groupe sont les copeaux
d’arbres de boisés existants. Il est fréquent qu’on récolte et déchiquette des arbres de peu de
valeur pour qu’ils servent de combustible. Même si ces opérations peuvent présenter des
avantages secondaires, par exemple, pour la plantation d’essences de plus grande valeur, le
principal but de ces opérations est la production de combustible. On retrouve aussi dans ce
groupe des plantes naturelles vivaces comme les plantes des marais et les quenouilles. Dans
les matières du second groupe, on trouve des plantes spécialement cultivées entretenues,
récoltées et traitées pour la production de biocombustibles, par exemple, des plantations
hybrides de peupliers et de saules, ainsi que des cultures de sorgho, de panic raide et d’herbe
à éléphant.
Les produits conditionnés de biomasse sont les plus coûteux; leur prix dépasse souvent celui
des combustibles fossiles en terme d’énergie fournie, mais les plus faibles coûts d’investissement et d’exploitation des installations de chauffage à la biomasse rendent parfois leur
utilisation rentable dans certains créneaux, compte tenu d’autres facteurs comme la sécurité,
des considérations esthétiques, etc. Les granules et les briquettes, des produits combustibles
comprimés, sont les principaux types de biocombustibles de cette catégorie, qui inclut aussi
les épis et les granules de maïs.
A N N E X E 2 : L E S D I F F É R E N T S R E N D E M E N T S D ’ U N E I N S TA L L AT I O N
ANNEXE 2 :
Les différents rendements d’une installation
A2.1 : Rendement de combustion
Le rendement de combustion ne mesure que le degré de combustion du combustible, dans la chambre de combustion. Si la combustion est incomplète, une partie de l’énergie disponible est perdue, et des matières non brûlées sont
libérées sous forme de polluants nocifs ou restent dans le système à l’état de matières carbonées. Pour une combustion complète, il faut une température suffisamment élevée, un temps suffisant pour le parachèvement des réactions
d’oxydation et une turbulence suffisante de l’air pour alimenter adéquatement le combustible en oxygène. Avec une
conception et une exploitation efficaces de la chambre de combustion, on peut satisfaire à ces exigences. Normalement, les chaudières à biomasse sont caractérisées par un bon rendement de combustion, avec peu de pertes dues à
une combustion incomplète. Les vendeurs et les fabricants font souvent référence au rendement de combustion, qui
est le paramètre le plus important pour la mesure du rendement d’ensemble d’un appareil, mais ils le confondent
fréquemment avec ce dernier (voir ci-dessous).
A2.2 : Rendement de l’appareil
Le rendement de l’appareil ou le rendement en régime permanent est relativement facile à mesurer étant donné
qu’il s’agit de comparer, dans un système qui fonctionne à régime constant, l’énergie thermique produite au niveau
de l’échangeur de chaleur (l’énergie transférée au caloporteur) à la valeur thermique plus élevée de l’apport en
combustible. Les facteurs influant sur le rendement en régime permanent sont : le rendement de combustion,
l’excès d’air, les teneurs en cendres et en humidité du combustible, la température de la cheminée et les pertes par
rayonnement. Les teneurs en cendres et en humidité du combustible sont des variables de fonctionnement qui
peuvent avoir un impact sur le rendement. Si vous comparez des valeurs de rendement avancées par les fournisseurs, assurez-vous que les types de biocombustible utilisés pour les tests et leurs teneurs en humidité sont
également comparables à ceux que vous utiliserez.
Excès d’air
En théorie, une quantité spécifique d’air est nécessaire afin de fournir l’oxygène requis pour la
combustion complète d’une masse donnée de biocombustible.
Tout air en excès cause une perte car, pour le porter à la température des gaz de cheminée
évacués, on consomme de l’énergie. En pratique, le mélange d’air et de combustible n’est
jamais parfait, et il faut maintenir un certain excès d’air pour assurer une combustion
complète. Toutefois, plus cet excès est faible sans perte de rendement de combustion, meilleur
est le rendement de l’appareil.
Teneur en cendres
L’évacuation des cendres chaudes cause une petite perte thermique.
Teneur en humidité L’humidité du combustible entraîne une perte significative du rendement de l’appareil.
L’échangeur de chaleur ne peut récupérer l’énergie dépensée pour vaporiser l’eau contenue
dans le combustible (à laquelle s’ajoute l’eau produite par l’oxydation de l’hydrogène du
combustible) et pour la porter à la température des gaz de cheminée.
Température de
la cheminée
L’énergie thermique libérée par la combustion du biocombustible est transférée directement
par rayonnement ou par les gaz de cheminée aux surfaces de l’échangeur de chaleur. Toute la
chaleur qui n’est pas extraite par l’échangeur de chaleur est perdue par la cheminée. Donc, plus
la température des gaz de combustion est basse, plus la perte de chaleur est faible. Toutefois,
43
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
une température de cheminée trop basse peut entraîner la condensation de l’humidité des gaz
de cheminée et causer des problèmes de corrosion ou de blocage par la glace, ou abaisser le
tirage à des valeurs insuffisantes dans les systèmes à tirage naturel. On règle la température de
la cheminée par une conception efficace du système et par des commandes optimisées pour le
système. Avec le temps, il se dépose des cendres ou de la suie sur les surfaces de l’échangeur de
chaleur, ce qui réduit l’efficacité du transfert de chaleur et augmente la température de la
cheminée (et diminue le rendement). Il faut nettoyer ces surfaces, à la main ou à l’aide d’un
purgeur de suie, afin de rétablir les conditions de rendement élevé de l’échangeur de chaleur.
Souvent, un programme de surveillance de la température de la cheminée est utilisé pour
optimiser la fréquence des opérations de nettoyage.
Pertes par
rayonnement
Les pertes par rayonnement de la chaudière, de l’échangeur de chaleur, de la cheminée,
et des convoyeurs et des compartiments à cendres peuvent entraîner des pertes de rendement. Si l’installation de chauffage à la biomasse est située dans un bâtiment chauffé, la
chaleur rayonnée n’est pas perdue. Habituellement, ce paramètre n’est pas mesuré par les
essais de rendement en régime permanent.
A2.3 : Rendement saisonnier
Le rendement saisonnier est le paramètre qui permet de déterminer de façon pratique pour l’utilisateur le
rendement d’un système. Il représente le rapport entre, d’une part, l’énergie utile totale réellement fournie à la
charge énergétique pendant toute une saison de fonctionnement et, d’autre part, l’énergie potentielle totale
du combustible brûlé pendant toute cette période. De nombreux facteurs qui influent sur le rendement
saisonnier ne dépendent pas du rendement du système ou des appareils comme tels, notamment l’emplacement de la chaudière, la qualité et la variabilité du biocombustible, l’efficacité de l’isolant installé sur le réseau
de distribution de chaleur, la fréquence des cycles de charges énergétiques fortes et basses du système, etc.
C’est pourquoi le rendement saisonnier dépend d’un lieu et d’une installation donnés, et il peut varier
considérablement même entre des installations dotées de modèles identiques de chaudières à la biomasse.
44
A N N E X E 3 : É VA L U AT I O N E T A N A LY S E D E S C O Û T S
ANNEXE 3 :
Évaluation et analyse des coûts
A3.1 Exemple d’étude
financière
fondations, un échangeur de chaleur eau air pour la
maison du propriétaire et les commandes du système.
Les Industries ABC construisent un nouvel entrepôt et
de nouveaux bureaux (800 m2) sur un terrain adjacent
à la résidence du propriétaire. Selon le climat de la
région, la charge énergétique de pointe du bâtiment
est de 105 W/m2. Le propriétaire a demandé des prix à
un distributeur de chaudières au mazout et à un
fournisseur de systèmes de chauffage à la biomasse.
Dans le premier cas, on doit installer la chaudière au
mazout (d’une puissance de 150 kW) dans un coin de
l’entrepôt et, dans le second, on doit installer la
chaudière à biomasse (d’une puissance de 160 kW)
dans un hangar recouvert de tôle d’acier ondulée, situé
à côté d’une plateforme couverte servant à l’entreposage du biocombustible. Pour le chauffage de
l’entrepôt et des bureaux, l’installation à la biomasse
doit utiliser un réseau de distribution d’eau chaude
comportant une boucle pour le chauffage de la
résidence du propriétaire, actuellement chauffée par
une chaudière au mazout (qui sera conservée comme
système de secours pour la résidence). Sauf pour cette
dernière, dans un cas comme dans l’autre, aucun autre
système de secours ou de pointe n’est prévu.
On n’a pas inclus dans la comparaison le réseau de
distribution et le système d’échange de chaleur pour
l’entrepôt et le bureau, parce qu’ils sont les mêmes
pour les deux options.
L’offre pour le système de chauffage au mazout, de
19 000 $, inclut tous les coûts des travaux de
conception, d’ingénierie et d’installation, le brûleur,
la chaudière, la cheminée, le réservoir d’entreposage
du mazout, les pompes et la tuyauterie (jusqu’au
réseau de distribution de chaleur des bâtiments),
ainsi que les commandes du système.
L’offre pour le système de chauffage à la biomasse est
de 72 000 $. Elle inclut tous les travaux de conception,
d’ingénierie et d’installation, la chambre de
combustion, la chaudière, la cheminée avec un système
de nettoyage, les pompes et la tuyauterie (jusqu’au
réseau de distribution de chaleur des bâtiments), les
ventilateurs et les moteurs, le système d’alimentation
en biocombustible, la réserve intermédiaire de biocombustible, la zone d’entreposage à long terme du
biocombustible (une aire couverte à plancher de béton),
un hangar revêtu de tôle d’acier (10 x 5 m) et ses
Actuellement, le propriétaire doit payer environ 530 $
par année (1000 L de mazout à 0,53 $/L) pour le
chauffage de sa maison. Selon l’évaluation pour la
chaudière au mazout, les besoins d’ABC sont d’environ
30 700 L pour le chauffage de l’entrepôt et des
bureaux. De plus, on estime à 300 $/année les coûts de
l’électricité pour les ventilateurs et les pompes et, si on
exclut le coût du mazout, il est probable que les frais
annuels d’exploitation et d’entretien du système au
mazout n’atteindront qu’environ 5 % du coût d’investissement. Par ailleurs, selon le fournisseur du
chauffage à la biomasse, ABC n’aura besoin, chaque
année, que d’environ 165 tonnes de déchets d’usine
pour chauffer tous les bâtiments, et d’environ 400 $
d’électricité pour les ventilateurs et les pompes. En
outre, pour les frais annuels d’exploitation et d’entretien, qui incluent le remplissage quotidien de la
réserve de biocombustible de capacité intermédiaire et
des opérations régulières de collecte et d’élimination
des cendres (qu’on doit épandre dans des jardins du
voisinage), on prévoit une dépense annuelle égale à
environ 10 % du coût d’investissement. Le propriétaire
s’attend à ce qu’il n’y ait pas de coûts supplémentaires
pour la plus grande partie de la main-d’œuvre requise.
Les installations du propriétaire sont situées à environ
10 km d’une petite scierie produisant de grandes quantités de déchets de bois. Actuellement, une partie de
ces déchets sert au chauffage des bâtiments de la
scierie, mais la plus grande partie sont déchiquetés
et éliminés dans une décharge locale au coût de
15 $/tonne. Le propriétaire de la scierie consent à
approvisionner ABC à long terme en résidus d’usine
déchiquetés au prix de 8 $/tonne.
45
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
A3.2 Détermination des coûts
d’investissement et des frais annuels
Comme il a été expliqué au chapitre 5, la première étape de la comparaison des deux systèmes consiste à
calculer les coûts totaux, comme dans le tableau ci-dessous, qui indique les coûts d’investissement et annuels
des deux options. Est présentée à la fin de cette annexe une liste de vérification détaillée qui permet à
l’acheteur d’établir facilement les coûts, même s’il n’est pas familier avec ces systèmes.
Chauffage à la
biomasse
Chaudières
au mazout
800
200
72 000
19 000
7 200
1 900
80 000
21 100
8 000
1 055
1 320
—
—
16 800
400
300
9 720
18 155
COÛTS D’INVESTISSEMENT, en dollars
a) Étude de faisabilité (pour l’acheteur)
b) Coût total du système installé
c) Imprévus (10 %)
Total
FRAIS ANNUELS, en dollars
d) Exploitation et entretien
e) Énergie
Biomasse
Mazout
Électricité
Frais annuels totaux
a) L’étude de faisabilité pour la biomasse est plus coûteuse que celle du système au mazout, étant donné qu’il faut
plus de temps pour les recherches sur l’approvisionnement en combustible, etc.
e) Biomasse : 165 tonnes à 8 $/tonne
Mazout : 530 $ + (30 700 L x 0,53 $), y compris le coût du mazout servant au chauffage de la maison.
Selon le tableau ci-dessus, le coût d’investissement d’un système au mazout est inférieur d’environ 75 % à celui
d’un système à la biomasse. En revanche, son coût annuel d’utilisation est d’environ 90 % supérieur à celui d’une
installation de chauffage à la biomasse. Une analyse du coût global du projet sur sa durée de vie pourrait montrer
que l’installation de chauffage à la biomasse est plus avantageuse que celle au mazout. Le calcul de la valeur
actualisée nette des surcoûts du projet pourrait donner une valeur positive.
A3.3 Analyse des coûts globaux
Pour répondre à ces questions, le propriétaire a commandé une étude sur la durée de vie des systèmes à un
consultant en ingénierie de la région. Selon cette étude,
avec un versement initial de 5 000 $, le propriétaire peut
obtenir un prêt de 10 ans à un taux de 6 % pour une
installation de chauffage à la biomasse.
Le consultant a recommandé un taux d’actualisation de
8 % sur une durée de vie de 20 ans. Selon son étude, la
VAN est de 29 000$. En d’autres termes, l’approche du
cycle de vie montre qu’un chauffage à la biomasse rend
possible, à long terme, des économies considérables qui
compensent rapidement le coût d’investissement mais,
si le propriétaire ne compare que les coûts d’investissement, il arrivera à une conclusion différente.
46
Cette étude ne tient compte ni des programmes
gouvernementaux en vigueur, ni des incidences fiscales
de l’installation d’un système de chauffage à la
biomasse, qui peuvent venir en supplément (mais non
en déduction) des avantages économiques du système
de chauffage à la biomasse par rapport à celui du
système au mazout.
Pour la préparation d’une évaluation financière d’un
projet de chauffage à la biomasse, voir RETScreenMC
(chapitre 6).
ÉTUDES DE CAS
ÉTUDES DE CAS
1 Opeongo Forestry
Services
Opeongo Forestry Services, de Renfrew (Ontario),
produit du bois d’œuvre de qualité séché au four pour
des utilisations spéciales. Cette compagnie exploite
un système de déshumidificateurs électriques dont
le chauffage de pointe était jusque là assuré par une
chaudière à alimentation manuelle brûlant du bois de
dosse (les premières planches de sciage qui conservent
l’écorce du tronc). Afin de réduire le temps de maind’œuvre et de brûler une plus grande quantité de
résidus de bois en excès, on a installé, en 1997, une
chaudière à eau chaude alimentée en biomasse par
une vis sans fin et reliée à un réseau de distribution
de chaleur. Ce système alimente maintenant deux
séchoirs, en plus de chauffer la scierie et le hangar
d’entreposage de bois d’œuvre.
Charge énergétique
Le système doit maintenir à 35 °C la température de
deux séchoirs de bois d’œuvre d’une capacité de
40 000 pieds-planches, avec des charges de pointe
d’environ 73 kW. Pour le chauffage de la scierie et du
hangar d’entreposage de bois d’œuvre, la charge
saisonnière de pointe est d’environ 59 kW.
Approvisionnement
en biocombustible
L’exploitation de la scierie produit environ 1 500
tonnes de déchets de bois par année, dont le coût
d’élimination est estimé à 17 $/tonne. Chaque année,
on utilise comme biocombustible entre 200 et 300
tonnes de copeaux de bois de dosse (bois de pin et bois
dur de diverses essences). La teneur en humidité (TH)
du combustible varie selon la saison, mais on l’estime
à environ 50 % en moyenne.
Description du système
Le système de combustion a été conçu et fabriqué par
Grove Wood Heating, de l’Île-du-Prince-Édouard. Sa
puissance nominale est de 146 kW, avec une TH du
combustible de 20 à 30 %, et on estime sa puissance
moyenne d’exploitation à 103 kW avec une TH de
50 %.
Les copeaux de bois de la réserve intermédiaire sont
transférés par une vis sans fin dans une chambre de
combustion primaire à grille fixe. L’air pulsé sous le feu
assure la combustion des matières carbonées, qui
maintient les fortes températures nécessaires pour
transformer en gaz le biocombustible entrant. Les gaz
enflammés passent par un conduit à revêtement réfractaire dans une chambre de combustion secondaire
dont la température de l’air est réglée par un registre
thermostaté. Au besoin, on peut alimenter manuellement la chambre secondaire en particules de bois.
On récupère la chaleur par un circuit d’eau dans la
partie supérieure de la chambre de combustion
primaire et à l’aide d’une chaudière à tubes de fumée
située au-dessus de la chambre de combustion secondaire. La tuyauterie isolée transfère l’eau chaude des
échangeurs de chaleur aux séchoirs et aux hangars
d’entreposage, alors qu’un circuit au glycol chauffe le
plancher de béton de la scierie.
Rentabilité
Le coût d’investissement pour le système de chauffage
à la biomasse était d’environ 41 200 $, dont 21 000
pour le matériel de chauffage à la biomasse, 5 000 pour
le bâtiment et 5 500 pour le matériel auxiliaire, et
9 700 pour l’acquisition, le transport et l’installation.
Pour une chaudière au mazout comparable, on évaluait
le coût d’investissement à 19 100 $.
Pour un besoin énergétique annuel de 812 MWh, on
réalise une économie d’environ 28 000 $ par année au
chapitre de l’approvisionnement en combustible (pour
un prix du mazout de 30 cents le litre), et d’environ
2 000 $ à celui des frais d’élimination des résidus
(estimés à 10 $/tonne à cause des opérations de
déchiquetage et de manipulation requises).
47
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
Dans ces conditions, compte tenu du coût plus élevé
du système de combustion à la biomasse, le seuil de
rentabilité est atteint en moins d’un an.
Sommaire
Ce système s’est avéré très avantageux à cause du faible
coût d’investissement, d’une forte demande de chaleur
pendant toute l’année pour l’alimentation d’un procédé, ainsi que du coût négatif de l’approvisionnement
en biocombustible, disponible sur place.
2 Serre de Five Elms
À Memramcook (Nouveau-Brunswick), Five Elms
exploite une serre de 1 000 m2 depuis environ 10 ans.
Elle sert actuellement à la culture hydroponique de
tomates pendant toute l’année. Pour chauffer cette
installation recouverte d’une double feuille de
plastique, on brûlait environ 65 000 litres de propane
par année. En 1994, on a installé un système de
chauffage au bois de 146 kW de Grove Wood Heating
(Île-du-Prince-Édouard), afin de profiter de la biomasse
disponible sur place.
Charge énergétique
Plus de 90 % de la charge énergétique requise pour
maintenir la température de la serre à 18 °C est fournie
par la biomasse, et on n’utilise le propane que comme
chauffage d’appoint pendant la période la plus froide
de l’année.
Approvisionnement
en biocombustible
48
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
taire, alimentée en air pulsé par dessous. La chaudière
peut fonctionner à plein régime ou en mode d’attente
en réponse aux signaux d’un aquastat (thermostat
réglant la température de l’eau). Les gaz enflammés
passent par un conduit à revêtement réfractaire dans la
chambre de combustion secondaire, équipée d’une
porte pour le chargement manuel de biocombustibles
de plus grande dimension comme des particules, du
carton ondulé, etc.
Une chaudière à eau chaude montée sur toute la
longueur de la partie supérieure de la chambre de
combustion secondaire extrait la chaleur des gaz
brûlés, qui sont évacués par une cheminée isolée reliée
à l’unité. L’eau chaude est pompée dans la serre par un
réseau de canalisations et diffuse sa chaleur par
rayonnement.
L’enlèvement manuel des cendres, une ou deux fois
par jour selon la saison, demande habituellement
environ une demi-heure.
Rentabilité
Les coûts totaux du système à la biomasse, y compris
ceux du nouveau bâtiment de la chaudière et du réseau
de distribution d’eau chaude, étaient d’environ
85 000 $. Compte tenu de coûts d’entretien estimés à
500 $ et des coûts de biocombustible estimés à environ
6 000 $, les économies nettes annuelles réalisées par le
remplacement du propane sont de 16 500 $ et permettent d’obtenir un remboursement du surcoût en un
peu plus de cinq ans.
Sommaire
Ce système utilise des résidus de bois mou d’usines de
la région, soit de la sciure de bois ou des déchets de
bois traités au broyeur à marteaux, d’une teneur en
humidité habituellement comprise entre 20 et 30 %,
mais atteignant à l’occasion 45 %. Pour l’approvisionnement en biocombustible, qui se fait selon les
besoins, on utilise un camion à benne d’une capacité
de 18 m3 (soit environ trois tonnes de bois en poids
sec). Les résidus sont déchargés sur le plancher de
béton du bâtiment d’entreposage, empilés et transférés
à l’aide d’une chargeuse. Une charge de camion dure
environ quatre jours en hiver, sept jours au printemps
ou à l’automne, et jusqu’à deux semaines en été. On
remplit la réserve intermédiaire de la chaudière jusqu’à
trois fois par jour pendant les périodes de charge de
pointe.
Le succès de l’installation de ce système est dû à un
coût d’investissement relativement faible, à des coûts
très faibles de la biomasse et à l’élimination des coûts
élevés de combustible fossile.
Description du système
Charge énergétique
Une vis sans fin transfère automatiquement le biocombustible de la réserve intermédiaire à la grille fixe de la
chambre de combustion primaire à revêtement réfrac-
Ce système chauffe et alimente en eau chaude
151 bâtiments; la charge de pointe estimée est de
2,4 MWh. En 1997, il a fourni 8 600 MWh, dont
3 Ouje Bougoumou :
Exemple d’installation
en région éloignée
En 1992, la nation crie Ouje Bougoumou a décidé
d’installer une centrale à biomasse pour chauffer les
bâtiments de cette nouvelle communauté autonome
du nord du Québec. Ce système, conçu et fourni par
KMW Energy (Ontario), est situé dans une chaufferie
centrale. Il chauffe et alimente en eau chaude tous les
bâtiments de l’agglomération.
ÉTUDES DE CAS
6 200 avec des biocombustibles et 2 400 avec du
mazout. La température du réseau de distribution d’eau
chaude est variable (en fonction de la température
extérieure), jusqu’à une température maximale
nominale de 90 °C.
Approvisionnement
en combustible
Un camion de la communauté alimente le système en
résidus de bois provenant d’une scierie de la région.
Ce combustible qui, sans ce débouché, devrait être
éliminé en décharge, est de la sciure de bois d’une
teneur en humidité moyenne d’environ 40 à 50 %.
Description du système
Le combustible est déchargé dans une fosse. Une vis
sans fin alimente une trémie doseuse reliée à la chambre de combustion. Une grille à étages à mouvement
alternatif élimine automatiquement les cendres. Une
alimentation en air par le haut et par le bas assurent
une combustion complète à haut rendement. Un
multicyclone élimine les poussières et la suie des gaz
de cheminée afin de réduire au minimum les rejets
dans l’atmosphère. La chaleur est récupérée dans une
chaudière à tubes de fumée située au-dessus de la
chambre de combustion, dont la production d’énergie
est réglée automatiquement en fonction des besoins
thermiques du bâtiment. Dans la chaufferie, a été
installé une chaudière au mazout et un groupe électrogène de secours.
Rentabilité
À six dollars la tonne, le coût annuel de la sciure de
bois est de 18 000 $, et le coût moyen facturé tous les
deux mois aux résidants est de 192 $ (chauffage et eau
chaude), soit moins de la moitié de celui d’un système
à l’électricité équivalent. Selon les statistiques de 1997,
la biomasse, qui fournissait 72 % de l’énergie de la
centrale, ne représentait que 10,5 % des coûts totaux
en combustible.
Sommaire
Le grand succès de ce système communautaire est dû à
l’utilisation, comme combustible, de déchets de biomasse locaux bon marché, ainsi qu’au coût relativement élevé du mazout dans cette agglomération
éloignée. Il tient aussi à d’autres avantages : création
d’emplois dans la région, utilisation des déchets et
réduction des rejets de gaz à effet de serre dans l’environnement. De plus, ce système contribue à donner
aux habitants de cette communauté un sentiment
d’autonomie sur le plan énergétique.
4 École élémentaire
de Digby
En 1988, a été installé un système de chauffage à la
biomasse pour le chauffage des bâtiments de la
nouvelle école élémentaire de Digby (Nouvelle-Écosse).
Ce système de 400 kW a été conçu et fourni par KMW
Energy (Ontario).
Charge énergétique
L’unité à biocombustible fournit son énergie thermique par un réseau de distribution d’eau chaude
pouvant être réglé entre 77 et 88 °C. Pendant la partie
la plus froide de l’hiver, cette unité est utilisée avec
une chaudière de secours au mazout de capacité
équivalente, qui sert aussi au cours des périodes de
transition, lorsque les besoins thermiques sont faibles.
Approvisionnement en
biocombustible
Les copeaux d’arbres entiers (bois dur et bois mou)
sont achetés à une entreprise de déchiquetage de la
région. Ce combustible, d’une teneur en humidité
d’environ 45 %, est déchargé directement par des
camions à benne dans une réserve d’une capacité de
14 tonnes.
Description du système
Les copeaux sont soutirés de la réserve par des racleurs
hydrauliques qui les acheminent dans une auge à vis
sans fin, puis une auge inclinée les transfère dans une
trémie doseuse à fond mobile. Le fonctionnement de
ce système d’alimentation est réglé par les signaux de
niveaux bas et élevé qui proviennent de capteurs
placés dans la trémie doseuse. Une vis sans fin d’alimentation par le bas pousse le biocombustible dans
la chambre de combustion par le centre d’une grille
stationnaire, à travers laquelle l’air est pulsé pour
la combustion primaire. Ce système comporte deux
régimes optimisés respectivement pour les fortes et les
faibles charges thermiques, à cycles minutés
d’alimentation en biocombustible.
On récupère la chaleur des gaz de combustion dans
une chaudière horizontale à tubes de fumée. Un multicyclone recueille les cendres volantes, qui passent par
une écluse rotative et tombent dans un fût à cendres.
Un ventilateur de tirage induit évacue les gaz brûlés
par la cheminée centrale.
Environ une fois par semaine, les cendres poussées par
raclage manuel dans une goulotte d’évacuation sont
transférées dans le fût à cendres par une vis sans fin.
Dans la mesure du possible, on les utilise comme
49
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
engrais sur la pelouse. Les tubes de la chaudière sont
nettoyés une fois par an, et l’opération demande
environ une demi-journée.
Rentabilité
Le coût d’investissement net du système complet (son
surcoût par rapport à un système classique) est
d’environ 195 000 $ (en dollars de 1999). Actuellement,
le prix des copeaux de bois vert livrés est passé à 30 $ la
tonne, alors que le mazout, qui coûte de 0,25 à 0,30 $
le litre, est relativement bon marché. Les autres frais
d’exploitation sont faibles, étant donné que le système
est entièrement automatique.
50
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
Sommaire
Pour le chauffage de cet établissement, il a été retenu,
plutôt qu’un système semi-automatique, un système
entièrement automatique à coût d’investissement
beaucoup plus élevé, mais dont les frais d’exploitation
sont plus faibles. Ce système est utilisé sans problèmes
depuis plus de 10 ans, même si, dans des conditions de
faible charge thermique, l’utilisation du mazout plus
coûteux est favorisée par son prix actuel relativement
bas et par les faibles besoins en main-d’œuvre des
systèmes classiques.
I N F O R M AT I O N S S U P P L É M E N TA I R E S
INFORMATIONS SUPPLÉMENTAIRES
Pour obtenir des exemplaires supplémentaires de
cette publication, s’adresser à :
Ressources naturelles Canada (RNCan)
Direction des ressources énergétiques
Division de l’énergie renouvelable et électrique
580, rue Booth, 17e étage
Ottawa (Ontario)
K1A 0E4
Fax : (613) 995-0087
RNCan diffuse aussi les publications suivantes :
Le guide du chauffage au bois résidentiel
Une introduction au chauffage au bois résidentiel
Acquérir un appareil de chauffage au bois à haute
efficacité
Optimisez l'efficacité de votre poêle au bois
Le guide complet des foyers au bois
Encouragements fiscaux pour les investissements
d’entreprise dans l’économie d’énergie et les énergies
renouvelables
Programme d’encouragement aux systèmes d’énergies
renouvelables
On peut télécharger des exemplaires électroniques
des publications ci-dessus et du présent guide à
partir de notre site Web à :
http://www.rncan.gc.ca/es/erb/reed
Pour l’analyse des projets d’énergie renouvelable, on
peut télécharger sans frais le logiciel RETScreenMC
à : http://retscreen.gc.ca
Pour obtenir des exemplaires imprimés, téléphoner
au numéro sans frais 1 800 387-2000.
51
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
NOTES
52
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
: GUIDE
DE L’ACHETEUR
NOTES
53
LES
P E T I T E S I N S TA L L AT I O N S D E C H A U F F A G E À L A B I O M A S S E
NOTES
54
: GUIDE
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