Cogénération : L'efficacité énergétique au service de l'industrie

Cogénération :L’efficacité énergétique au service de l’industrie

1

SOMMAIRE

1 Cogénération, trigénération : définitionsn : définitions

2 Cadre législatif

3 Rentabilité

4 Application gaz naturel

5 Application biogaz

6 Application gaz de torche

Gaz

Echangeurs de

Echappement

Utilisation de la

Chaudière d’appoint

Qu’est ce que la cogénération ?

La cogénération est la production combinée

Echangeurs de chaleur de la

chaleur

Energie électrique

Par la combustion interne du gaz naturel, de l’énergie mécanique et thermique est générée :

- l’énergie mécanique est convertie en électricité via l’alternateur

- d’électricité

- de chaleur.

- l’énergie mécanique est convertie en électricité via l’alternateur

- l’énergie thermique peut être valorisée dans le process industriel sous forme de vapeur, d’eau chaude, d’air chaud ou même de froid (trigénération)

Elle permet de répondre aux besoins électriques et thermiques des clients industriels à partir d’une seule et même machine, à faible coût.

Qu’est ce que la trigénération ?

90°C

Chaudière d’appoint

Echappement

Tour de refroidissement

La trigénération est la production combinée

70°C

JMS 320

Gaz

Echangeurs de chaleur

Réfrigération

Groupe à absorption

refroidissement

- d’électricité

- de chaleur

- de froid.

Energie électrique

Un moteur de 1 MWe permet :

- Produire 1,2 MWth de chaleur

- Produire 900 kWth de réfrigération (eau glacée à 7degC), et donc réduire la consommation électrique de l’usine de ~ 300 kW

Pourquoi la cogénération ?

Carburant (100%)Electricité (35%)

Centrale électrique classique

Consommateur final Rendement total : 33.5%

Centrale cogénération

Carburant (100%)

Electricité (45%)Chaleur (45%)

Consommateur finalRendement total : 90%

Pertes thermiques (65%) Pertes transmission (1,5%) Pertes totales (66,5%)

Pertes totales (10%)

Pour l’Etat :

- Préserver les ressources en gaz naturel de la nation : 40% d’économie d’énergie primaire

- Protéger l’environnement : 50% d’économie d’émissions CO2

- Favoriser la production décentralisée d’électricité

Pour les industriels :

- Sécuriser l’approvisionnement électrique de l’usine en éliminant coupures et micro-coupures

- Optimiser la consommation énergétique - Investir dans un projet rentable

Pourquoi les moteurs à gaz ?

Coût des investissements Rendements

Dans la gamme de 0.5 à 20 MW les moteurs à gaz sont la solution la plus économiqueen terme de production décentralisée comparé aux turbines à gaz

100%

150%

Moteur à gaz Turbine à gaz

Coût des investissements

49%

33%

Moteur à gaz Turbine à gaz

Rendements

60.000hours

40 000

20 000

Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel

Durée de vie (rév. générale)

120%

80%100%

200%

Moteur à gaz Turbine à gaz Moteur Diesel

Coûts du service et de la maintenance

Die

sel

HF

O

Les moteurs à gaz en bref

• Groupes électrogènes composés de : moteur / alternateur / contrôle commande

• Production continue d’électricité : moteurs optimisés pour un fonctionnement à pleine charge

• Puissance unitaire : entre 300 kWe et 4,4 Mwe• Puissance unitaire : entre 300 kWe et 4,4 Mwe

• Rendements électriques 40 % - 45 %

• Révision générale : 60 000h à 80 000h.

• Les arrêts et redémarrages n’ont aucune influence sur la durée d’utilisation

• Flexibilité et modularité des installations

• Elimination des coupures et micro-coupures

• Possibilité de récupérer la thermique générée lors de la production d’électricité (cogénération) pour un

rendement global de l’installation > à 90%, sous forme :

• d’air chaud • d’air chaud

• d’eau chaude 75-90°C

• de vapeur (~500 kg / h à 8 bars, par MWe installé)

• Faibles émissions

Algérie : dispositif législatif

La cogénération est soutenue dans de nombreux pays par la mise en place d’un cadre légal adéquat, y compris l’Algérie :

• Loi n° 02-01 du 05 février 2002• Loi n° 02-01 du 05 février 2002– Institutionalise l’ouverture du marché de la production d’électricité – Cas de la revente : possibilité de bénéficier de tarifs de rachat préférentiels pour les systèmes

renouvelables et/ou cogénération, après octroi de l’autorisation d’exploiter– Cas de l’autoconsommation : simple régime déclaratif pour les installations < 25MW

• Décret exécutif n°04-92 du 25 mars 2004 – Définition des tarifs d’achat garantis (% du prix du kWh fixé par l’opérateur marché) sans effet – Conditions de raccordement (10 à 30 kV pour les installations < 10 MW)

• Décret exécutif n°13-218 du 18 juin 2013 – Définit les conditions d’octroi des tarifs d’achat garantis– Obligation pour les installations de cogénération de

• réaliser minimum 5% d’économie d’énergie primaire • réaliser minimum 5% d’économie d’énergie primaire • valoriser un minimum de chaleur (défini comme 50% de la production électrique)

• Arrêté du mois de novembre 2014 • Fixe les grilles de tarifs de rachat en fonction de la technologie, de la puissance installée et du

nombre d’heures de fonctionnement et la durée des contrats (15 ans)• Tarif > 3 DZD/kWh permettant la rentabilité des installations

11

Rentabilité

1 000 000 000

Revenus sur 15 ans (Dinars)

200 000 000

400 000 000

600 000 000

800 000 000

Autoproduction

Revente

12

-200 000 000

0

200 000 000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Schéma autoproductionLocal

cogénérationSynchronisationRéglage « Talon 0 »

= pas de revente

Armoire auxiliaire

Contrôlecommande

Départ Arrivée Comptage Protection générale

Protection transfo 1

Poste de livraison 30kVProtection transfo 2

Protection transfo 3

Moteur à gaz

400V

auxiliaire commande

Comptage Protection

M MM

M M M

30kV400V

630 kVA 630 kVA 630 kVA

M

Alimentation SONELGAZ

Départs usine

TGBT

Schéma reventeDépart Arrivée Comptage Protection

générale

Protection transfo 1

Poste de livraison 30kVProtection transfo 2

Protection transfo 3

Disjoncteurmotorisé

Local cogénérationSynchronisation

Réglage « Talon 0 »= pas de revente

Armoire auxiliaire

Contrôlecommande

Comptage Protection

M MM

M M M

30kV400V

630 kVA 630 kVA 630 kVA

M

400V30kV

1600 kVA

Moteur à gaz

400V

auxiliaire commande

Alimentation SONELGAZ

Départs usine

TGBT

APPLICATIONS ET REFERENCES

Gaz de centre de stockage de déchets

Gaz de mine

Gaz de station d’épuration

Domaines d’application

Mode Ilôté

Gaz naturelCogénération / Trigénération

Gaz de pétrole

BiogazFertilisation

de serres

Gaz de synthèse

Applications gaz naturel

Nejma, Tunisie

Cogénération gas naturel

Production vapeur 700kg/h

Huilerie

1 x J416,

1,1 MWe

Vitalait, Tunisie

Cogénération gas naturel

Production vapeur 1 tonne/h

Laiterie

1 x J612,

2,0 MWe

MPS, Tunisie

Trigénération gas naturel

Fonctionnement en ilôtage

Trifilerie

2 x J612,

4,0 MWe

La Tafna,Algérie

Cogénération gas naturel

Briqueterie

1 x J616, 1 x J616,

2,2 MWe

Plastpaper,Algérie

Solution containerisée

Production d’éléctricité

Unité d’injection plastique Unité d’injection plastique

1 x J320,

1,06 MWe

Djamaâ El Djazaïr, Algérie

Trigénération gas naturelTrigénération gas naturel

3ème mosquée du monde

4 x J320,

4 MWe

Flour Mills, NigeriaFlour Mills, Nigeria

Plus grande minoterie d’Afrique

11 x J620

33 MWe

Serres le Chateaux, France

Cogénération gas naturel

Serres de tomatesSerres de tomates

1x J620,

3.3 MWe

Application biogaz

Puits à gaz

Fonctionnement en cogénération

Torchère

EchappementConduite collectrice de gaz

Aéro-refroidisseursFiltres et soufflante

Récupération et traitement des

lixiviats

Energie électrique

Modules Nucleos

Lagunage et stockage du lixiviat

Biogaz de décharge

Plus grosse décharge de France (Paris)

4 x J620, 5 x J420, 1 x J320,

Plessis Gassot, France

4 x J620, 5 x J420, 1 x J320,

17 MWe

Oued Smar,Algérie

3000 Nm3/h vont êtretorchés… potentielrenouvelable > 5 MWe !renouvelable > 5 MWe !

Application valorisation gaz de station d’épuration

Valorisation du biogaz de STEP

Gaz d’échappement

Energie électrique

Boues d’épuration

Compresseur

Digesteur

BiogazGazomètre

Utilisation des boues

Récupération énergie thermique (digesteurs)

électrique

Séchage

Utilisation des boues (engrais agricole)

Cogénération biogaz de STEP

4 x J416

4,4 MWe

Marrakech,Royaume du Maroc

Biogas de station d’épuration

3 x J620,

8,7 MW

Mapocho, Chili

8,7 MWe

6t/h de vapeur

3,8 MW eau chaude

Application gaz torchés

Valorisation du gaz associé

Principaux avantages

Flexibilité du combustible Fonctionnement stable en mode îlotage Fonctionnement possible à très faible indice de méthane

Waha, Tunisia

Gas de torchère

3x JGC312, conditions +55°C,3x JGC312, conditions +55°C,

1.1MWe

Orientation ServiceOrientation Produit

Conception de l’installation

Management de Projet

Chantier

Mise en service

Maintenance

Stockage Pièces détachées

Orientation Produit

Conception des moteurs

R & D

Fabrication

Pièces détachées

Complémentarité GE / Clarke Energy

Clarke Energy Algérie

33 bis rue des Pins

Hydra - ALGER

[email protected]

+213 (0)21 60 88 86+213 (0)21 60 88 86

www.clarke-energy.com

Merci de votre attention