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Auteur(s)
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Claude LÉVY : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Ingénieur conseil en thermique et en énergétique
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 :
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comment on peut la mettre en œuvre (technologie) ;
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comment elle peut être financièrement rentable.
À cet effet, ce sujet fait l’objet de trois articles :
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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 ;
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la cogénération dans l’industrie ;
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la cogénération en génie climatique.
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Généralités
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6. Rentabilité
6.1 Investissements
Ce sont les valeurs les plus difficiles à estimer car elles diffèrent énormément suivant les cas rencontrés.
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S’il s’agit d’une installation entièrement neuve, à puissance égale, les coûts seront en général moindres que dans le cas d’adjonction d’une cogénération sur une installation existante.
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Sur une installation existante le problème consiste souvent à remplacer une chaudière devenue obsolète, à renforcer la puissance thermique de la chaufferie, à ajouter un secours électrique, etc. Une cogénération va alors représenter un plus par rapport à un équipement classique et seul le supplément de coût doit être pris en compte dans les investissements.
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Le type de combustible influe énormément : les prix d’investissements augmentent du gaz, au fuel domestique, au fuel lourd, au charbon, aux ordures ménagères, etc., mais en contrepartie les dépenses d’exploitation varient en sens inverse.
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Les caractéristiques des énergies à fournir, force et chaleur, vont beaucoup compter. La tension de l’électricité produite, les équipements et la distance de raccordement au réseau EDF, le mode d’utilisation de la chaleur : air chaud, vapeur, EC, ES, (directe ou par échangeur) sont, parmi d’autres, des éléments conditionnant le coût global).
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La taille de l’installation est un élément essentiel : d’une part les performances sont en général meilleures avec les fortes puissances mais surtout des coûts d’investissements ramenés au kilowatt (électrique) installé décroissent sensiblement quand la puissance augmente. Comme la cogénération s’étend sur un domaine de puissances électriques allant de quelques centaines de kilowatts (MA en petit tertiaire), à plusieurs dizaines de mégawatts (grosses centrales de chauffage urbain, usines, etc.), les fourchettes de coûts au kilowatt (électrique) installé s’étagent du simple au triple.
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Les critères d’exploitation vont jouer sur le choix des types de matériel et le nombre des unités mises en place :
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deux ou plusieurs moteurs assurent plus de sécurité de marche...
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