Microcogénération - Définition

Type de systèmes de microcogénération

Les principaux systèmes de microcogénération commercialisés ou en développement, s'appuie sur les technologies de conversion thermo-mécanique suivantes :

• Moteur à combustion interne

Cette technologie est utilisée pour des puissances de 5 kW à plus de mille 1000 kW. Il s'agit d'une technologie mature, bien maitrisée et fonctionnant avec de nombreux combustibles gazeux ou liquide. Pour un besoin de chaleur donnée, le moteur CI permets de produire une quantité d'électricité relativement importante puisque son ratio E/C est plutôt élevé 1/4 à 1/2. Le rendement global d'un moteur CI est de l'ordre de 75-80 % et peut atteindre 90 % si il est munie d'un dispositif de condensation, qui équipe par exemple le moteur Dachs produit par Senertech. Le principal défaut du moteur CI est le bruit ainsi que les émissions de NOx, CO et autres imbrûlés. Comme pour une automobile, ce défaut peut être traité par des pots catalytiques et autres filtres à particules.

• Microturbine à gaz

Le principal intérêt de la micro-turbine à gaz réside dans sa robustesse et son faible besoin de maintenance. Bien qu'il existe quelques turbines en micro-cogénération, commercialisées ou en cours de développement (Capston 30 kW ou MTT 3 kW) On trouve plutôt ces équipements pour des puissances supérieures, de l'ordre de 60 à 200 kW (Capston, Turbec). En Europe, la micro-turbine est surtout utilisée pour la valorisation du biogaz de décharge.

• Moteur à combustion externe (moteur Stirling, Ericsson)

Cette technologie est très pertinente pour micro-cogénération de 1 kW électrique. Grâce à un fonctionnent silencieux et non polluant, elle peut être intégrée dans une chaudière. On parle donc de chaudière à micro-cogénération ou d'écogénérateur. Le rendement énergétique d'une micro-cogénération utilisant un moteur à combustion externe est très élevé, il atteint presque 100 % (97 % pour une utilisation basse température du type plancher chauffant). En revanche la composante électrique de son rendement est relativement faible, de l'ordre de 15 %, soit un ratio E/C de 1/6.

• Turbine à cycle de Rankine organique (analogue à la turbine à vapeur, mais où le fluide n'est pas de l'eau)

• Pile à combustible

Notions de Rendements, d'efficacité et de ratio Électricité / Chaleur

Les définitions des rendements utilisés (rendement énergétique, rendement électrique et rendement thermiques) sont défini dans l'article cogénération. Les notions de rendement électrique et de rendement thermique sont des rendements partiels, c'est à dire que pris séparément, ils ne donnent pas d'indication sur la performance de la micro-cogénération. Ces deux rendements s'additionnent (au même titre que les pressions partielles) pour donner le rendement énergétique ou rendement global, dont la valeur est généralement comprise entre 80 et 95 % pour une micro-cogénération. On parle aussi de composante électrique et de composante thermique du rendement.

Pour traduire la valeur de la production d'électricité d'une micro-cogénération, on utilise aussi la notion d'efficacité sur énergie primaire. En France, le coefficient de conversion d'électricité en énergie primaire de l'électricité est pris conventionnement à 2,58. Il traduit l'efficacité globale des moyens de production et d'acheminement d'électricité jusque chez l'utilisateur. Compte tenu du rendement moyen des centrale en France (33 %) et des pertes de transport/distribution (92,5%), ce coefficient vaut en réalité près de 3,3. Une étude de l'Association Negawatt prenant en compte les pertes d'extraction, de transport (voire d'enrichissement pour le nucléaire), avance même le chiffre de 4. L'efficacité en énergie primaire d'une micro-cogénération se définit comme la somme du rendement électrique et du rendement thermique pondéré du coefficient de conversion : Eff Ep = (Rendement thermique) + 2.58 * (Rendement électrique). Le lot chauffage de la Directive Ecoconception utilise une notion très proche.

Une notion souvent rencontrée est le ration Électricité / Chaleur (E/C), qui traduit le rapport entre l'électricité et la chaleur utile produite.