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Gazéification du bois et pompe à chaleur




  1. #1
    FDFD

    Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Le bois en France constitue un potentiel important comme énergie renouvelable. On peut encore en augmenter l’intérêt si on ne le brûle pas « bêtement », mais si on le transforme en gaz (Gaz Naturel de Synthèse) qui pourra être utilisé pour faire fonctionner des pompes à chaleur.


    Sur le site de manicore de Jancovici, on trouve la quantité d’énergie primaire utilisée en france pour le chauffage et l’eau chaude : 65 MTep, ce qui représente environ 25% de l’énergie primaire totale consommée. C’est donc un gros poste sur lequel il est intéressant d’agir pour avoir un impact écologique notable.
    ( http://www.manicore.com/documentatio...uvelables.html )

    On y apprend également que
    - La production française actuelle est d’environ 10 MTep
    - la production que l’on peut escompter d’une forêt française est de 5 Tep / an / Ha, évidemment en préservant son renouvellement. Ce n’est pas de la déforestation !

    D’autre part, le site suivant donne ce que l’on pourrait exploiter si on voulait, sans optimisation ni culture supplémentaire : 20 MTep
    (http://www.industrie.gouv.fr/cgi-bin...ioenergies.htm)

    On apprend sur d’autres sites que la France a 28% de sa surface en forêt, ce qui lui donne un potentiel maximal de 50 10^6 Ha x 0.28 x 5 = 70 MTep


    Ensuite, un article de wikipédia donne des éléments très intéressants sur l’utilisation du bois :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Bois_%C3%A9nergie

    En particulier, je retiens que le bois est bien une énergie renouvelable avec un bilan carbone neutre, mais par contre, la combustion produit beaucoup de particules et polluants divers, infiniment plus que le fioul par exemple. Une solution intéressante est de le transformer en gaz naturel de Synthèse qui ne présente plus ces inconvénients. La conversion bois-gaz se fait également avec un rendement énergétique de près de 80% (trouvé dans la biblio de l’article).

    A la louche, on disposerait donc en France de 16 MTep de gaz GNS qui pourrait être mélangé au gaz naturel !

    Et maintenant, c’est ici qu’intervient la pompe à chaleur (PAC) qui va valoriser encore plus le potentiel calorifique de ces 16 MTep de GNS.

    En voici le principe:
    - un moteur de type stirling dont la source chaude est alimentée par une brûleur à GNS fournit 0.3 unités d'énergie mécanique pour 1 unité d'énergie GNS
    - dans le même temps, on récupère 0.7 unités de chaleur correspondant aux pertes du moteur (Carnot et pertes diverses)
    - on fait tourner une PAC de COP 4 avec les 0.3 unités d’énergie mécanique produite et on récupère 4 x 0.3 = 1.2 unités de chaleur (principalement extraite du sol)

    Globalement, à partir de 1 unité d'énergie GNS, on récupère 1.2 + 0.7 = 1.9 unités de chaleur pour se chauffer....ce qui revient à diviser les besoins en GNS par un facteur 1.9 pour le même service rendu en chauffage.

    Evidemment, on ne viole pas la conservation de l'énergie: le rendement global est toujours inférieur à 1.

    Par contre on a additionné les calories extraites du sol aux pertes thermiques du moteur. C'est proche du principe de cogénération..

    Dans la pratique, il y a de multiples façons d'accomoder ce système, y compris avec des systèmes à absorption qui ne comportent aucune partie tournante !

    En conclusion, la gazéification du bois en France et son utilisation pour faire tourner des pompes à chaleur constitue une source de chaleur significative pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire : Environ 30 MTep potentiels (16 x 1.9), ce qui représente presque la moitié des besoins.

    Bien sûr, les conclusions seront encore plus intéressantes si on prend soin d’isoler avant d’introduire ce nouveau moyen de chauffage.

    -----


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  3. #2
    poly71

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Bonjour,

    Au lieu de faire bois -> gaz -> chaleur (par combustion), le plus simple est bien sûr de bruler du bois directement à haut rendement. Ça t'éviteras de perdre 20% d'énergie à la conversion. Pourquoi faire compliqué quand on peut faire simple ?

    Peut être que le gaz que tu vas bruler te parait plus "propre", mais la conversion bois-> gaz est elle propre ? Je pense que c'est un industrie lourde, du même type que le raffinage du pétrole, et les 80% de rendement sont peut être un peu (beaucoup?) pompeux.

  4. #3
    Cécile

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    La conversion bois -->gaz -->chaleur -->électricité -->pompe à chaleur me paraît très complexe, avec un rendement total final assez mince, malgré la cogénération. Et surtout, comme pour toute production d'énergie, il faut penser au coût final.
    Je pense que le bois est une source locale, qui doit être utilisé localement dans de petits appareils de chauffage à haut rendement (individuels ou petit collectif). La gazéification nécessite de grosses installations, donc un truc centralisé, donc du transport du bois (dépense d'énergie + nuisances). Bref, ce n'est pas une bonne idée.
    Laissons à d'autres sources (nucléaire, hydro, éolien, photovoltaïque) le soin de faire l'électricité, et gardons le bois pour le chauffage. Allons au plus simple, c'est souvent le plus efficace.


  5. #4
    wizz

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    En voici le principe:
    - un moteur de type stirling dont la source chaude est alimentée par une brûleur à GNS fournit 0.3 unités d'énergie mécanique pour 1 unité d'énergie GNS
    - dans le même temps, on récupère 0.7 unités de chaleur correspondant aux pertes du moteur (Carnot et pertes diverses)
    - on fait tourner une PAC de COP 4 avec les 0.3 unités d’énergie mécanique produite et on récupère 4 x 0.3 = 1.2 unités de chaleur (principalement extraite du sol)
    belote
    rebelote
    dix de der

    étape 1: tu brules 1 unité de GNS pour produire 1 unité de chaleur
    étape 2: de cette unité de chaleur produite, ton moteur absorbe 0.3 unité tandis que le reste, c'est à dire peu ou prou 0.7 unité devrait partir dans la fumée dans la cheminée (salaud de Carnot )
    étape 3: tu récupères ces 0.7 unité de chaleur pour ton COP

    CONSEQUENCE: le CO2 produit par la combustion du GNS se retrouve alors à la même température que l'air ambiante. Or le CO2 est plus lourd que l'air et donc restera au niveau du sol (salaud d'Archimède ) au lieu de s'élever haut dans l'atmosphère et se diluer
    C'est magnifique. Tu viens de nous tous empoisonner.
    Et en effet, si tu parviens à exterminer l'humanité, alors tu auras créé le plus efficace impact sur l'environnement!!!!


    Maintenant, revenons à ces 65MTEP d'énergie primaire consommée dans le chauffage et eau chaude. Ce chiffre correspond à la consommation actuelle....qui correspond à l'infrastructure actuelle, c'est à dire lamentable.

    -quel serait le coût de ces unité de gazéfication du bois
    -quel serait le cout des collectes de bois
    -quel serait le cout de ces moteurs stirling
    -quel serait le cout de ces pompes à chaleur
    (cout d'achat, d'utilisation, d'entretien et aussi de remplacement dont on sait de la durée de vie d'une PAC)

    ...à comparer avec le cout d'une isolation à grande échelle de nos logements, associée à des installations solaires themiques

  6. #5
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Bonjour,

    @ poly71 et @ Cécile


    A l’origine, mon idée était de faire marcher les pompes à chaleur avec du bois énergie, sous forme de granulés par exemple.

    A ce moment en effet, comme expliqué, on multiplie par 1,9 le pouvoir calorifique des granulés de bois (par rapport à la situation où on les brûle directement).

    C’est donc très intéressant car de cette façon on multiplie par deux la quantité d’énergie renouvelable bois.

    Malheureusement, je crois bien que la combustion du bois à grande échelle pose des problèmes de pollution. Des filtres seraient nécessaires, ce qui est difficilement envisageable au niveau de chaque chaudière individuelle.

    C’est pour cela que l’étape de gazéification est intéressante. Elle produit beaucoup moins de pollution que la combustion. De plus, elle permet de disposer de gaz proche du gaz naturel, bien plus facilement gérable et propre sur le plan de la pollution.

    C’est expliqué dans l’article de wiki :
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Bois_%C3%A9nergie
    Bien sûr il faut être prudent, mais il y a pas mal de biblio qui me semble sérieuse.


    @ wizz

    Tout à fait d’accord sur l’intérêt de l’isolation et du solaire thermique !

    Mais… je considère que ça ne suffit pas, surtout en rénovation et dans des régions froides…

    Par contre, après isolation sérieuse des maisons, il se pourrait bien que le bois puisse devenir une source de chauffage pratiquement suffisante.

    Pour le CO2 de combustion, c’est vrai qu’il va être refroidi par rapport à une chaudière ordinaire, mais pas plus que pour une chaudière à condensation qui permet de récupérer le PCS du gaz en condensant l’eau et refroidissant le CO2. Mais peut-être n’ai-je pas tout compris ?


    Cordialement.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Cécile

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Ce sont surtout les mauvais poeles et les mauvaises conditions (bois mouillé, tirage insuffisant) qui sont à l'origine de l'émission de polluants. Sinon, un bon poele à haut rendement est relativement propre. Alors que dans ton raisonnement, tu oublies le transport du bois jusqu'à la centrale de gazéification, qui entraîne de la pollution et des nuisances.

    Mais surtout, tu oublies le coût. Or, on peut faire à peu près ce qu'on veut en matière d'énergie... à des coûts pharamineux. Plus on multiplie les étapes, plus les coûts augmentent. As-tu évalué le coût du kWh dans ton cas ?

  9. #7
    RARA63

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Je suis d'accord sur le fait qu'accoupler une pac avec un moteur est très intéressant sur le plan énergie primaire/énergie finale .
    Toutefois, je rejoint les commentaires précédents, car ce qui est important, ce n'est pas d'avoir le meilleur impact physique, mais le meilleur impact physique par unité monétaire utilisée ...
    (C'est ce qui diférentie une solution généralisable d'une autre)

    Et là, je diverge sur ce point :
    Bien sûr, les conclusions seront encore plus intéressantes si on prend soin d’isoler avant d’introduire ce nouveau moyen de chauffage.
    Et bien non, car l'économie induite par cette technologie est d'autant plus faible que le besoin est faible, alors que sont coût y est faiblement sensible ...
    Ce n'est rentable qu'avec un besoin important ... même avec des scénarios de hausse du prix de l'énergie .

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  11. #8
    wizz

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Citation Envoyé par FDFD Voir le message
    Tout à fait d’accord sur l’intérêt de l’isolation et du solaire thermique !

    Mais… je considère que ça ne suffit pas, surtout en rénovation et dans des régions froides…

    Par contre, après isolation sérieuse des maisons, il se pourrait bien que le bois puisse devenir une source de chauffage pratiquement suffisante.
    Dans les pays nordiques, il fait bien plus froid dehors que chez nous. Et pourtant, leur dépense énergétique dans le chauffage n'est pas astronomique
    Personnellement, je préfère habiter dans un logement très bien isolé et me chauffer en hiver avec....des ampoules hallogènes 300W

    Pour le CO2 de combustion, c’est vrai qu’il va être refroidi par rapport à une chaudière ordinaire, mais pas plus que pour une chaudière à condensation qui permet de récupérer le PCS du gaz en condensant l’eau et refroidissant le CO2. Mais peut-être n’ai-je pas tout compris ?
    à moins que c'est moi qui ne t'ai pas compris
    En voici le principe:
    - un moteur de type stirling dont la source chaude est alimentée par une brûleur à GNS fournit 0.3 unités d'énergie mécanique pour 1 unité d'énergie GNS
    - dans le même temps, on récupère 0.7 unités de chaleur correspondant aux pertes du moteur (Carnot et pertes diverses)
    Tu as obtenu 30% du potentiel énergétique de la combustion du GNS en électricité. Puis tu récupères les 70% restant. Tu as donc récupéré 100% du potentiel énergétique de la combustion de ton gaz. Donc la température du gaz dans la cheminée est celle ambiante...

  12. #9
    chatelot16

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    l'idée est bonne et marche deja

    le stirling n'est pas la meilleure solution

    faire du gaz avec du bois c'est le gazogene : ca marahait tres bien en 1900 ca fesait marcher des usine a l'epoque ou les reseaux electriques ne suffisaient pas

    ensuite avec le gaz le moteur a explosion est meilleur que stirling

    le stirling est interressant pour utiliser de la chaleur simple , mais des qu'un combustible peut passer dans un moteur a piston ca fait un meilleur rendement avec un moteur plus petit et moins cher

    ensuite le couplage moteur a explosion pompe a chaleur est evident : le seul probleme est le manque de materiel adapté dans le commerce actuel

    ca sera rentable tot ou tard quand l'energie sera plus chere

    il y a un avantage encore meilleur a passer le bois dans un gazogene : le gaz de gazogene est plein de goudron et de jus pyrolygneux qui encraserai le moteur : mais l'epuration methodique de ce gaz produit du methanol de l'acetone et d'autres produit chimique utile

    un bon chauffage a bois a gazogene produira donc un peu de carburant liquide pour la voiture !

    je l'ai deja fait a titre experimental : j'essaie de mettre au point le materiel pour le faire de facon rentable

    autre avantage encore mieux : on peut mettre toutes sorte de dechet qui seraient lamentablement poluant dans un foyer a bois et qui sont sans danger dans un gazogene : le gazogene sera l'usine d'incineration individuelle du futur

  13. #10
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    @ wizz

    OK, tu as raison en toute rigueur !

    C'est vrai que j'aurais dû dire que je récupère 0.65 de chaleur et non 0.7

    Mais dans la pratique, le gaz qui s'échappe est à quelques dizaines de degrés par rapport à l'ambiante, exactement comme dans les chaudières à condensation.

    Cordialement.

  14. #11
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    @ chatelot

    Le bruit d'un moteur à explosion me semble inacceptable pour le chauffage domestique.

    Par contre, je sais qu'il y a eu des réalisations avec moteur à explosion qui sont citées en référence dans les techniques de l'ingénieur par exemple..

  15. #12
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    @ cécile et rara

    Bonjour,

    En fait, je ne sais pas vraiment si le problème de la pollution par le chauffage au bois est sérieux ou non...

    Sur l'article de wiki, je trouve des références qui le montrent, alors que sur des articles des techniques de l'ingénieur, on parle très peu de ce problème (article écrit par quelqu'un de l'institut technique du bois)

    Est-ce une question de lobby ?

    Pour ce qui est de l'évaluation financière, je me dis que si la solution est proposée à grande échelle, le prix va baisser. De plus, le matériel existe déjà commercialement, il "suffit de l'assembler" !

    C'est typiquement les générateurs stirling à bois comme présenté ici:
    http://www.stirlingpowermodule.com/

    Quant aux pompes à chaleur...

    Cordialement

  16. #13
    RARA63

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Citation Envoyé par FDFD Voir le message
    En fait, je ne sais pas vraiment si le problème de la pollution par le chauffage au bois est sérieux ou non...
    Le problème est réel actuellement .
    Le tout, c'est de ne pas faire de combustion "à l'étouffée" (tirage fermé), c'est là que le rendement s'écroule et la pollution explose .
    Et il existe des solutions facilement applicables pour ça . (poêle de masse, combustion inversée...)
    CF forum habitat

    Pour ce qui est de l'évaluation financière, je me dis que si la solution est proposée à grande échelle, le prix va baisser.
    Comme Chatelot, je pense qu'un simple moteur à explosion fait aussi bien l'affaire (ou alors, il faut une chaudière en plus devant le stirling, (comme sur l'exemple de kwb) .
    A priori, les pac comme les groupes électrogène sont déjà distribués "a grande échelle" .

  17. #14
    chatelot16

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    c'est un groupe electrogene qui fait mon electricité pendant que j'ecris sur ce forum : je ne l'entend pas

    helas c'est un made in china a refroidissement a air pas facile a insonoriser

    pourtant l'hivers dernier j'en ai mis un dans une piece de la maison pour que sa chaleur perdue chauffe la maison

    aujourd'hui il est toujours dehors ca sinon j'aurais trop chaud , mais il ne va pas tarder a prendre sa position d'hivers

    un bon petit groupe electrogene a refroidissement a eau avec un gros bloc tres rigide sera parfaitement silencieux , pot d'echapement refroidit a eau aussi

    ca poura etre plus silencieux que certaine mauvaise chaudiere au fuel si siflent lamentablement ...

    il existe deja des tres bon groupe electrogene pour bateau de luxe , tres silencieux et a tres longue duré de vie : c'est le modele de ce qu'il faut faire pour le chauffage a cogeneration

  18. #15
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Voici un exemple de société qui vend des unités de gazéification:
    http://www.xylowatt.be/

    On voit que la production de gaz permet de récupérer aussi de la chaleur qui sera ensuite utilisée dans un réseau de chaleur.

    Quant au gaz refroidi, ils ont choisi d'en faire de l'électricité... mais rien n'empêche de l'injecter dans le réseau de gaz de ville.

  19. #16
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Et voici un exemple de pompe à chaleur à gaz développée par Sanyo:
    http://fr.sanyo.com/Climatiseurs/Pro...-la-gamme-GHP/

    Bonne journée

  20. #17
    Cécile

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    pourtant l'hivers dernier j'en ai mis un dans une piece de la maison pour que sa chaleur perdue chauffe la maison
    Dans une pièce fermée, n'y a-t-il pas un risque de mauvaise combustion, avec production de CO ?

  21. #18
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Bonsoir,

    Voici deux liens très intéressants sur la gazéification du bois :
    http://www.waldwissen.net/themen/hol...rgietraeger_FR
    http://www.psi.ch/medien/Medienmitte...'Or_fr.pdf

    J’en retire que :
    • Le GNS produit peut être mélangé au gaz naturel et peut être transporté par les mêmes gazoducs
    • L’énergie du GNS produit représente 60% du pouvoir calorifique du bois
    • Au cours de la gazéification, 20% de l’énergie du bois peut être récupérée sous forme de chaleur et injectée dans un réseau de chaleur local
    • Les unités de gazéification peuvent être de petite taille, ce qui n’oblige pas à transporter le bois sur de très grandes distances.
    • Plus généralement, c’est la biomasse qui peut être transformée ainsi
    • Le GNS peut être brûlé avec infiniment moins de pollution que celle produite par la combustion directe du bois

    Si j’en reviens au bilan énergétique avec utilisation de pompes à chaleur à GNS, l’énergie calorifique récupérée pour une unité d’énergie bois est

    (0.3 x 4 + 0.7) x 0.6 + 0.2 = 1.34 unité de chaleur

    Sans passer par la gazéification, on obtiendrait 1.9 unités, mais avec les risques de particules et pollutions plus importants.

    Pour avoir un meilleur bilan, on peut jouer sur le COP de la PAC et le porter par exemple à 5. Dans ce cas, on obtient 1.52 unités par unité de bois. Mais dans ce cas, il faut minimiser le plus possible la différence de température entre source froide et source chaude. Donc, plancher chauffant obligatoire et recharge du capteur géothermique l’été par des capteurs thermiques basse température de façon à remonter la température de la source froide.

    En conclusion, grâce au principe Bois-GNS-PAC, on peut espérer augmenter le potentiel calorifique des ressources bois d‘au moins 30 à 40%, sans avoir les inconvénients de la combustion directe du bois.

    Cécile, ne m'en veux pas, je n'ai aucune action dans la gazéification !

    Cordialement.

  22. #19
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    bonsoir à tous,


    Je viens de relire les échanges suite à ma proposition de coupler l'énergie du bois à une pompe à chaleur pour augmenter le potentiel du bois énergie en France.

    Je résume brièvement:

    - en passant par un système du type
    granulés de bois >>>> stirling >>> Pompe à chaleur
    on peut espérer récupérer 1.9 unités de chaleur pour une unité calorifique de bois.

    - en passant par un système du type
    bois >>> gaz naturel de Synthèse >>> stirling >>> pompe à chaleur
    on peut espérer récupérer 1.3 unités de chaleeur pour une unité calorifique de bois

    nota: on ne viole aucun principe de conservation de l'énergie car les calories en plus sont pompées dans l'environnement grâce à la pompe à chaleur.


    J'aimerais recentrer un peu plus sur l'utilisation directe de granulés de bois, ce qui me semble une solution acceptable pour la gestion mais
    aussi pour limiter la pollution due à du bois mal conditionné.

    Connaissez-vous ce type de matériel ? pour le chauffage direct mais aussi couplé à un moteur stirling ou à une PAC à ab- ou ad-sorption ?

    A bientôt.

  23. #20
    FDFD

    Re : Gazéification du bois et pompe à chaleur

    Bonsoir,

    Voici un lien récent sur les pompes à chaleur à absorption à gaz:
    http://www.grdf.fr/fileadmin/user_up...rption_gaz.pdf

    On a donc une solution qui marche à partir de gaz naturel et de GNS. C'est une solution qui a un rendement limité mais qui a l'avantage d'être très peu polluante par rapport à l'utilisation de bois, même en granulés.

    Quant à utiliser directement des granulés à la place du gaz, c'est un pas de plus à franchir pour gagner encore en efficacité. Mais là, attention à la pollution. Des filtres à particules seront nécessaires comme l'indique cet article de wiki:
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Bois_%C3%A9nergie

    C'est une solution qui peut peut-être marcher pour de petits immeubles collectifs où l'entrtien et le coût des filtres peut être partagé.

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