Toute production d’énergie mécanique et par suite électrique, à partir d’un combustible quelconque, se fait avec dégagement de chaleur vers une source froide. La cogénération consiste à utiliser cette chaleur plutôt que de la perdre à l’atmosphère. La cogénération permet donc des économies d’énergie et, consécutivement, une réduction des coûts globaux des énergies produites.
La cogénération englobe toute une série de procédés (dénommés aussi cycles, filières ou systèmes) dont certains font appel à des techniques complexes. Elle s’applique à de très nombreux cas d’utilisations tant dans l’industrie qu’en génie climatique. Elle s’étend sur une très grande échelle de puissance électrique : de la dizaine de kilowatts pour les petits moteurs alternatifs à plus de 50 MW dans les grandes centrales thermoélectriques de chauffage urbain ou d’usine. Sa connaissance intègre une vaste gamme de techniques.
Le but principal de la cogénération est économique, aussi son étude doit‐elle montrer :
comment on peut la mettre en œuvre (technologie) ;
comment elle peut être financièrement rentable.
À cet effet, ce sujet fait l’objet de trois articles :
les techniques de cogénération, traitées dans ce texte, décrivent les différents matériels et les principes courants et présentent les schémas d’installation en donnant leurs performances ;
la cogénération dans l’industrie ;
la cogénération en génie climatique.
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pour l’énergie mécanique ou électrique le kilowattheure (kWh) et pour les puissances correspondantes le kilowatt (kW) (les écritures kWe et kWhe parfois utilisées sont fortement déconseillées par les organismes de normalisation) ;
pour l’énergie thermique : les pouvoirs calorifiques des combustibles et les quantités de chaleur produite ou consommée, toujours donnés en PCI (pouvoir calorifique inférieur) sont exprimés en kilojoules (kJ) ou en kilowattheures qui sont les unités légales.
La thermie (th) et la kilocalorie (kcal), unités pratiques, sont encore fréquemment utilisées.
Les puissances thermiques sont exprimées en kilowatts (kW) et, encore fréquemment, en thermies par heure (th/h) ou en kilocalories par heure (kcal/h). L’écriture kWth est fortement déconseillée.
On rappelle que :
1 kWh = 3 600 kJ = 0,860 11 th = 860,11 kcal ;
1 th = 4 185,5 kJ = 1,163 kWh = 1 000 kcal.
Pour ce qui concerne les fluides caloporteurs, on emploiera les abréviations :
EC pour l’eau chaude basse pression (θ < 110 oC), en général 90 à 70 oC ;
ES pour l’eau surchauffée, en général 90 à 170 oC ;
Vapeur BP (p < 0,5 bar), MP (2 bar < p < 18 bar), HP (p > 20 bar).
Le cœur d’une cogénération est la machine motrice. Elle consomme une quantité horaire de combustible correspondant à une énergie thermique C, elle produit, d’une part, de l’énergie mécanique transformée en une quantité d’électricité W, d’autre part, des rejets thermiques dont une partie Q est récupérée et utilisée pour du chauffage.
En unités cohérentes on définit :
le rendement mécanique :
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En anglais
Chaudière plus turbine à vapeur
