BOIS ENERGIE 66

Mission départementale des filières bois énergie, solaire thermique et géothermie sur les Pyrénées-Orientales (66)

Le bois déchiqueté

Chaufferie automatique au bois déchiqueté

Une chaufferie automatique à plaquettes est composée d’un silo de stockage de bois et du local chaufferie dans lequel sont installées la ou les chaudières ainsi que les accessoires associés (ballon tampon, circuit hydraulique, armoire électrique, conduits de fumées, dépoussiéreurs, bacs à cendre…).

Il s’agit d’un dispositif de haute technologie permettant une très bonne combustion du bois avec à la clef d’excellents rendements. Comme toute chaudière, elle est associée à un réseau de restitution hydraulique dans lequel circule un fluide caloporteur (eau) qui va transmettre la chaleur au logement par l’intermédiaire des radiateurs, planchers chauffants, centrale de traitement d’air, ventilo-convecteurs… La production d’eau chaude sanitaire par la chaudière bois énergie est également parfaitement envisageable, en appoint d’un système solaire par exemple ou en base avec appoint énergie fossile ou électrique notamment pour assurer les besoins en période estivale (généralement, arrêt chaudière bois, sauf en cas de besoins estivaux importants).

Ces chaufferies peuvent alimenter un seul bâtiment fortement consommateur en énergie ou plusieurs bâtiments par l’intermédiaire d’un réseau de chaleur. Le réseau hydraulique de la chaufferie dessert alors des sous-stations munies d’échangeurs qui vont permettre au fluide caloporteur en provenance de la chaudière de transmettre la chaleur au circuit alimentant les radiateurs du bâtiment. Plus le rapport entre les besoins énergétiques des bâtiments à raccorder et les métrés de réseau à créer est fort, meilleur sera l’intérêt du projet (investissement moindre, rendement optimisé…). En effet, les économies par rapport aux énergies traditionnelles sont essentiellement réalisées sur l’achat du combustible bois énergie, 2 à 3 fois moins cher que le fioul domestique ou le gaz naturel et jusqu’à 6 fois moins cher que l’électricité pour la plaquette forestière.

Schéma de principe

De l’arrivée dans le silo à la restitution de chaleur au logement, les plaquettes de bois énergie suivent un parcours bien spécifique. Tout d’abord, le dessileur à pâles qui se trouve au fond du silo va extraire ces plaquettes du silo en les amenant vers une vis sans fin. Cette vis – qui peut parfois être composée de plusieurs vis de reprises avec différentes inclinaisons – va amener les plaquettes dans la chaudière où se réalise le processus de combustion proprement dit. Pour démarrer le feu, de l’air comburant (air primaire) est injecté à la base de la flamme. L’air secondaire est lui injecté plus tard dans la flamme pour permettre la combustion totale des imbrûlés (post-combustion). Les gaz de combustion passent ensuite dans un échangeur pour transmettre leur chaleur au fluide caloporteur qui va circuler dans les radiateurs ou alimenter les sous-stations. Les fumées sont évacuées après passage dans des dépollueurs spécifiques (cyclones de dépoussiérage, filtres à manche…). Enfin les cendres sont évacuées dans le bac à cendre par des décendreurs et une autre vis sans fin.

Les différentes technologies

Foyers à grille fixe

Les foyers à grille fixe sont constitués d’une grille sur laquelle le combustible est introduit, l’air primaire étant injecté à travers les barreaux. Cette technologie simple permet une grande robustesse. Les limites de ce type de foyer sont dues avant tout au manque de mouvement du combustible, ce qui ne permet pas d’obtenir un lit homogène en combustion. Ainsi, des zones différentes apparaissent et peuvent conduire à une combustion incomplète dans certaines conditions. Ce type de foyer demeure malgré tout très utilisé pour tous les types d’installations de petite et moyenne puissance (15 kW à 5 MW).

Foyers à grilles mobiles

Dans les foyers à grilles mobiles, le processus de combustion est identique aux grilles fixes. Il est toutefois mieux contrôlé, grâce aux mouvements de va-et-vient des grilles pour étaler le lit de combustible et maîtriser son temps de séjour dans la chambre.

Foyers volcan

L’appellation « foyer volcan » est due à leur forme et à la technique d’introduction du combustible : une vis sans fin pousse le bois déchiqueté dans un espace évasé de forme similaire à un volcan, provoquant la montée du combustible vers le sommet du brûleur. L’air primaire est injecté autour du brûleur et traverse le lit solide, la flamme se développant au dessus de celui-ci. L’air secondaire est injecté un peu plus loin, dans la flamme, pour permettre l’oxydation totale des gaz. Ces foyers sont toutefois moins tolérants sur la qualité du combustible que les grilles mobiles.

Règles de base pour le dimensionnement des chaudières bois énergie

Le dimensionnement des chaudières va être grandement conditionné par :

  • la puissance maximale de déperditions des bâtiments du réseau de chaleur
  • le profil énergétique de ces bâtiments tout au long de l’année
  • le niveau de sécurité requis pour assurer une continuité de la production de chaleur

 

Il est généralement intéressant de raisonner selon une approche « systèmes », la chaudière bois énergie faisant partie intégrante d’un ensemble dédié à la production de chaleur. Cette réflexion est d’autant plus importante lorsqu’un projet atteint une taille critique, avec notamment le raccordement de plusieurs bâtiments. Il est alors judicieux de faire appel à des sources d’énergie multiples, pour garantir la sécurité de l’installation mais aussi son bon fonctionnement. Dans la majorité des configurations, l’analyse des courbes d’appel de puissance des bâtiments montre en effet plusieurs éléments :

  • la puissance nécessaire le jour le plus froid est atteinte très ponctuellement au cours de la saison de chauffe
  • le profil énergétique des bâtiments est fortement dépendant de la saisonnalité et de leur intermittence d’utilisation
  • les besoins en eau chaude sanitaire (ECS) subsistent l’été, alors que le chauffage est à l’arrêt

De ce constat découlent les principes généraux suivants :

  • un dimensionnement de la chaudière bois aux alentours de 50% de la puissance nécessaire le jour le plus froid, couvrant jusqu’à 80% à 90% des besoins en énergie (voir schéma ci-dessous). Ce principe est à adapter en fonction de l’intermittence : plus elle est importante et plus il faut sous-dimensionner la chaudière bois.
  • l’utilisation de l’hydro-accumulation
  • la mise en place d’un appoint / secours énergie fossile et d’autres énergies complémentaires (exemple : capteurs solaires thermiques pour assurer la base de la production d’ECS)

L’objectif de ces choix techniques est multiple :

  • Obtenir de meilleures performances énergétiques : la chaudière bois fonctionne plus souvent à sa puissance nominale, avec de meilleurs rendements et un moindre encrassement. Une régulation de type cascade permet de donner la priorité au bois, l’appoint / secours n’est donc utilisé que ponctuellement, en cas de pics de froid hivernaux ou d’indisponibilité de la chaudière bois (panne, maintenance…). L’inertie naturelle des chaudières bois est complémentaire avec la réactivité du gaz ou du fioul
  • Optimiser les investissements réalisés et les coûts de maintenance associés : une chaudière bois de plus forte puissance est en effet bien plus onéreuse sur ces aspects qu’un générateur de moindre capacité couplé à une énergie d’appoint/secours. L’hydro-accumulation permet, lorsqu’elle est justifiée, de réduire les cycles de marche / arrêt de la chaudière bois et de limiter l’appel aux systèmes d’appoint / secours
  • Assurer la continuité de la production de chaleur en cas d’imprévus : certains bâtiments sont particulièrement sensibles à ce point (établissements scolaires, médico-sociaux, industriels…)

Toutefois, ces principes de base ne s’appliqueront pas de la même façon dans toutes les configurations, en voici quelques exemples :

  • une installation alimentant un processus industriel, dont les appels de puissance sont indépendants de la saisonnalité
  • une installation de faible puissance, qui pourra fonctionner avec une seule chaudière bois toute l’année du fait de la capacité de modulation de la machine (généralement plus élevée sur les chaudières de petite puissance). Cette configuration implique également le choix du maître d’ouvrage de ne pas disposer d’énergie de secours)
  • des besoins en eau chaude sanitaire qui restent importants en été et permettent ainsi à la chaudière bois de fonctionner toute l’année

Le silo

Le silo est un organe indispensable dans toute chaufferie automatique au bois. Il permet de faire les réserves de bois et de fonctionner en autonomie plusieurs jours, plusieurs semaines voire plusieurs mois en fonction de l’importance du projet. Il est rempli régulièrement par des camions en provenance des aires de stockage où les plaquettes sont préparées pour être utilisables dans la chaudière (séchage, criblage éventuellement). Un système de transfert va ensuite amener les plaquettes du silo au foyer de la chaudière pour la phase de combustion.

Afin d’éviter une éventuelle rupture d’approvisionnement, il faut vérifier régulièrement le niveau de remplissage du silo, notamment en période de forte demande hivernale pendant laquelle les fournisseurs sont beaucoup sollicités. Par ailleurs, un contrat d’approvisionnement conclu entre le propriétaire de la chaufferie et le fournisseur de plaquettes est indispensable pour cadrer le déroulement de la prestation.

Ce contrat peut éventuellement prévoir une planification à l’avance des volumes de livraison. Par ailleurs, il est souhaitable de tenir à jour les quantités et la qualité du combustible livré (cahier de livraisons, bons de livraisons). En cas d’incertitudes sur la qualité du combustible (humidité, granulométrie…), Bois Energie 66 est à la disposition des maîtres d’ouvrage pour aider à la mise en place de contrats d’approvisionnement et effectuer des contrôles afin de vérifier la conformité du bois vis-à-vis du cahier des charges du contrat d’approvisionnement.

Pour les chaufferies à plaquettes, ce sont le plus souvent des silos enterrés ou semi-enterrés, à extracteurs rotatifs (petites et moyennes puissances) ou chaîne à racleur (grosse puissance) qui sont mis en œuvre . Dans les Pyrénées-Orientales, la technologie la plus répandue est l’extracteur rotatif avec convoyage des plaquettes vers la chaudière par vis sans fin (photo ci-dessous).

Photo : Extracteur rotatif couplé à un convoyage par vis sans fin pour une chaufferie de moyenne puissance alimentant un collège.

AVANTAGES INCONVENIENTS
Rendement de combustion supérieur à 85% Autonomie importante. Entièrement Automatique et programmable.                 Prix du combustible Confort et régulation du chauffage central Prix du matériel Contrainte d’installation et d’implantation Suivi régulier par une personne formée indispensable Matériel moins adapté à l’habitat individuel que les chaudières granulés

CONTACT :

BOIS ENERGIE 66
8, route du Col de Jau
66500 MOSSET

Tél : 04 68 05 05 51
Fax : 09 77 46 23 29

HORAIRES

du lundi au vendredi
de 9h à 12h30
et de 13h30 à 17h30