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La combustion
En fait, comment le bois brûle-t-il ? Le bois est un matériau particulier. Sa combustion se déroule en trois étapes, de la façon suivante : tout d'abord le bois est séché à une température pouvant atteindre 150°C, ce qui permet d'évaporer l'eau qu'il contient. Puis entre 150°C et 600°C a lieu la pyrolyse (décomposition sous l'action de la chaleur). Les composés gazeux du bois sont alors libérés et il se forme du charbon de bois. Enfin, de 400 à 1300 C°, l'amenée d'air (oxygène) entraîne l'oxydation, qui constitue en fait le processus de combustion. Ce sont les gaz dégagés par la pyrolyse et le charbon de bois qui brûlent, produisant de l'énergie.
Les chaînes d'approvisionnement
La chaîne des bûches La chaîne des bûches est le procédé le plus ancien pour couvrir les besoins en bois-énergie. C'est la seule chaîne d'approvisionnement qui, en cas d'urgence, pourrait être assurée même sans équipement auxiliaire à moteur. L'évolution de la technique a permis de mécaniser cette chaîne: tronçonneuses, scies et scies circulaires, fendeuses à bois, fendeuses combinées, camions, etc.
La chaîne des bûches est le procédé le plus ancien pour couvrir les besoins en bois-énergie. C'est la seule chaîne d'approvisionnement qui, en cas d'urgence, pourrait être assurée même sans équipement auxiliaire à moteur. L'évolution de la technique a permis de mécaniser cette chaîne: tronçonneuses, scies et scies circulaires, fendeuses à bois, fendeuses combinées, camions, etc. Le processus de combustion dans les poêles simples a aussi été mécanisé: ventilateurs pour contrôler l'amenée de l'air de combustion, accumulateurs de chaleur. Néanmoins, la mécanisation est aujourd'hui difficile à intégrer dans les petites installations et formule, dans les plus grandes en particulier, des exigences élevées en ce qui concerne le système d'alimentation de la chaudière. Des assortiments de bûches peu homogènes conduisent facilement à une combustion incomplète et nécessitent un système de grille onéreux. En Suisse, l'approvisionnement fiable et régulier au cours de l'année n'est pas possible partout. En général, la campagne dispose d'emplacements suffisants pour l'entreposage et le séchage (fendage, déchiquetage). Dans les régions à forte densité d'habitations, il faut compter avec de multiples limitations. C'est pourquoi les principaux secteurs d'utilisation devraient rester les petites installations, utilisées aussi comme chauffage de secours ou d'appoint à l'entre-saison. Des installations à bûches plus importantes pourraient également rester rentables, pour autant que les conditions cadres soient favorables (bois bon marché et distances de transport réduites).
La chaîne des plaquettes La chaîne d'approvisionnement direct Dans le cas de la chaîne d'approvisionnement direct, le bois-énergie abattu est transformé en plaquettes dans la forêt même, puis directement transporté vers le consommateur. Afin d'assurer une meilleure sécurité d'approvisionnement, le fournisseur peut entreposer le bois rond à un emplacement convenant à la fabrication des plaquettes en hiver aussi, en raison de la neige et du verglas. La chaîne d'approvisionnement direct est avantageuses, car le travail de transformation est minimal et qu'aucun stockage intermédiaire des plaquettes n'est nécessaire. Le fournisseur de bois-énergie doit assurer la sécurité d'approvisionnement en hiver aussi, lorsque l'accès à la forêt est rendu plus difficile. Les plaquettes ont une teneur en eau allant jusqu'à 60% au maximum. L'entreposage des bois abattus et non ébranchés pendant quelques semaines ou quelques mois permet de réaliser déjà un séchage préalable substantiel (teneur en eau < 50%). En même temps, la forêt conserve ainsi la plus grande part du feuillage et des aiguilles sous forme de matières minérales.
La chaîne d'approvisionnement indirect Dans le cas de la chaîne d'approvisionnement indirect, le bois-énergie fait objet d'un stockage intermédiaire sous formes de plaquettes, en dehors de la forêt. La chaîne d'approvisionnement indirect est plus coûteuse car elle requiert le stockage intermédiaire des plaquettes. Elle se justifie lorsque l'accès à la forêt est impossible en hiver, ainsi qu'en tant que solution régionale lorsqu'il s'agit de traiter de très grandes quantités de plaquettes (stock tampon). Il existe, à côté des chaînes d'approvisionnement direct et indirect, la chaîne d'approvisionnement mixte combinant les deux variantes. Elle permet une grande sécurité d'approvisionnement et elle est un peu moins coûteuse que la chaîne d'approvisionnement indirect, parce que le stock intermédiaire de plaquettes est de plus petite taille. Etant donné que les travaux de récolte, de déchiquetage, de transport et d'entreposage dépendent surtout du volume à traiter et non du poids, les prix au contenu énergétique du bois de résineux sont généralement de 10% à 15% supérieurs à ceux du bois de feuillus. Le coût de mise à disposition de bois-énergie oscille, avec la chaîne d'approvisionnement direct, entre Fr. 32.-/m3 et Fr. 53.-/m3 en vrac. Aux prix actuels du marché, l'exploitation de la chaîne d'approvisionnement direct peut être neutre du point de vue des coûts. Par contre, avec la chaîne d'approvisionnement indirect, le coût varie entre Fr. 42.-/m3 et Fr. 79.-/m3 en vrac, ce qui mène à une exploitation déficitaire. Le stockage intermédiaire des plaquettes peut remplir deux fonctions:
· séchage et homogénéisation
· amélioration de la disponibilité en hiver
Pour maintenir les coûts à un bas niveau, il faut:
· dimensionner le volume de stockage de telle sorte que la rotation du volume annuel net soit aussi élevée que possible;
· faire en sorte que les dispositifs mécaniques soient efficaces, avantageux et correspondent à l'assortiment de bois.
Les coûts d'un stockage intermédiaire dépendent donc du dimensionnement du stockage et du flux annuel de plaquettes.
Chaîne d'approvisionnement Les granulés de bois sont produits à partir de sciure et de fines particules issues de la transformation du bois en provenance des scieries et raboteries locales. La matière première ne doit contenir aucun aditif tel que de la colle, peinture ou matières plastiques. La sciure, compressée, passe à travers une matrice pleine de trous; sous l'effet de la haute pression, la température s'élève ce qui permet à la sève de coller le tout. Les granulés de bois sont donc produits sans adjonction d'agglomérants. La densité des granulés de bois est, quelque soit l'essence du bois utilisée, environ 1,5 à 2 fois plus haute que celle des bûches. Les bâtonnets cylindriques ont un diamètre de 5 à 7 mm et une longueur de 10 à 50 mm et un poids spécifique de 650 kg par m3. Grâce à sa faible teneur en eau (8-10%), les granulés ont un haut pouvoir calorifique (4,9 kWh/kg). Les granulés de bois sont homogènes. C'est pourquoi ils atteignent dans la chaudière une combustion très efficace et régulière, ce qui explique le peu de cendres produites. La production de granulés de bois a besoin de beaucoup moins d'énergie que le processus de fabrication ne le laisse entendre. Le désavantage de l'énergie grise ne
représente pour les granulés de bois que 2,7%.
En Suisse, il existe une chaîne d'approvisionnement valable toute l'année. Les granulés de bois peuvent s'acheter selon plusieurs assortiments :
· En sacs de 15-25 Kg
· En Big-Bags de 500 à 1000 kg
· Par livraison à domicile en camion-citerne.
Au contraire des autres installations de chauffage central automatique au bois, les chauffages centraux à granulés sont disponibles à partir d'une puissance de 3 kW. Ils sont particulièrement indiqués pour des maisons familiales individuelles, qui nécessitent peu d'énergie. Un chauffe-eau, comme pour les chauffages à bûches est superflu. Le combustible peut être amené jusqu'au chauffage par une vis sans fin ou lorsqu'il faut combler une distance entre le silo et le chauffage, un système par aspiration permettant de combler une distance allant jusqu'à 20 mètres peut être utilisé.
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Pourvoir calorifique des plaquettes et granulés de bois |
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Plaquettes: Il s'agit de valeurs indicatives qui se basent sur l'étude "Schnittstellen II: Energiegehalt von Energieholz-Schnitzeln, Steinmann Ph., 1996. (Suisse)" |
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Humidité atro |
Epicéa/Sapin |
Feuillu |
Rémanents de coupe |
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100 % |
450-550 kWh/m3 |
800-900 kWh/m3 |
350-500 kWh/m3 |
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75 % |
500-600 kWh/m3 |
850-950 kWh/m3 |
400-550 kWh/m3 |
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50 % |
550-650 kWh/m3 |
900-1'000 kWh/m3 |
450-600 kWh/m3 |
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25 % |
600-700 kWh/m3 |
950-1'050 kWh/m3 |
500-650 kWh/m3 |
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m3 de plaquettes |
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Granulés de bois et briquettes |
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Pellets |
à partir de copeaux, sciure |
5.0 kWh/kg |
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Briquettes |
à partir de copeaux, sciure (épicéa/sapin) |
env.4.8 - 5.2 kWh/kg |
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Facteurs de conversion |
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Plaquettes |
Epicéa / Sapin |
Hêtre |
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1 m3 de bois plein |
2,8 m3pl 1,4 stère 550 kg de bois 170 kg mazout léger 2,0 MWh=2'000 kWh |
2,8 m3pl 1,4 stère 750 kg de bois 240 kg mazout léger 2,8 MWh=2'800 kWh |
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0,36 m3 de bois plein 0,5 stère 200 kg de bois 70 l mazout léger 0,7 MWh = 700 kWh |
0,36 m3 de bois plein 0,5 stère 270 kg de bois 100 l mazout léger 1,0 MWh = 1’000 kWh |
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Pellets |
correspondent à |
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1 Tonne |
1,5 m3pl 500 l mazout léger 5,0 MWh = 5'000 kWh |
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1m3 |
330 l mazout léger |
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2 kg Pellets |
1 l mazout léger |
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Divers |
correspondent à |
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1 l mazout léger |
0,845 kg |
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brûler 1 l de mazout léger. |
produit 3.18 kg CO2 |
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brûler 1 m3 de bois |
produit 900 kg CO2 (CO2 neutre) |
Le mesurage en tonnes atro se fait par une méthode reconnue. La précision doit être de ±3% sur le poids et de ±3% sur l'humidité par rapport au poids atro. L'humidité est mesurée sur un échantillon représentatif de la livraison. |