Comparatif énergétique

[inviteb3df44bd]

Bonjour tout le monde!

Après une recherche sur le forum, je n'ai rien trouvé qui pourrai répondre à mon interrogation. Bien sur, si cela existe, n'hésitez pas à me le signaler!

Donc voilà, je fais un comparatif entre divers mode de production énergétique (électrique et thermique), ce qui risque de me poser plusieurs interrogations, dont je vous ferais part bien sur.

1-Le raccordement EDF + chaufferie gaz
2-Le raccordement EDF + chaufferie fioul
3-Le raccordement EDF + chaufferie charbon
4-Eolien + chaufferie gaz
5-Photovoltaique + solaire thermique
6-Cogénération

Alors j'essaie de déterminer la consommation, les coûts, la pollution et les perspective d'avenir de ces différentes installations dans le cas de remplacement d'une production électrique et thermique hors d'usage.

Cette ancienne instal produisait beaucoup, mais à quel prix!! Pollution + surconsommation.... Donc je voudrais essayer de voir quelle est la meilleur solution de remplacement (bien que j'en ai une idée), quelque soit les chiffres que je vais trouver (surface capteur solaire énorme, prix éolien important,...)!!

Commençons par une première question :

A) J'ai trouver quelques émissions de polluants provoqués par les installations (en g/kWh), mais rien d'extraordinaire! Pourriez vous me dire, où m'indiquer, où puis-je trouver les émissions de CO2, CO, NOx, SOx, HC voir déchets non valorisable (issu du nucléaire qui se trouve dans le raccordement EDF)?
Ou alors, me montrer l'équation de combustion du combustible dans l'air, équation qui tiendrai compte des NOx et SOx?

Merci et à bientôt pour la suite!
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[Yoghourt]

Bonjour,
C'est une installation de quelle taille? A quel usage?

[inviteb3df44bd]

c'est une installation type papetterie. Donc grand besoin d'électricité (35GWh/an) et énorme besoin chaleur (100 GWh/an).

[inviteb3df44bd]

Si personne ne peut répondre, je passe à la question suivante...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea4a042cf]

Une papeterie a beaucoup de déchets combustibles, non ? A priori, une installation de cogénération me semble donc bien adaptée. Le photovoltaïque me semble irréaliste, de même que l'éolien (trop intermittents pour une industrie). Le gaz est assez cher (surtout que les prix montent), mais abordable en cogénération. Le fioul cher (d'autant que tu seras obligé d'avoir des traitements antipollution coûteux).
Pour ta question, je n'ai pas les chiffres, qui dépendent évidemment de chaque installation (rendement, température de combustion, combustible utilisé, et surtout équipements de filtration).
On produit des oxydes de soufre lorsque le combustible contient du soufre, par la simple équation S + O2 ---> SO2 . Le charbon en contient généralement pas mal, le fioul peut-être un peu aussi. Mais pas de gaz naturel.

Les NOx se forment lors des combustions à haute température : l'azote de l'air se décompose et se combine avec l'oxygène pour former divers oxydes (NO, NO2 notamment). Une des équations : N2 + 2O2 ---> 2NO2

De toute façon, personne sur ce forum ne pourra vraiment t'aider pour ton installation. C'est un boulot de professionnels, chaque solution doit être choisie en fonction de la situation particulière de l'entreprise, il y a des réglementations pointues dès qu'on est une installation classée pour l'environnement (ICPE), ce qui est le cas des papeteries, etc.

Mais je pense qu'il faut creuser du côté de la cogénération.

[inviteb3df44bd]

C'est bien ce que je pensais. La cogé est évidemment la meilleur solution. Mais je fais simplement la démarche pour les autres installations (solaire, éolien,..) pour démontrer par a+b pourquoi la cogé est la meilleur solution.

Je me doutais bien qu'il serait difficile de trouver des chiffres concernant la pollution. Je pensais passer par l'équation de la combustion comme je l'ai dit avant. J'ai déterminé les formules chimiques des combustibles en fonction de leur teneur en carbone, hydrogène, oxygène,... De là j'espérais trouver les coefficient stoechiométrique et ainsi le nombre de mole des COx, NOx, SOx, mais je ne vois pas comment.


La formule est du type :
CxHyOz + (x + y/4)*(O2+3.76N2)-->xCO2 + (y/2)H2O + (x+(y/4)-(z/2))*3.76N2

Mais quand le combustible est du type :

CxHyOzNvSw

Que devient l'équation, avec si possible l'apparition de NOx et SOx et de CO dans les produits de combustion?

Si quelqu'un peut m'aider tant mieux, sinon je passe à une autre question :

B) Ma question se situe maintenant au niveau du solaire thermique.

J'ai lu que les rendements de ces installations solaire se situent vers 70%. Est-ce vrai?
Moi je souhaite avoir une production de vapeur, on est d'accord sur le fait que ce n'est pas possible?
Et si je me résoud à avoir une température de 90°C, quels seront les rendement, la puissance nécessaire, en sachant que mon éclairement est de 900Wh/an/m².

Merci encore pour l'aide, et le temps que vous m'accordez.

[invite713f8e62]

Je me doutais bien qu'il serait difficile de trouver des chiffres concernant la pollution. Je pensais passer par l'équation de la combustion comme je l'ai dit avant. J'ai déterminé les formules chimiques des combustibles en fonction de leur teneur en carbone, hydrogène, oxygène,... De là j'espérais trouver les coefficient stoechiométrique et ainsi le nombre de mole des COx, NOx, SOx, mais je ne vois pas comment.


La formule est du type :
CxHyOz + (x + y/4)*(O2+3.76N2)-->xCO2 + (y/2)H2O + (x+(y/4)-(z/2))*3.76N2

Mais quand le combustible est du type :

CxHyOzNvSw

Que devient l'équation, avec si possible l'apparition de NOx et SOx et de CO dans les produits de combustion?

En fait, ta question n'a pas de réponse simple. L'équation que tu as écrite est une équation bilan qui, en réalité, ne se réalise jamais sous cette forme. Le carburant ne brûle pas sous la forme CxHyOz, mais il doit être décomposé en (toutes) petites molécules pour pouvoir brûler. Cette combustion donne du CO qui est ensuite oxydé en CO2. Si, pour plein de raisons, la chaîne de réactions s'arrête, tu te retrouves avec du CO et des HC, mais il n'y a pas d'équation simple pour prévoir leur quantité. Pour les NOx, cela dépend énormément de la température de réaction -> pas de prévision simple. Idem pour SOx. Plus de détails ici : http://forums.futura-sciences.com/thread121987.html
Si tu as d'autres questions, à ta disposition.

[inviteb3df44bd]

Ouah! Je me suis revu pendant un instant en cours de moteur à combustion interne!! TRès bien expliqué ton petit exposé!! Vraiment!!

Donc, si j'ai bien compris (j'espère) :

a) Les Nox ne se calculent pas avec une équations mais plutôt par le biais d'un rapport avec la température de flamme. Il faut utiliser le mécanisme de formation de Zeldovitch (ça aussi c'est dans mes cours de combustion je crois), c'est ça?
b) Les Sox, même combat!!
c) Pour les CO2, on calcul via l'équation bilan que j'ai mise, puis quand on connait le nombre de mole de CO2 produit, on détermine le nombre de mole de CO via l'équation de décomposition?

Suis-je dans le vrai? même partiellement...

[invite713f8e62]

Ouah! Je me suis revu pendant un instant en cours de moteur à combustion interne!! Très bien expliqué ton petit exposé!! Vraiment!!

Donc, si j'ai bien compris (j'espère) :

a) Les Nox ne se calculent pas avec une équations mais plutôt par le biais d'un rapport avec la température de flamme. Il faut utiliser le mécanisme de formation de Zeldovitch (ça aussi c'est dans mes cours de combustion je crois), c'est ça?

oui, et prend bien en compte le fait que cette équation te donne une vitesse de formation des NOx, donc il va bien falloir intégrer une équation différentielle

b) Les Sox, même combat!!

Oui, mais je n'ai pas cherché l'équation du même genre. Elle doit bien être quelque part..

c) Pour les CO2, on calcul via l'équation bilan que j'ai mise, puis quand on connait le nombre de mole de CO2 produit, on détermine le nombre de mole de CO via l'équation de décomposition?

Non !! Si la combustion est complète, alors l'équation bilan permet de savoir combien de moles de CO2 on produit par mole de carburant, et ensuite on peut remonter à des masses de CO2 / masse de carburant, puis masse de CO2 / MJ dans le carburant. Le CO reste un produit de combustion incomplète, aucune équation bilan ne t'en donnera la quantité. Il faut pour calculer la quantité de CO modéliser correctement ta chambre de combustion, tes différentes étapes de combustion de ton hydrocarbure, .......... Si tu ne savais pas quoi faire lors des 3 ou 4 prochaines années, je crois que tu es désormais servi Ce qui est sympa, c'est que si tu fais ce travail, il sera "facile" d'y inclure la formation des NOx / SOx.

[inviteb3df44bd]

OK, donc j'avais pas tout assimilé, il me semblait bien aussi...

En tout cas merci pour tout, cette petite explication m'aide beaucoup. Je vais tenter les NOx et SOx, et pour les COx, n'ayant pas .......euh.......plusieurs années, je vais essayer de continué à fouiner, contacté des gens de la profession, enfuin bref, me dépatouiller quoi.

Maintenant que la question de la pollution est clarifié, y a-t-il quelqu'un qui peut m'aider pour mon autre question?

B) Ma question se situe maintenant au niveau du solaire thermique.

J'ai lu que les rendements de ces installations solaire se situent vers 70%. Est-ce vrai?
Moi je souhaite avoir une production de vapeur, on est d'accord sur le fait que ce n'est pas possible?
Et si je me résoud à avoir une température de 90°C, quels seront les rendement, la puissance nécessaire, en sachant que mon éclairement est de 900Wh/an/m².

[inviteb3df44bd]

Dois-je craindre que personne ne puisse me répondre?

[inviteb3df44bd]

Afin de répondre moi même à ma question de production de chaleur via du solaire thermique, j'ai tenté la démarche suivante :

Je cherche à obtenir 100GWh(thermique)/an, toujours le cas "type papetterie" (qui consomme de la chaleur tout au long de l'année).
Je voudrais, bien que celà soit abhérent, obtenir cette chaleur via le solaire thermique, pour pouvoir montrer que ce n'est pas une bonne solution. Pour celà, je choisis un système conventionnel (capteur+régul+ballon).

Je me suis mis dans le cas de production d'eau en sortie de ballon à 90°C et à 7bars.

J'ai imaginé un retour du réseau au ballon de l'eau à une température à 20°C et à 2 bars.

Je détermine donc la différence d'enthalpie (via des tables) de 293.35kJ/kg. Avec un débit moyen de 1m3/h pour un ballon de 2000L, j'obtiens 0.57GWh (thermique)/an.

Je prend le cas d'un échange parfait entre l'eau du ballon et le fluide caloporteur, et l'énergie du fluide est obtenu par le capteur.
J'ai pris un capteur moyen avec un rendement de 0.8. Ce capteur est exposé à un éclairement de 900Wh/an/m²pendant 2000h/an, ce qui donne une puissance récupéré de 0.36W/m².


Ainsi je détermine le nombre de ballon nécessaire et la surface de capteur.
N=100/0.57=177 ballons seront nécessaire(ouah va falloir un gros local technique!!!).
S=0.57*10^6/(0.36*2000)=786545m²(et un aéroport désafecté pour pouvoir installé tous mes capteurs!! un!!)

Je pense bien que le calcul est faux (faut rester modeste quand même). Mon erreur doit venir du fait que le solaire produit plus en été que en hiver, et que donc 177 ballons ne seraient pas nécessaires, ainsi que tant de mètre carrés.
Qu'en pensez-vous?
J'ai alors chercher, et j'ai vu qu'il existait des ballons "tampon" qui emmaganisait beaucoup de chaleur l'été pour la refournir l'hiver. Serait-ce une meilleur solution?

[invitedaf33743]

Bonjour Divideo,

Pour un capteur solaire thermique "moyen" on peut tabler sur 500 Kwh/an/m² pour de la production d'eau chaude sanitaire ( 60°C ), pour des températures plus élevées le rendement chute rapidement.
Il existe des capteurs industriels prévus pour ce genre d'application, haute température et haute pression.

Il te faudrait quand même 200000 m² de capteurs...!!!

[invitee0b658bd]

bonjour,
alimenter une papetterie uniquement au solaire me semble un peu illusoir dans l'immediat, cela ne veut pas dire que rien ne soit faisable.
Si es souvenirs sont bons, avec un generateur de vapeur, on recupere les condensats qui sont deja chauds mais on fait aussi rentrer de l'eau froide pour compenser ce qui à été consommé et non recuperé. Cette eau froide pourrait utilement et economiquement etre préchauffée par des capteurs solaires ( on est alors en basse temperature,basse pression, des capteurs simples travaillent alors avec un bon rendement) cela ne resoud pas tout ton probleme, mais tu peux aboutir à un investissement éconoiquement rentable.
tu monterai juste ton eau froide de 20 à 40 ° c'est pas enorme mais c'est simple à faire.
coté environnement c'est deja ca de gagné
fred

[invitedaf33743]

J'en rajoute une couche,

Donc voilà, je fais un comparatif entre divers mode de production énergétique (électrique et thermique), ce qui risque de me poser plusieurs interrogations, dont je vous ferais part bien sur.

1-Le raccordement EDF + chaufferie gaz
2-Le raccordement EDF + chaufferie fioul
3-Le raccordement EDF + chaufferie charbon
4-Eolien + chaufferie gaz
5-Photovoltaique + solaire thermique
6-Cogénération

Tu as oublié une possibilité:

7-Tous les modes de production de 1 à 6 + Négawatts

A mon avis tu dois pouvoir gagner quelques % ou dizaines de % en repensant, même légèrement, la chaîne d'utilisation de l'énergie avant de penser à changer la production.


/HS on/
Et pour prendre vraiment le problème du bon côté...Pourquoi utilise t'on toujours autant de papier...???
/HS off/

[invitee0b658bd]

bonjour,
j'ai travaillé en cartonnerie, c'est un process beaucoup plus "leger", mais la chasse aux fuites de vapeur et l'isolation du reseau vapeur apportait déja un gain trés important
fred

[inviteb3df44bd]

Messieurs bonjour, désolé du retard, mais week end de paques et internet 56k de mes amis m'ont empéché de me connecter!! Enfin bref :

strap dit :

Bonjour Divideo,

Pour un capteur solaire thermique "moyen" on peut tabler sur 500 Kwh/an/m² pour de la production d'eau chaude sanitaire ( 60°C ), pour des températures plus élevées le rendement chute rapidement.
Il existe des capteurs industriels prévus pour ce genre d'application, haute température et haute pression.

Merci pour l'info, je croyais que l'on pouvait établir sur un éclairement similaire à celui de photovoltaique. Je vais donc suivre ton conseil et prendre 500kWh/an/m² (n'est-ce pas plutôt Wh que kWh?).

Je ne savais pas non plus pour la chute de rendement proportionnel à l'élévation de température. Je vais me renseigner!!

strap dit :
Il te faudrait quand même 200000 m² de capteurs...!!!

Je le sais bien, mais c'est pour montrer pourquoi cela serait difficile!!

verdifre dit :
alimenter une papetterie uniquement au solaire me semble un peu illusoir dans l'immediat, cela ne veut pas dire que rien ne soit faisable.

Tout à fait d'accord.

verdifre dit :

Si mes souvenirs sont bons, avec un generateur de vapeur, on recupere les condensats qui sont deja chauds mais on fait aussi rentrer de l'eau froide pour compenser ce qui à été consommé et non recuperé. Cette eau froide pourrait utilement et economiquement etre préchauffée par des capteurs solaires ( on est alors en basse temperature,basse pression, des capteurs simples travaillent alors avec un bon rendement) cela ne resoud pas tout ton probleme, mais tu peux aboutir à un investissement éconoiquement rentable.
tu monterai juste ton eau froide de 20 à 40 ° c'est pas enorme mais c'est simple à faire.
coté environnement c'est deja ca de gagné

verdifre dit :

Bon idée, je vais faire une autre appliaction prenant en compte cette installation. Peux tu me conseiller un endroit où chercher à part si notre ami google?

strap dit :

Tu as oublié une possibilité:


Citation:
7-Tous les modes de production de 1 à 6 + Négawatts

Ce n'étais pas oublié, c'était inconnu pour moi!! Les Négawatts sont les mégawatts que l'on pourrait économiser par des ssytsèmes équivalent mais moins gourmands énergétiquement?

verdifre dit :

bonjour,
j'ai travaillé en cartonnerie, c'est un process beaucoup plus "leger", mais la chasse aux fuites de vapeur et l'isolation du reseau vapeur apportait déja un gain trés important

Et bien je vais essayer de repenser celà aussi, merci du conseil!!

[inviteb3df44bd]

Désolé, j'aurais dû relire plus attentivement!!

Citation:
verdifre dit :

Si mes souvenirs sont bons, avec un generateur de vapeur, on recupere les condensats qui sont deja chauds mais on fait aussi rentrer de l'eau froide pour compenser ce qui à été consommé et non recuperé. Cette eau froide pourrait utilement et economiquement etre préchauffée par des capteurs solaires ( on est alors en basse temperature,basse pression, des capteurs simples travaillent alors avec un bon rendement) cela ne resoud pas tout ton probleme, mais tu peux aboutir à un investissement éconoiquement rentable.
tu monterai juste ton eau froide de 20 à 40 ° c'est pas enorme mais c'est simple à faire.
coté environnement c'est deja ca de gagné

"""verdifre dit : """ : erreur

Bon idée, je vais faire une autre appliaction prenant en compte cette installation. Peux tu me conseiller un endroit où chercher à part """"si""" (erreur aussi) notre ami google?

Ce n'étais pas oublié, c'était inconnu pour moi!! Les Négawatts sont les mégawatts que l'on pourrait économiser par des sytsèmes équivalent mais moins gourmands énergétiquement?

[invitee0b658bd]

bonjour,

Bon idée, je vais faire une autre appliaction prenant en compte cette installation. Peux tu me conseiller un endroit où chercher à part """"si""" (erreur aussi) notre ami google?

je pense que sur google tu trouveras facilement les differents constructeurs de panneaux solaire thermique.
Pour une installation de cette ampleur, je crois qu'ils te repondront et te conseilleront rapidement et efficacement.
Envisages quand même trés serieusement le "mix" energetique. Cela te donne une certaine indépendance par rapport au cout d'une energie particuliere.
Je suis persuadé que dans un cas comme le tien, le solaire commme energie principale n'est pas rentable, mais que le solaire comme apport(1 à 10 %) peut etre interessant .
gagner quelques % par ci par la c'est possible, ce n'est pas une revolution, c'est rentable et ca va dans le bon sens.
fred