Cogénération : à la fois chauffer et produire de l’électricité

La cogénération est la production simultanée de chaleur et d’électricité à l’aide d’un moteur actionné par un combustible. Ce dernier peut être un combustible fossile (mazout, gaz naturel, GNL), un combustible renouvelable (biogaz ou biomasse) voire même une pile à combustible.

La technique de la cogénération fut initialement développée pour les grands immeubles avec une demande de chaleur élevée comme les hôpitaux, entreprises, piscines ou chauffage de quartier. Les solutions de cogénération destinées à l’usage résidentiel sont appelées micro-cogénération et commencent à percer sur le marché.

Dans le cadre de la transition énergétique et vu la hausse des prix de l’énergie, la production de courant centralisée gagne du terrain. La cogénération est, après l’énergie renouvelable, le moyen le plus durable de pourvoir aux besoins d’énergie. Les installations de cogénération permettent de réaliser une économie de combustible qui peut aller jusqu’à 50% et répondent aux exigences de flexibilité du système énergétique actuel et futur.

La cogénération constitue un complément important pour les centrales d’électricité. L’objectif est d’augmenter la part de l’électricité produite par les installations de cogénération de 20% actuellement à 25% en 2020.

Comment fonctionne la cogénération ?

Le principe de fonctionnement de la cogénération est relativement simple.

Un combustible fait tourner un moteur. Les techniques varient en fonction du type de combustible : turbine à vapeur, turbine au gaz, moteur Stirling (à combustion externe), moteur à combustion interne, piles à combustible, …

Le moteur actionne un alternateur (générateur de courant alternatif) qui produit de l’électricité tandis qu’un liquide réfrigérant prévient la surchauffe de l’installation. Un échangeur de chaleur récupère la chaleur du liquide réfrigérant et l’utilise pour chauffer l‘eau du chauffage ou des applications sanitaires. La chaleur des gaz de combustion est également récupérée par condensation et utilisée pour la production d’eau chaude.

L’avantage de la cogénération décentralisée par rapport aux centrales d’électricité classiques est évident. Dans les systèmes classiques, la chaleur engendrée pour la production d’électricité est toujours perdue tandis que les installations de cogénération utilisent cette chaleur résiduelle et parviennent à obtenir un rendement deux fois plus élevé que lorsque l’électricité et la chaleur sont produites séparément.

Micro-cogénération à usage résidentiel : au gaz ou aux piles à combustible

La micro-cogénération n’est en fait rien d’autre qu’une chaudière à haut rendement qui produit de l’électricité en plus de la chaleur. Les installations de micro-cogénération proposées sont généralement des moteurs Stirling au gaz. Quelques fabricants proposent également des installations de micro-cogénération à base de piles à combustible.

Un module de cogénération au gaz convient pour les immeubles d’habitation et d’entreprise.

Il existe aussi des installations de cogénération équipées d’un moteur à combustion interne, semblable aux moteurs à piston des voitures à essence. Ce système est principalement utilisé dans les immeubles d’appartements.

Quant à la micro-cogénération, elle fonctionne à partir de piles à combustible, une technique prometteuse.

Au cours de la première phase, de l’hydrogène est produit à partir du gaz naturel. Au contact de l’oxygène, cet hydrogène provoque une réaction électrochimique qui produit de l’électricité et de la chaleur. Ce processus écologique améliore l’empreinte carbone de 50% par rapport aux systèmes traditionnels. Une chaudière de chauffage à micro-cogénération par pile à combustible peut parfaitement satisfaire aux besoins d’habitations contemporaines pour une ou deux familles.

Demandez conseil aux professionnels

Il importe que le système de cogénération soit parfaitement accordé aux besoins d’électricité et de chaleur car sa production ne doit pas être trop élevée ni trop faible. Pour assurer un rendement optimal, une quantité déterminée d’électricité et de chaleur est nécessaire. Il convient donc d’effectuer préalablement une étude de rentabilité ou une simulation de la cogénération par un professionnel. Il faut compter une consommation de chaleur moyenne de 15.000 kWh pour que l’installation soit rentable. Par conséquent, une installation de micro-cogénération n’est pas intéressante pour les maisons bien isolées.

En fonction de la technologie appliquée, le coût d’une installation de cogénération s’élève entre 8.000 et 20.000 euros. À l’exception de la Flandre, la Wallonie et Bruxelles attribuent des primes pour les installations de micro-cogénération.

Peu d’avantage pour le score PEB

Lorsque l’installation de micro-cogénération est prise en compte par le rapporteur PEB, il s’avère souvent que le bénéfice par rapport à une chaudière traditionnelle est faible. L’avantage réside cependant dans la production d’électricité. Plus le projet est important, plus le bénéfice sera considérable. Pour les habitations courantes avec une demande de chaleur réduite, l’avantage n’est pas intéressant pour le calcul du niveau E.

Encore un grand potentiel

La part de la cogénération est actuellement d’environ 20% de la production d’électricité sur le marché belge. Cependant, il existe encore un potentiel considérable et beaucoup de domaines d’application pour ce type d’installation, tant sur le marché résidentiel que pour les grands immeubles. En plus de satisfaire à la demande d’électricité et de chaleur, les nouvelles installations de cogénération sont développées pour répondre de manière flexible à une production croissante basée sur les énergies renouvelables. Elles pourront ainsi demeurer, pendant et après la transition énergétique, des pierres angulaires importantes du système car, même compte tenu de l’utilisation croissante d’énergie produite à partir de sources renouvelables, l’efficacité reste un critère important.