Principe et technologies de la cogénération Investir dans l’énergie cogénérée

La définition la plus simple et la plus courante de la cogénération est la production simultanée, dans la même installation de l’énergie électrique et l’énergie thermique.

Le principe de base de la cogénération, réside dans le fait que toute production de l’électricité est accompagnée par la production d’une autre forme d’énergie sous forme de chaleur .A titre d’exemple la température des gaz d’échappement dans les centrales thermiques peuvent atteindre les 550 °C, valoriser cette énergie revient à installer des échangeurs récupérateurs qui fournissent selon les besoins, une eau chaude sanitaire (35-45 °C), chauffage (85-95 °C) ou vapeur (110-120°C).
Les trois grands caractéristiques d’une installation de cogénération sont :
*Le rendement électrique, c’est le rapport entre l’énergie électrique et l’énergie primaire présente dans le combustible de l’installation (fioul, gaz, charbon….)
*Le rendement thermique qui est le facteur de conversion de l’énergie primaire en énergie thermique sous forme de chaleur
*Le ratio électricité /chaleur (noté E/Q) qui est le rapport entre l’énergie électrique et l’énergie thermique de l’installation,
Dans une installation de cogénération, on trouve généralement un équipement générateur de l’énergie (moteur thermique, turbine à vapeur..), les équipements récupérateurs de la chaleur (échangeurs…), et un alternateur. Dans la figure suivante une illustration d’une installation de cogénération avec un moteur à combustion,
Les technologies de la cogénération se divisent en trois grandes familles :
a-La turbine à vapeur : la vapeur haute pression produite par une chaudière est dirigée vers une turbine ou elle s’étende provoquant l’entrainement en rotation de la turbine (énergie électrique) La chaleur est disponible directement sous la forme de vapeur ou indirectement sous forme d’eau chaude pour le chauffage.
b- Le moteur thermique : les fumées de combustion sont refroidies pour y extraire leur chaleur, une autre source de chaleur dans le moteur est le bloc de refroidissement de l’huile..
c-La turbine à combustion  ou encore turbine à gaz : les gaz issus de la combustion avec leurs température et enthalpie élevées, se détendent en passant par la turbine, cette dernière solidaire à un alternateur est entrainée en rotation, pour produire de l’électricité.

Les avantages de la cogénération
Les aspects positifs de la cogénération sont multiples et variés, allant de l’efficacité énergétique aux aspects environnementaux. La cogénération s’inscrit dans le cadre globale de l’efficacité énergétique : l’énergie thermique, souvent gaspillée dans des installations de production de l’électricité dite classiques, est valorisée et récupérée dans une installation de cogénération, d’où l’amélioration du rendement énergétique globale qui peut passer de 40 % pour une centrale thermique à charbon (ou 55 % pour une centrale à cycle combinée) à 90 % dans le cas de la cogénération, ce qui se traduit par une réduction de la facture annuelle d’énergie de l’ordre de 10 à 45 % par rapport à la situation sans cogénération.(voir
ci-après, deux schémas comparant les rendements énergétiques entre une installation classique et une installation de cogénération)
En tant que production décentralisée, la cogénération permet de réduire les couts d’investissements dans les réseaux de distribution et de transport. Ainsi les pertes d’énergie relatives à la distribution se voient de coup éliminés (ces pertes sont évaluées dans les pays les plus développés en moyenne à 7 %). Grace à l’augmentation considérable de la puissance disponible sur le réseau ; la cogénération assure aussi une meilleure fiabilité et sécurité de l’approvisionnement.
En plus de l’aspect économique, au travers l’amélioration du rendement énergétiques, la cogénération participe dans la lutte contre la pollution et l’effet de serre : 1000 MW produites dans une installation de cogénération permettent de réduire 1,25 million tonnes d’émissions de carbones par an. De ce fait tout projet de cogénération peut s’inscrire dans le cadre des projets visant la réduction des émissions de gaz à effet de serre et encadrés par le mécanisme de développement propre et l’application conjointe du Protocole de Kyoto.
Les avantages de la cogénération cités en haut et la lourdeur des factures énergétiques ont incité plusieurs pays , et notamment les plus développés à adopter une politique qui encourage l’investissement dans les installations produisant l’énergie cogénérée. Les USA ont passé de 660000 MW de l’électricité en 1988 à 340 000 GW en 2000, de même pour l’union européenne, qui a passé d’un taux de 6,2 % de la production de l’électricité au milieu des année 90s à 10 % en 2000 avec un objectif de 18 % en 2010.

Dans la plupart des pays cités précédemment, il existe un cadre réglementaire et des incitations financières pour promouvoir la cogénération, en France par exemple, plusieurs mesures ont été prises à partir des années quatre-vingt-dix pour mettre en place un cadre juridique, fiscal, technique et économique favorable à son développement.

Qu’en t-il pour le Maroc, à l’exception de quelques grandes structures telles que l’OCP, LASAMIR(cette dernière a lancé en 2006 un projet de cogénération de 40 MW), la cogénération reste un élément absent du champ énergétique marocain. Le Maroc a tout à gagner en engageant les mesures incitatives nécessaires pour encourager tous les acteurs économiques à investir dans la Cogénération.

Tarik SAFANI
s.conceptum@gmail.com

La trigénération
La trigénération est la production simultanée de l’électricité, de la chaleur et du froid, en d’autre terme la tri génération n’est autre qu’une extension de la cogénération avec l’ajout d’une troisième forme d’énergie qui est le froid. La production du froid se fait directement par le biais de l’énergie mécanique de la turbine ou du moteur, ou indirectement au travers, un groupe frigorifique d’absorption. Les secteurs cibles de la trigénération, sont ceux qui consomment soit seulement le froid tels que les entrepôts frigorifiques de stockage des aliments, ou le froid et la chaleur tels que les unités de production pharmaceutiques, les abattoirs…
Dans les pays qui ont un climat qui bascule entre deux périodes, une chaude l’autre froide tel que le Maroc, la tri génération reste une solution énergétique appropriée pour le conditionnement des logements.