Comment réaliser un projet de chaufferie bois ?

^{Posté par GuidEnR le 10 décembre 2016}

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Lest études

La note d’opportunité

Dans le cas de chaufferies à usage collectif, après la phase de sensibilisation, on réalise une note d’opportunité. Voici ce qu’en dit l’OFME (Observatoire de la Foret Méditerranéenne).

La Note d’Opportunité a pour but d’étudier la pertinence de l’énergie bois sur le projet envisagé et est une première étape avant une éventuelle étude de faisabilité (effectuée par un bureau d’étude thermique) qui en confirmera l’intérêt avec des données précises. Elle permet de dimensionner le projet, et en fonction, de l’optimiser.

La Note d’Opportunité regroupe des éléments généraux sur l’énergie bois, son adaptation au site en fonction de la configuration, des éléments techniques et économiques (investissement et fonctionnement) et des éléments sur les filières d’approvisionnement en combustible bois.



Sa réalisation comprend :

• une visite sur place pour discuter du projet, définir les besoins, et recueillir les éléments nécessaires,
• un rendu oral auprès du maître d’ouvrage pour expliquer à chacun les différents éléments et répondre aux questions,
• un document écrit regroupant l’ensemble de l’analyse ainsi qu’une synthèse.

Elle se base sur des ratios qui permettent d’avoir un ordre d’idée de l’investissement et des coûts de fonctionnement du projet envisagé. En ce sens, elle ne remplace pas une étude de faisabilité. Cette note est possible pour tout maître d’ouvrage qui en fait la demande.

Une participation financière forfaitaire pour la réalisation de la note d’opportunité sera demandée au maître d’ouvrage.

Le relais bois énergie du département est l’acteur privilégié.

Si les conclusions de la note d’opportunité montrent un intérêt pour le projet envisagé, le maître d’ouvrage peut alors faire le choix de confirmer ce sentiment en faisant réaliser une étude de faisabilité par un Bureau d’Etude Thermique spécialisé.

L’étude de faisabilité

Une étude complète, précise et ajustée, permet de caractériser les différentes alternatives énergétiques et offre les moyens les plus sûrs pour une prise de décision responsable.

Les objectifs de l’étude sont de caractériser très précisément :

• les besoins par l’étude thermique complète,
• les gisements de sous-produits, bois et biomasse disponibles,
• la mise en place de la filière d’approvisionnement,
• les solutions techniques applicables au projet,
• le montant des investissements et coûts d’exploitation, afin de mettre au point le plan de financement.

L’ordre de ces étapes est primordial car la technologie (types de foyer et de chaudière, systèmes de convoyage, de chauffage, de régulation, etc.) ne peut être déterminée qu’en fonction de la puissance à installer, du combustible retenu, du fluide caloporteur, des exigences architecturales et du budget prévisionnel.

Le système choisi doit correspondre au type de combustible choisi, l’exploitation doit être sûre et les performances optimales. Un même matériel ne peut convenir à tout projet et ne peut être installé de façon systématique. Voici des exemples types de projets :

La conception de la chaufferie

Alors que l’étude de faisabilité est l’outil permettant de préciser les contraintes techniques et le cadre global du projet, la conception représente l’étape décisionnelle durant laquelle est déterminée exactement la technique de l’installation à mettre en place.

Il faut alors vérifier le rendement de la chaudière en fonction de son taux de charge, et ainsi le tableau des puissances utiles délivrées en fonction de l’humidité du combustible utilisé, et le récapitulatif des besoins en entretiens quotidiens, hebdomadaires, mensuels et annuels en termes de durée de la maintenance et de coûts des pièces à changer. A la croisée de la technique et de l’économie, ces données permettent de faire le meilleur choix parmi les chaudières adaptées aux contraintes de l’installation.

Le choix de la proportion de la Pmax (Puissance maximale appelée) que l’on souhaite attribuer à la chaudière bois est primordial. Pour les projets dont la Pmax s'élève de 200 kW à plusieurs MW, l'optimisation technico-économique du projet impose l'installation d'une énergie d'appoint et/ou de secours , le plus souvent gaz ou fioul. Ainsi, le fonctionnement d'une chaudière bois dont la puissance est comprise entre 40 et 60 % de la Pmax, verra son fonctionnement "linéarisé", tout en couvrant plus de 85 % des besoins sur l'année. Pour les petites puissances (inférieures à 200 kW), la chaudière bois peut être installée seule mais elle doit être couplée à un ballon d'hydro-accumulation (20 à 30 litres/kW bois).



Avec un second combustible en relève (fioul ou gaz), on peut réduire la puissance du générateur bois à seulement 40 à 60 % de la puissance nécessaire, tout en conservant un taux de couverture des besoins par le bois compris entre 70 et 90 % sur l'ensemble de la saison de chauffe.

Le principe de la bi-énergie bois/fioul ou gaz associe :

• le bois, utilisé en base ;
• une seconde énergie liquide ou gazeuse assurant l'appoint pendant les périodes les plus froides et également le secours (couverture de la totalité des besoins).

Ce choix se justifie de deux façons :

• technique, par l'optimisation du fonctionnement de l'équipement qui sera sollicité plus longtemps à sa puissance nominale ;
• économique, par la diminution des investissements liés à la mise en place d'une chaudière bois moins puissante.

Selon les ingénieurs du bureau d'études Phoenix Energie, il y a trois points sur lesquels se questionner avec rigueur lors de la conception d’une chaufferie bois, car leur négligence a conduit à de nombreux problèmes lors de l’exploitation de chaufferies existantes :

• le taux de couverture fourni par le bois/biomasse,
• l’hydraulique de l’installation,
• la régulation de l’installation,

Ces mêmes ingénieurs préconisent d’installer quasi-systématiquement (au moins) un ballon tampon avec une chaufferie bois et d’accompagner celle-ci d’un appoint. Ils choisissent de dimensionner les chaudières bois à 75-80% de Pmax et atteignent un taux de couverture de 90%. Ils préconisent aussi, selon les cas, la mise en place de deux chaudières bois. Cela assure un meilleur taux de couverture, limite les pertes dues aux déperditions au maximum, et permet le jonglage entre les deux chaudières lors de la maintenance.

A propos de l’hydraulique, ils conseillent de ne pas régler la chaudière d’appoint en parallèle mais en série pour contraindre la chaudière bois à tourner au maximum. De plus, il apparait inapproprié d’utiliser l’appoint en mode binaire (oui/non) mais en ajout progressif ajusté à la chaudière bois.

Enfin, ils insistent sur le fait que la régulation, la communication entre les chaudières, sont des domaines de réflexion importants à développer en vue d’améliorer les performances concrètes (et non théoriques !) des installations.

La réalisation de l’installation

A l’instar des étapes préalables, Il est préférable que la construction soit réalisée par des spécialistes du bois-énergie.

La construction des installations nécessaires à la production et à la distribution de chaleur intègre plusieurs postes ou lots :

• les voiries, les réseaux (eau, électricité...) et divers,
• le génie civil,
• les équipements techniques (chaufferie bois et d'appoint, réseau de canalisations enterrées, sous-stations).

La réalisation des ouvrages est confiée, selon la nature et le montage du projet, à :

• un groupement de maîtrise d'œuvre (chaufferie dédiée, réseau de chaleur en régie ou affermage) qui désigne, en accord avec le maître d'ouvrage et son assistant, les entreprises de travaux en charge de la réalisation ;
• une entreprise privée (une concession de service public) désignée par l'autorité concédante.

Une planification des travaux doit être réalisée et un suivi de la construction est nécessaire (réunions de chantier). Avant la mise en route, des essais sont réalisés en relation avec le fournisseur de la chaudière. Ce dernier assure une formation de quelques jours pour le personnel d'exploitation.

Une réception des travaux doit être effectuée et les réserves éventuelles identifiées.

Exploitation et maintenance

L’exploitation et ses réglages

L’exploitation d’une chaufferie automatique au bois ne demande pas de manutention spéciale. Un suivi et une surveillance réguliers doivent être effectués par des personnes compétentes et formées. La formation donnée lors de l’installation du système peut être insuffisante et d’autres formations complémentaires peuvent être dispensées pour une exploitation correcte.

Le réglage d’une chaufferie bois doit être précis et dépend de nombreux paramètres influant sur les rendements thermiques et les niveaux de pollution. La qualité du combustible est inéluctablement variable, et il est nécessaire de veiller à celle-ci : les réglages ne valent que pour une qualité constante du combustible. On procède donc à des modifications des réglages de combustion. Celles-ci demandent des connaissances solides et doivent indiscutablement être réalisées par le fabricant ou un spécialiste.

Signalons qu’un contrôle visuel rapide permet de se donner une idée du bon état de marche de la chaudière : une flamme jaune vif caractérise un bon fonctionnement, une flamme orange traduit une combustion incomplète s’accompagnant généralement de fumées noires en sortie de cheminée.

La maintenance

Les travaux de maintenance les plus importants pour un chauffage automatique au bois sont l’évacuation des cendres et le nettoyage de la surface de l’échangeur et du foyer. Il est aussi important d’éviter toute interruption d’exploitation pour des travaux d’entretien.

Le décendrage régulier du foyer est un paramètre important car il permet de bien maîtriser les flux d’air dans le foyer et de limiter les pertes thermiques, favorisant une bonne combustion. Si la quantité de cendres est importante (dans le cas de combustion d’écorces, par exemple), il est préférable de munir la chaudière d’un dispositif de décendrage automatique.

Le nettoyage de l’échangeur et du foyer est important pour favoriser le transfert de chaleur des fumées vers l’eau de chauffage. Le rendement du dispositif sera meilleur avec une chaudière propre, et cela permettra de maintenir un niveau de pression adéquate dans la chambre de combustion. L’intervalle de nettoyage dépend du combustible et du mode de fonctionnement de l’installation. Il varie de quelques semaines à deux mois. Une nouvelle fois, le contrôle régulier de l’installation permet de vérifier son bon fonctionnement.

Dans le cas des chauffages automatiques de petite et moyenne puissance (inf. à 100 kW), la plupart des travaux d’entretien peuvent être effectués facilement en suivant les indications qui figurent dans le mode d’emploi remis par le fournisseur. Un contrôle du bon fonctionnement devra être effectué par le fournisseur, au moins tous les deux ou trois ans. Pour les chauffages automatiques de grande puissance (> 100 kW), l’installation doit faire l’objet d’une vérification annuelle. Un contrat de service permet d’assurer la continuité de ce travail. Pendant l’été, il y a lieu de contrôler et d’entretenir le système de convoyage. Pendant la période de chauffage, l’installation doit être contrôlée et réglée en cas de besoin.