Cogénération (CHP)
Production simultanée d’électricité et de chaleur utile à partir d’un même combustible, avec un rendement global de 75 à 90 %, contre environ 35 à 60 % pour une centrale qui ne produit que de l’électricité.
La cogénération récupère la chaleur qu’une centrale classique rejetterait dans des tours de refroidissement ou dans un fleuve, et l’utilise pour un réseau de chaleur, de la vapeur de procédé industriel ou le chauffage de bâtiments. Les machines motrices sont des moteurs à gaz, des turbines à gaz avec chaudière de récupération, des turbines à vapeur (à contre-pression ou à soutirage-condensation) et des piles à combustible.
Rapport électricité/chaleur = E_elec / Q_heat
Exemple moteur à gaz : 42% électrique + 45% chaleur = 87% au total (PCI)
Économie d’énergie primaire (directive UE 2012/27) : PES = 1 - 1 / (η_heat/η_ref,heat + η_el/η_ref,el)
Rendements électriques courants : moteurs à gaz alternatifs 35 à 45 %, cogénération à cycle combiné 40 à 50 %, cogénération biomasse à vapeur 20 à 30 %. Le rapport électricité/chaleur va d’environ 0,3 (vapeur à contre-pression) à 1,2 (cycle combiné).
Tout l’intérêt dépend d’une demande de chaleur régulière à proximité de l’installation. Dans le cadre européen, la « cogénération à haut rendement » doit économiser au moins 10 % d’énergie primaire par rapport à une production séparée. Le Danemark, la Finlande et les Pays-Bas produisent une grande part de leur électricité en cogénération. Avec l’électrification du chauffage, la cogénération fossile subit la concurrence des grandes pompes à chaleur, mais la cogénération biomasse et déchets garde toute sa place ; associée à un stockage thermique, une cogénération flexible peut suivre les prix de l’électricité.
Termes associés
Tous les termes →- Réseau de chaleur
Réseau de canalisations isolées qui distribue de l’eau chaude ou de la vapeur produite par des sources centrales vers de nombreux bâtiments, pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire.
- Consommation spécifique de chaleur (heat rate)
Énergie de combustible consommée par une centrale thermique pour chaque kWh d’électricité produit ; l’inverse du rendement, généralement en BTU/kWh ou en kJ/kWh.
- Centrale à cycle combiné gaz (CCGT)
Centrale qui fait tourner une turbine à gaz et utilise ses gaz d’échappement chauds pour produire de la vapeur alimentant une seconde turbine, à vapeur, avec un rendement électrique de 55 à 64 %.
- Énergie primaire
Énergie sous sa forme naturelle brute, avant toute transformation : pétrole brut, charbon, gaz naturel, uranium, biomasse, ainsi que l’électricité ou la chaleur des renouvelables.
- Gaz naturel
Combustible fossile composé surtout de méthane, utilisé pour produire de l’électricité, pour la chaleur industrielle et domestique, et comme matière première chimique pour l’hydrogène et l’ammoniac.
- Stockage thermique
Stockage de l’énergie sous forme de chaleur ou de froid, sensible, latente (changement de phase) ou thermochimique, pour un usage ultérieur en chaleur ou pour produire de l’électricité.