Groupes électrogènes > Détermination de la meilleure technique disponible

Les chapitres précédents ont brièvement décrit les moyens diminuant les nuisances en provenance de l’utilisation des groupes électrogènes à un minimum. Les techniques disponibles ne sont pas encore au point d’éviter carrément toute nuisance. Il est évident qu’en ce qui concerne la protection de l’atmosphère et du rendement électrique le développement des techniques n’est pas encore au point.



Les groupes électrogènes à l’état actuel de la technologie ne répondent pas aux critères d’une utilisation rationnelle de l’énergie. La production d’électricité moyennant un groupe électrogène (rendement électrique entre 35% à 42%) entraîne une consommation d’énergie primaire supérieure à la production d’électricité par les centrales électriques (rendement entre 38% et 55%). Il en résulte notamment une augmentation de la production de CO₂.

L’importance du rendement d’un groupe électrogène dépend de son utilisation. Dans le cas où le groupe électrogène produit du courant électrique de secours et ne fonctionne que pendant 50 heures par année, la quantité d’électricité produite par cette installation est très limitée. En considérant le faible nombre d’heures de fonctionnement, les impacts liés à ce groupe électrogène peuvent être considérés comme minimes.

Si le groupe électrogène est utilisé à des fins de la production de courant électrique de pointe, les heures de fonctionnement sont toutefois plus élevées qu’en mode de fonctionnement de secours. L’augmentation de la production d’énergie électrique entraîne notamment une augmentation des pertes thermiques (total). Ces pertes sont éliminées par un système de refroidissement qui les rejette dans l’atmosphère. Avec l’augmentation de la production d’énergie électrique est liée une augmentation de la consommation d’énergie primaire et donc notamment une augmentation des rejets des polluants. La quantité des rejets n’est plus négligeable. En comparant la consommation de l’énergie primaire et les émissions produites avec l’énergie secondaire effectivement utilisée, le groupe électrogène en mode de production de courant de pointe ne répond pas aux critères d’une utilisation rationnelle de l’énergie. Les pertes thermiques (~60% de l’énergie consommée) sont trop élevées. Une réduction de la consommation du combustible, ainsi qu’une réduction des émissions et une réduction des pertes thermiques ne peuvent être réalisées par application d’un système à haut rendement. Pour augmenter le rendement total de l’installation, la récupération de l’énergie thermique représente une technique appropriée.

Les groupes électrogènes utilisés en tant que «producteur d’énergie électrique», dont le but principal consiste dans l’alimentation d’un réseau de distribution, montrent souvent des heures de fonctionnement de plus de 4000 heures par année. Les pertes thermiques résultant de la production sont d’une grandeur importante, non négligeable. Une relation économique et écologique entre la consommation annuelle d’énergie primaire et la production d’énergie électrique n’est pas donnée. En comparant les émissions annuelles avec le courant électrique produit et les pertes thermiques, l’installation ne représente pas une solution idéale. Les pertes thermiques devraient être récupérées d’une façon utile pour répondre aux critères de l’utilisation rationnelle de l’énergie et des meilleures techniques disponibles, ce qui conduit à la mise en place d’une installation de cogénération.

En ce qui concerne la récupération de la chaleur de multiples possibilités pour l'utilisation de la chaleur perdue s’offrent, dont quelques-unes sont énumérées par la suite :

• chauffage ;
• production de l’eau chaude sanitaire ;
• production du froid.

On peut parler d’une utilisation rationnelle de l’énergie primaire si la récupération de la chaleur atteint des valeurs raisonnables dont notamment un rendement total de l’installation supérieur à 80%.

La production simultanée de chaleur et d’énergie électrique à partir d’un seul combustible et d’une seule installation est appelée cogénération. L’installation de cogénération met donc à disposition les deux énergies suivantes : la chaleur et l’énergie électrique.

Les avantages de la cogénération se trouvent dans le grand potentiel d’économie, dans le faible niveau d’émissions et dans les applications universelles. Les transformateurs énergétiques conventionnels comme les moteurs diesel et les moteurs gaz atteignent des degrés d’efficacité électrique jusqu’à 42% au maximum. Face à la situation de la discussion sur l’effet de serre et en particulier sur la limitation des émissions de CO2, la production simultanée de chaleur et d’énergie électrique par une seule installation peut diminuer les émissions de CO2 qui est un critère important pour l’évaluation de l’incidence sur l’environnement de ces installations. Les degrés d’efficacité élevés contribuent à l’abaissement des coûts énergétiques et diminuent les rejets d’émissions et préservent les ressources énergétiques.

Les modules de cogénération peuvent couvrir en fonction des besoins, les besoins en chaleur et électricité d’un objet d’approvisionnement. Des efficiences de l’énergie primaire consommée de 80-90% peuvent être atteintes. On peut combiner l’utilisation des énergies (l’électricité, chaleur de chauffage, froid, vapeur et force mécanique) sous les formes les plus différentes.

Avec l’installation de cogénération la meilleure technique disponible est ainsi déterminée.

La propagation des installations de cogénération est influencée par des conditions politiques et économiques. Ces conditions sont souvent soumises à des modifications qui agissent parfois en partie favorisante et en partie défavorisante. Ci-après sont énumérées quelques conditions importantes :

• la rémunération d’alimentation d’électricité ;
• la législation d’émission en vigueur ;
• la promotion nationale ;
• les prix d’énergies primaires.

Le rendement total de l’installation est aussi déterminant pour l’efficacité de la production d’électricité. Il est d’une importance particulière pour la rentabilité de la centrale de cogénération.

Un dimensionnement correct de l’installation est cruciale pour la rentabilité. La connaissance des besoins en énergie électrique et de chaleur (éventuellement froid, vapeur etc..) en fonction du temps (été, hiver) est donc absolument nécessaire. Pour garantir une durée de fonctionnement minimale des agrégats, le dimensionnement de l’installation est à faire suivant les besoins en chaleur maximale à atteindre. En général, 20% à 40% des besoins en chaleur maximale sont considérés, cela dépend toutefois du prix de vente de la chaleur et de l’électricité. Si une alimentation en courant de secours, dans des hôpitaux et dans d’autres établissements à l’égard de règlements de sécurité, est souhaitée, l’installation de cogénération peut également servir en tant que groupe électrogène de secours. Contrairement à un groupe électrogène de secours, la centrale de cogénération se trouve en principe toujours sous charge maximale, ce qui augmentera la sécurité d’approvisionnement. À côté d’une augmentation de la sécurité d’approvisionnement, des avantages économiques supplémentaires ressortent de l’alimentation en courant de secours. Les investissements pour l’acquisition d’un groupe électrogène de secours n’auront pas lieu. Les groupes électrogènes de secours existants peuvent être intégrés facilement dans une installation de cogénération et peuvent augmenter ainsi la livraison de chaleur et d’électricité sans investissements essentiels. En outre les frais pour le « stand-by » ainsi que l’essai mensuel du groupe de secours sont sans objet.

Dans le tableau, présenté à la page suivante, sont représentés les principaux critères nécessaires pour la protection des intérêts visés par la loi du 10 juin 1999 (Luxembourg) relative aux établissements classés, tout en tenant compte des aspects économiques, des rejets de polluants, et de la meilleure technique disponible telle qu’ils ont été décrits dans les chapitres précédents.

Heures de fonctionnement	Critères principaux (pour les moteurs fonctionnant au gaz naturel et au gasoil)
≤ 50 h/a (Groupe électrogène de secours)	→ les émissions de poussières et de monoxyde de carbone ne doivent pas dépasser les seuils suivants (les valeurs limites se rapportent à une teneur en oxygène des effluents gazeux de 5 % vol)     • poussières (moteurs alimentés au gasoil) : 80 mg/Nm3     • monoxyde de carbone (CO) : 650 mg/Nm3
> 50 h/a ≤ 300 h/a (Groupe électrogène de pointe)	→ les émissions de poussières, de monoxyde de carbone et des oxydes d’azote ne doivent pas dépasser les seuils suivants : (les valeurs limites se rapportent à une teneur en oxygène des effluents gazeux de 5 % vol) • poussières (moteurs alimentés au gasoil) : 80 mg/Nm3 • monoxyde de carbone (CO) : 650 mg/Nm3     • poussières : 20 mg/Nm3     • oxydes d'azote exprimés en tant que dioxyde d'azote (NO2) :       ♦ moteurs alimentés au gasoil d’une puissance ≤ 3 MW : 1000 mg/Nm3       ♦ moteurs alimentés au gasoil d’une puissance ≥ 3 MW : 500 mg/Nm3       ♦ moteurs alimentés au gaz : 500 mg/Nm3 → récupération de l’énergie thermique d’une façon utile. La récupération est dispensable pour les cas où l’exploitant peut démontrer que l’installation de récupération n’est économiquement pas supportable
>300 h/a	→ émissions de poussières, de monoxyde de carbone et des oxydes d’azote au-delà des seuils suivants : (les valeurs limites se rapportent à une teneur en oxygène des effluents gazeux de 5 % vol)     • poussières : 20 mg/Nm3     • monoxyde de carbone (CO) : 300 mg/Nm3     • oxydes d'azote exprimés en tant que dioxyde d'azote (NO2) :       ♦ moteurs alimentés au gasoil d’une puissance ≤ 3 MW : 1000 mg/Nm3       ♦ moteurs alimentés au gasoil d’une puissance ≥ 3 MW : 500 mg/Nm3       ♦ moteurs alimentés au gaz : 500 mg/Nm3 → installation de cogénération avec rendement total de l’installation supérieur à 80%.
Critères valables pour tous les modes d’exploitation, afin de répondre aux exigences de loi du 10 juin 1999 (Luxembourg) relative aux établissements classés : utilisation du carburant ayant une teneur en soufre < 0,05 % ; les installations doivent répondre aux critères de l'état actuel de la technologie ; les groupes doivent être réglés de façon à ce que les rejets de polluants soient limités à un minimum ; les émissions de bruits sont à réduire à un minimum.