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Chaudière à cogénération: Chaleur et électricité à usage commercial

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Les centrales de cogénération développées par Viessmann sont conçues pour une utilisation commerciale et municipale. En conséquence, elles sont très performantes et adaptées aux processus opérationnels pour un approvisionnement sûr en électricité, en chauffage/refroidissement et en eau chaude. Vous investissez ainsi non seulement dans une plus grande efficacité, mais aussi dans l’avenir. 

Pour les appareils compacts de la gamme Vitobloc 200, l’idée de centrales de cogénération décentralisées et pilotées par la chaleur est au premier plan: dans des unités relativement petites, on produit d’une part de l’électricité pour ses propres besoins et, d'autre part, la chaleur produite simultanément est utilisée pour le chauffage, en grande partie sans pertes. L’électricité non utilisée est injectée dans le réseau public et rémunérée par la compagnie d’électricité.

Pourquoi une centrale de cogénération?

En Allemagne, la majeure partie de l’électricité est produite dans des centrales à condensation. Cela signifie que l’énergie thermique est convertie en électricité via une turbine à vapeur. Le rendement moyen de toutes les centrales électriques conventionnelles est d’environ 38 %, ce qui signifie que plus de 60 % de l’énergie utilisée est rejetée dans l’environnement sous forme de chaleur résiduelle non utilisée.

Une centrale de cogénération va plus loin en utilisant la chaleur résiduelle, ce qui permet d’augmenter le rendement global de l’installation. Dans le cas des grandes centrales de cogénération, cela se fait par le biais de conduites de chauffage urbain. Le potentiel est toutefois largement exploité dans le parc existant. Enfin, cela n’est possible que si de gros consommateurs de chaleur, par exemple des zones résidentielles, se trouvent à proximité de la centrale qui produit de l’électricité.

C'est là qu’intervient l’idée des centrales de cogénération décentralisées et pilotées par la chaleur: dans des unités relativement petites, la production d’électricité a lieu là où la chaleur produite en même temps n’a pas besoin d’être transportée sur de longues distances (et donc avec des pertes), mais peut être consommée immédiatement. Les pertes liées à la distribution de l’électricité sont également supprimées.

Alimentation électrique décentralisée avec centrale de cogénération

En règle générale, les centrales électriques centralisées ne produisent que de l’électricité. La chaleur produite est perdue. En revanche, la production combinée de chaleur et d’électricité utilise jusqu’à 36 % d’énergie primaire en moins, ce qui signifie une réduction significative des coûts énergétiques.

Structure et fonctionnement d’une centrale de cogénération

Une centrale de cogénération se compose essentiellement d’un moteur, d’un générateur synchrone et d’un échangeur de chaleur. L’alternateur synchrone (machine de travail) entraîné par le moteur à combustion (machine motrice) produit un courant alternatif triphasé (courant triphasé) d’une fréquence de 50 Hz et d’une tension de 400 volts, qui est généralement utilisé par l’utilisateur lui-même.

Le réseau basse tension (0,4 kV) sert pour le raccordement électrique. En règle générale, les chaudières à cogénération fonctionnent en parallèle au secteur. Cependant, par principe, elles peuvent également être utilisées en mode de substitution au secteur en déployant des générateurs synchrones. Le surplus d’électricité peut être exporté vers le réseau du fournisseur d’énergie.

Le moteur génère de la chaleur qui peut être absorbée dans le «circuit de refroidissement interne», par le lubrifiant, le liquide de refroidissement du moteur et les gaz d’échappement, et qui peut être transférée au système de chauffage via un échangeur de chaleur à plaques.

Ce système de génération et d’utilisation de l’énergie est appelé cogénération de chaleur et d’électricité, car l’énergie mécanique (électricité) générée par le moteur et l’énergie thermique (chaleur) dégagée par le moteur lorsqu’il entraîne le générateur sont toutes deux utilisées simultanément.

Dans une centrale de cogénération, un moteur à combustion interne alimenté au gaz entraîne un générateur pour produire de l’électricité. La chaleur produite est extraite de l’eau de refroidissement et des gaz d’échappement via des échangeurs de chaleur et utilisée.

Pour qu’une centrale de cogénération soit économiquement viable, l’appareil doit fonctionner pendant longtemps. Plus une centrale de cogénération peut fournir longtemps de la chaleur et de l’électricité à un système, plus vite elle sera amortie. Lors du dimensionnement, l’accent est mis sur la chaleur, à quelques exceptions près (par exemple l’alimentation de secours). La centrale de cogénération est «guidée par la chaleur».

Ligne de durée annuelle – dimensionnement de la puissance d’une unité de cogénération 

Si l’on considère la répartition habituelle de la puissance de chauffage sur une année (ligne de durée annuelle), il est clair qu’une centrale de cogénération ne doit pas être trop grande. Sa puissance thermique est calculée de manière à ce que la chaleur puisse encore être prélevée même pendant les périodes de faible charge.

Pour atteindre une durée de fonctionnement d’au moins 4500 heures, on peut supposer que la puissance thermique de la centrale de cogénération représente environ 20 % de la puissance de la centrale de cogénération pour le chauffage du bâtiment.

Côté chaleur, la centrale de cogénération fonctionne en parallèle avec une chaudière. Les deux générateurs de chaleur sont reliés au système de chauffage, à la production d’eau chaude ou à d’autres consommateurs de chaleur, comme une piscine.

Selon le profil de consommation du bâtiment, l’utilisation d’un réservoir tampon d’eau de chauffage peut s’avérer utile pour permettre à la centrale de cogénération de fonctionner le plus longtemps possible sans interruption.

Côté électricité, la première priorité est de couvrir l’autoconsommation du bâtiment. Si aucun consommateur n’est plus disponible, l’électricité est injectée dans le réseau public et rémunérée.

 

Électricité: Pour vos besoins propres – ou pour alimenter le réseau

L’électricité est produite dans des unités conçues sur mesure pour répondre à des besoins spécifiques. L’électricité non utilisée est injectée dans le réseau public et rémunérée par la compagnie d’électricité.

 

Chaleur: Utilisation efficace et quasiment sans perte

Contrairement aux centrales électriques centralisées, la chaleur produite par une centrale de cogénération n’est pas perdue. La chaleur est injectée dans le réseau de chauffage. Associé à un autre générateur de chaleur, par exemple une chaudière, le bâtiment est alimenté en électricité, en chaleur et en eau chaude pratiquement sans pertes. Et: Il est également possible de couvrir tout ou partie des besoins en froid en les couplant à une machine frigorifique à adsorption ou à absorption.

Écran d’un Vitobloc 300 type NG

Étant donné qu’une centrale de cogénération est essentiellement rentable grâce aux coûts d’achat d’électricité évités (et non grâce à un tarif de rachat), la consommation d’énergie électrique dans le bâtiment doit également être prise en compte. Il en résulte trois questions simples qui permettent de vérifier rapidement l’utilisation judicieuse d’une centrale de cogénération Vitobloc:

  • La puissance de la chaudière requise est-elle supérieure à 60 kW ou la consommation de gaz est-elle supérieure à 90000 kWh/an (par rapport au pouvoir calorifique supérieur)?
  • La consommation annuelle d’électricité est-elle supérieure à 32 000 kWh?>
  • La chaleur et l’électricité sont-elles consommées simultanément?

Si la réponse à toutes les questions est «oui» et qu’un raccordement au gaz est disponible, il vaut la peine d’examiner la question de plus près.

Vitobloc 200 et 300 – compactes, silencieuses et prêtes à être connecté en usine

Vitobloc 300 NG 15 et Vitobloc 300 NG 20 sont des unités compactes et prêtes à être raccordées, équipées d’un générateur synchrone refroidi par eau pour produire du courant triphasé et de l’eau de chauffage. Avec leur faible bruit de fonctionnement et leur faible encombrement, elles conviennent aussi bien aux nouvelles constructions qu’aux modernisations.

Les centrales de cogénération Vitobloc 300 sont compatibles avec le gaz naturel, le biométhane, le gaz liquéfié ainsi qu’avec l’ajout de 20 % d’hydrogène. Avec la technique de condensation intégrée, vous atteignez un rendement global allant jusqu’à 107,3 % (Vitobloc 300 type NG 20).

La gamme Vitobloc 200

Les centrales de cogénération comme la Vitobloc 200 type EM-260/390 ou la Vitobloc 200 type EM-100/167 de Viessmann séduisent par leur efficacité. Ainsi, les centrales de cogénération Vitobloc 200 sont particulièrement faciles à entretenir avec des intervalles. Certaines intègrent la technologie de la condensation, ce qui leur permet d’atteindre un rendement global allant jusqu’à 95%. De plus, elles sont modulables électriquement jusqu’à 50 pour cent et peuvent fonctionner à la fois en mode thermique et en mode électrique. Les autres atouts de la centrale de cogénération Vitobloc 200 sont son équipement technique complet avec compteur électrique et raccords élastiques pour le gaz, les gaz d’échappement, l’air vicié et l’eau de chauffage, ainsi que le capot d’insonorisation de série pour un bruit de fonctionnement nettement réduit.

Avantages et bénéfices

Avantages 

Bénéfices

 

Rendement électrique très élevé grâce aux moteurs à haut rendement énergétique et aux générateurs synchrones

Rentabilité maximale grâce à un taux de conversion en électricité le plus élevé possible

 

Équipé en série de batteries de démarrage et d’un générateur synchrone

Convient pour le fonctionnement en remplacement du réseau, le besoin en courant réactif n’augmente pas, l’installation de compensation et les résistances d’enclenchement pour le fonctionnement asynchrone ne sont pas nécessaires.

 

Interrupteur d’alimentation à 4 pôles (3 pôles jusqu’à 20 kWel), remplissage initial du réservoir d’huile de graissage, raccords élastiques, compteur électrique étalonné, augmentation de la température de retour de l’eau de chauffage, conservation pendant 24 semaines, mode de modulation de la chaleur pour DN et LE

Réduit les coûts de suivi lors de l’intégration de l’installation

 

Intégration de la ligne de gaz, des batteries de démarrage, de l’alimentation en huile de lubrification, de l’armoire électrique dans le module

Capot d’insonorisation et ventilateur d’extraction jusqu’à 150 kWel

Gain de temps et d’argent lors de la planification, du montage sur site, de la mise en service et de l’exploitation

 

Fonctionnement autonome après modulation thermique pour les installations à 1 module

Les dépenses liées à l’intégration de la régulation peuvent être supprimées

 

Technique de sécurité certifiée conformément à la directive sur les appareils 90/396/CEE avec numéro d’identification du produit dans la fabrication en série

La couverture d’assurance et la sécurité opérationnelle sont prouvées

 

Essai en usine du module complet avec moteur, générateur, échangeurs thermiques et armoire électrique à pleine charge

Effort de mise en service minimal, performances vérifiées

 

Sécurité grâce à la conception, l’assemblage et la réception dans une usine de fabrication certifiée ISO 9001/EN 29001

Une technologie éprouvée, déjà utilisée dans environ 600 modules de cogénération installés avec succès

 

L’utilisation exclusive de composants qualifiés de marques renommées

Une sécurité de fonctionnement maximale et un approvisionnement en pièces de rechange assuré sur de nombreuses années, une grande stabilité de valeur

 

Actualités sur le dégrèvement du prélèvement EEG pour les installations de cogénération

La loi allemande sur la collecte d’énergie est entrée en vigueur le 1er janvier 2019. Elle contient des modifications de la loi sur les énergies renouvelables et de la loi sur la cogénération. Le premier concerne principalement la réduction du prélèvement EEG pour les nouvelles installations de cogénération à haut rendement. Les points suivants doivent être pris en compte à cet égard:

  1. Les nouvelles installations de cogénération ainsi que les installations de cogénération mises en service depuis le 1er août 2014 et dont la puissance électrique est inférieure à un mégawatt ou supérieure à dix mégawatts continueront à ne payer que 40 % du prélèvement EEG.
  2. Toutes les nouvelles installations de cogénération dans les entreprises grandes consommatrices d’électricité continueront à ne payer que 40 % du prélèvement EEG.
  3. Pour les autres nouvelles installations de cogénération, le privilège d’une contribution de 40 % à l’EEG n’existe que si l’installation de cogénération fonctionne moins de 3 500 heures à plein régime par an. Pour les centrales de cogénération fonctionnant à des taux d’utilisation plus élevés, le prélèvement moyen augmente continuellement et atteint la valeur d’un prélèvement EEG complet à 7 000 heures d’utilisation complète.
  4. Pour les nouvelles installations de cogénération construites entre le 1er août 2014 et le 31 décembre 2018 et qui relèvent du point 3 de cette énumération, un régime transitoire échelonné s’applique jusqu’en 2019 ou 2020.
  5. Le compromis s’applique rétroactivement au 1er janvier 2018. Une partie du prélèvement 100 % sur les énergies renouvelables est donc reversée aux exploitants de centrales de cogénération.

Les modifications apportées à la loi sur la cogénération concernent notamment des aspects liés à la subvention. Ainsi, elle a été prolongée jusqu’en 2025 pour les nouvelles installations, alors que l’aide aux installations existantes a été réduite. En outre, il existe désormais une clause de non-rétroactivité. Aucune autre subvention n’est autorisée en plus de l’aide accordée par la loi sur la cogénération. 

Le partenaire idéal pour votre centrale de cogénération: Viessmann

Die Viessmann Kraft-Wärme-Kopplung GmbH (autrefois ESS - Energie Systeme & Service GmbH) est le spécialiste de la cogénération du groupe Viessmann et fait partie de l’entreprise depuis 2008. Avec plus de 25 ans d’expérience dans ce domaine, Viessmann propose des systèmes de cogénération efficaces fonctionnant au gaz. Outre les produits de série, des centrales de cogénération spécialement conçues pour répondre aux besoins des clients sont également fabriquées.

Moteur à allumage commandé au gaz d’une chaudière à cogénération.

Centrales de cogénération – systèmes efficaces de production combinée de chaleur et d’électricité au gaz

Les centrales de cogénération au gaz produisent simultanément de l’énergie électrique et de la chaleur selon le principe de la cogénération. Un moteur à combustion interne à gaz spécial, conçu pour un kilométrage élevé, entraîne le générateur pour produire de l’électricité. Avec sa puissance, il est conçu pour les installations résidentielles et commerciales. Côté chaleur, la centrale de cogénération fonctionne en parallèle avec une chaudière. Les deux générateurs de chaleur sont raccordés à l’installation de chauffage pour la production de chauffage et d’eau chaude sanitaire.

Les centrales de cogénération Viessmann sont des joueurs d’équipe. Elles révèlent leur plus grande efficacité dans un système adapté individuellement à chaque besoin. Cela commence par l’ingénierie des systèmes, notamment avec des armoires électriques pour les fonctions de régulation supérieures, et se poursuit par des contrats de maintenance sur mesure.

Gamme de produits: Centrale de cogénération jusqu’à 530 kWel et 660 kWth

Une centrale de cogénération fonctionne de manière très écologique: Outre l’économie d’énergie primaire pouvant atteindre 36 %, les émissions de CO₂ sont nettement inférieures à celles de la production conventionnelle d’électricité et de chaleur. Avec plus de 25 ans d’expérience dans ce domaine, Viessmann propose des systèmes de cogénération efficaces fonctionnant au gaz. Outre les produits de série, nous fabriquons également des centrales de cogénération spécialement adaptées aux besoins des clients.

 

Documents, formulaires et brochures actuels à télécharger

Vous pouvez obtenir ici des fiches techniques sur les centrales de cogénération. D’autres formulaires sont disponibles sur demande. Parlez-en à votre représentant Viessmann.

Fiches techniques/caractéristiques techniques (PDF)

Les fiches techniques de toutes les centrales de cogénération Vitobloc sont disponibles au téléchargement dans notre base de données ViBooks.

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Certificats d’unité

Certificats spécifiques au type pour chaque unité de production afin de prouver la conformité d’une installation de production planifiée avec les exigences des présentes règles d’application VDE.