Bois énergie
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Section d'un tronc d'arbre
Section d'un tronc d'arbre

Le bois énergie se dit de toutes les applications du bois en tant que combustible.

C'est une énergie renouvelable pourvu que le bois provienne d'une forêt gérée en ce sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant...) (voir Sylviculture).

Le bois énergie (Le bois énergie se dit de toutes les applications du bois en tant que combustible.) est le type de bioénergie (La bioénergie résulte du processus de valorisation énergétique de la biomasse, lorsque celle-ci est utilisée comme combustible pour produire de la...) utilisant l'élément de la biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. Dans le domaine de l'énergie, le terme...) constitué par le bois .

Il se présente sous quatre formes essentielles:

  • les bûches
  • les granulés de bois ou pellets
  • les briques de bois reconstituées
  • les plaquettes forestières.

Historique

Le bois est l'une des sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) les plus anciennement utilisées par l'humanité. Depuis la préhistoire jusqu'à une époque relativement récente, le bois fut la seule source d'énergie possible pour le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) et pour la cuisson des aliments. Au Moyen Âge puis à l'époque moderne, c'est le bois qui permit le développement de certaines industries gourmandes en énergie et qui nécessitaient des températures élevées, comme la sidérurgie (Le terme sidérurgie (du grec sideros, fer) désigne à la fois les techniques d'obtention de la fonte, du fer et de l'acier à partir de...) et la verrerie. À cet effet, le bois était transformé en charbon de bois (Le charbon de bois est obtenu en carbonisant du bois de manière contrôlée en l'absence d'oxygène. Le procédé permet de retirer du bois, son humidité et toute matière végétale volatile afin de ne laisser que le carbone....) par des artisans spécialisés, les charbonniers. Ce métier a quasiment disparu au XIXe siècle avec l'apparition et le développement spectaculaire de l'extraction du charbon de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...). Le bois eut aussi une période d'intérêt particulier pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité...) Guerre mondiale pour alimenter les véhicules à gazogène (Le Gazogène, inventé par Georges Imbert, est un appareil permettant de produire un gaz combustible à partir de matières solides et combustibles tels que bois, charbon de bois, coke ou anthracite, permettant d'alimenter des moteurs dit à gaz...). Aujourd'hui le bois énergie suscite un regain d'intérêt en raison du prix grandissant des énergies fossiles, de sa disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle ledit...) et de ses vertus écologiques.

Applications

Les différentes applications du bois énergie se caractérisent par leur rendement. Les dernières générations de matériel permettent des rendements en énergie très élevés (supérieurs à 90%)

  • Les applications les plus intéressantes sont les réseaux de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) en cogénération avec de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes...) le plus souvent.
  • le chauffage au bois sous forme de bûches connait toujours un certain succès, notamment en habitat pavillonnaire et malgré ses contraintes pratiques, car outre les aspects économiques et écologiques, il apporte un caractère chaleureux que n'ont pas les modes de chauffage modernes.
  • Les chaufferies collectives au bois utilisant des déchets de scierie (sciure, chutes de bois) ou des plaquettes de bois issues de l'exploitation forestière se développent fortement.
  • En chaudière (Une chaudière est un appareil (voire une installation industrielle, selon sa puissance), permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur (le plus généralement de l'eau)....) individuelle, de par les difficultés d'approvisionnement et de stockage le développement est plus lent mais la filière (Une filière est une suite de formalités, d'emplois à remplir avant d'arriver à un certain résultat: la filière...) commence à se structurer. L'utilisation de plaquettes forestières ou de granulés de bois (aussi nommés pellets) dans des chaudières automatisées en remplacement du fioul (Le fioul (terme recommandé en France par la DGLFLF) ou mazout (terme recommandé par l'Office québécois de la langue française) est un...) apparait prometteur, et est courant en Suède et en Autriche.
Chaudière de cheminée
Chaudière de cheminée (Une cheminée (lat. caminus) est un conduit vertical aménagé dans un bâtiment, (un véhicule), pour évacuer les gaz et fumées toxiques d'un feu brûlant dans son intérieur. Ce terme ne désigne...)
  • On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois :
  • Insert ou cheminée ouverte : rendement 10 à 15% (rendement lors de la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.). Sur une année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), le rendement peut être négatif, du fait des pertes thermiques importantes lorsque la cheminée n'est pas utilisée)
  • Insert fermé par une vitre : 30 à 70%
  • Poêle à bois moderne (à combustion secondaire) : 70%
  • Chaudière de cheminée : 85 à 95%
  • Chaudières à bois : 85 à 95%
  • Chaudière à granulés de bois(Pellet): 85 à 95%
  • Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90%
  • Réseaux de chaleur : 95%

Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) et santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.)

Le chauffage au bois résidentiel est une source importante de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre...) atmosphérique. Il peut dans certains cas être extrêmement nuisible à la santé.

Parmi la liste des substances émises lors de la combustion du bois, on note : des particules fines (dont les PM2,5 qui pénètrent profondément dans le système respiratoire), le monoxyde de carbone (Le monoxyde de carbone est un des oxydes du carbone. Sa formule brute s'écrit CO et sa formule semi-développée C=O ou –C≡O+, la molécule est composée...) (CO), les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COV), l’acroléine, le formaldéhyde, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des dioxines et des Furanes. Dépendant des sensibilités et des niveaux d’exposition, la fumée (La fumée, parfois appelée boucane en Amérique du Nord, est un nuage de particules solides émis par un feu ou un échauffement mécanique. Ces particules sont principalement de la suie (du carbone...) de combustion du bois peut causer des maux de tête, de la nausée, l’irritation des yeux et du système respiratoire, une aggravation des maladies cardiorespiratoires et une mortalité plus hâtive. Certains composés émis sont également des substances potentiellement ou avérées mutagènes et cancérigènes (benzène et HAP, par exemple)[1].

Depuis la fin des années 1980, plusieurs technologies ont été développées pour rendre les appareils de chauffage au bois plus écologiques. Les catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des...) et les entrées d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec...) secondaires sont des exemples de technologies qui permettent une combustion presque totale des gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) émis et évitent l'émission de fumée visible. Ces technologies ont été développées pour répondre à des normes environnementales sévères comme la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré le plus souvent comme une règle à suivre. Ce...) américaine pour poêle à bois EPA. Malheureusement, la plupart des appareils de chauffage au bois en utilisation, qui datent du début des années 1980 et ne sont pas pourvus de ces technologies, sont encore très polluants.

On note les éléments suivants qui influenceront grandement la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer...) de pollution engendrée par ce mode de chauffage :

  • la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C...) de la population,
  • les conditions climatiques,
  • la topographie,
  • la qualité des appareils de combustion,
  • les essences de bois utilisées,
  • et les techniques de combustion utilisés.

Il convient dès lors de comparer ces pollutions à celles engendrées par les autres modes de fabrication de l'énergie, notamment des énergies de chauffage les plus utilisées (fuel, gaz, électricité).

Cependant, un des avantages du bois comme source d'énergie est que son bilan carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) est neutre (lorsque l'on ne tient pas compte de la quantité négligeable de CO2 produit par les équipements à énergie fossile (L'énergie fossile désigne l'énergie que l'on produit à partir de roches issues de la fossilisation des êtres vivants : pétrole, gaz naturel et houille. Elles sont...) utilisés pour la coupe, le débitage et le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la...) de la ressource). Le CO2 libéré pendant la combustion d'un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...) a été capturé par celui-ci lors de sa croissance. Dans la mesure où l'on ne prélève pas plus de bois qu'il n'en pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.), la combustion du bois a donc aucun impact sur le dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont la formule brute est : CO2. C'est donc...) émis si les forêts sont bien gérées. De plus, la décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de...) du bois au sol aurait de toute façon libéré une quantité équivalente de CO2, sans en récupérer l'énergie.

Les cyanures et poussières de suie sont un sous-produit de la combustion et une grande concentration de chauffage au bois génère du smog.

Économie

Le bois comme source d'énergie contribue positivement à l'environnement économique: d'une part, il a un impact très fort sur l'aménagement du territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par d'autres sciences humaines. Dans le dictionnaire de...) par la gestion des forêts qu'il engendre, d'autre part, il développe l'économie de proximité par les emplois qu'il induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en...) sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut...) de la chaine (gestion de la forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de faible étendue est...), production, récolte, logistique).

Gestion des forêts

L'exploitation traditionnelle des forêts pour la production du bois de chauffage a conduit à une forme de conduite des forêts, le taillis, qui permettait de produire en quantité des bois de petit diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le...). La conversion en futaie de nombreuses forêts pour la production de bois d'œuvre permet toutefois une production de petit bois de chauffage lors des premières éclaircies.

Le déchiquetage des rémanents d'exploitation (branchages et petits bois) qui n'étaient jusqu'alors pas valorisés sous formes de plaquettes forestières est une technique prometteuse pour l'approvisionnement.

La production de bois énergie permet ainsi de dynamiser la gestion forestière et la récolte (La Récolte (Countrycide) est le sixième épisode de la série anglaise de science fiction Torchwood.) de bois d'œuvre en rentabilisant les premières éclaircies. La montée en puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) du bois énergie pose néanmoins le problème d'une concurrence avec les filières d'approvisionnement en bois de trituration.

Réalisations actuelles

L'exemple d'une région française, la Franche-Comté

La Franche-Comté est une région largement boisée aux importantes ressouces forestières, située dans l'est de la France, le long de la frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux États souverains. Le rôle que joue une frontière peut fortement varier suivant les régions...) suisse. Dès qu'on veut dépasser le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) du chauffage au bois traditionnel en bûches, la mise en place d'une filière industrielle intégrée s'impose. C'est ce qui s'est fait dans cette région avec l'aide de l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de « maître ». Il existe dans...) de l'énergie).

Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatisées
Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatisées

L'automatisation indispensable des installations nécessite un combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se combiner à l'oxygène (qui sert de comburant) dans...) dont les caractéristiques doivent se rapprocher d'un fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette appellation les gaz qui sont l'exemple des fluides compressibles, et les liquides, qui sont des fluides peu compressibles. Dans...). En conséquence, c'est la transformation du bois en plaquettes de 2 à 3 cm de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) qui s'est avérée la plus propice à l'exploitation automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a pour fondements théoriques les...).

L'ADEME estime à :

  • 81200 Tep (La tonne d'équivalent pétrole (symbole tep) est une unité d'énergie d'un point de vue économique et industriel.) par an la ressource forestière disponible pour la production de plaquettes (bois d'éclaircie et bois non valorisés actuellement par un autre usage).
  • 15300 Tep par an la ressouce en écorces, chutes et bois de rebut (sous-produits de l'industrie du bois).

En 2003, la ressouce forestière n'est mobilisée qu'à hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de 8% alors que la ressource en sous-produits de l'industrie est mobilisée à 112% (des sous-produits proviennent d'autres régions).

Entre 1995 et 2003

Pupitre de commande de la chaufferie au bois de 3200 kW installé à Gray (Haute-Saône)
Pupitre de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de la chaufferie au bois de 3200 kW installé à Gray (Haute-Saône)
  • 215 chaufferies automatiques ont été mises en place.
  • 13 raccordements de bâtiments sur des réseaux de chaleur alimentés par des chaufferies au bois existantes ont été réalisés.
  • 7 broyeurs dont 6 de forte capacité ont été mis en service.

En 2003 la Franche-Comté disposait d'une puissance installée de 104310 kW (104 MW).

L'installation de Gray

Sur la base d'une première chaufferie centrale au bois et d'un réseau de chaleur (Un réseau de chaleur est une installation comprenant une chaufferie fournissant de la chaleur à plusieurs clients par l'intermédiaire de canalisations de transport de chaleur.) mis en place en 1985 est installée en 2001 une chaufferie mixte bois-gaz constituée de:

  • une chaudière bois de 3200 kW automatisée alimentée en écorce (L'écorce est le revêtement extérieur du tronc, des branches et des racines des arbres, et plus généralement des plantes ligneuses.) ou plaquettes.
  • deux chaudières d'appoint ou de secours au gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.) de 600 et 1740 kW

Le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) de chaleur dessert 600 logements, une école maternelle, un groupe scolaire, un collège (Un collège peut désigner un groupe de personnes partageant une même caractéristique ou un établissement d'enseignement.), une maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille, voire de plusieurs, sans être considérée comme un...) de retraite, un centre médico-social et la piscine municipale. La chaudière au bois assure 90% des besoins de chaleur (11 500 000 kwh) équivalent à une consommation de 1400 tonnes de pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi...).

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