La cogénération

Le terme cogénération désigne la production combinée d’énergie électrique et thermique, c’est-à-dire d’électricité et de chaleur. Contrairement à la production séparée, qui implique des pertes d’énergie parfois importantes, la cogénération convainc par une efficacité très élevée qui se traduit par une consommation de carburant et des émissions de gaz à effet de serre réduites ainsi qu’une rentabilité accrue.

Dans un système de cogénération, l’énergie est produite de manière décentralisée, le plus souvent à l’endroit même où elle est consommée. Contrairement à une grande centrale, qui agit comme un nœud dans une infrastructure d’approvisionnement en énergie et qui l’alimente en énergie, la production d’énergie est, dans le cadre de la cogénération, totalement indépendante du réseau public. Cela augmente la sécurité d’approvisionnement car les capacités de production sont réparties.

Les composants de base d’un module de cogénération sont un moteur, un générateur, un échangeur de chaleur ainsi qu’un système de commande et de régulation. À cela s’ajoutent généralement des composants tels que les systèmes d’échappement, d’arrivée et d’évacuation d’air, etc. L’équipement exact dépend de l’application concernée.

Le moteur à combusion entraîne le générateur, qui produit ainsi de l’électricité. La chaleur produite par la combustion du carburant dans le moteur n’est pas dissipée via des dispositifs de refroidissement sans être utilisée, comme c’est le cas dans une voiture, mais mise à disposition du réseau de chauffage via l’échangeur de chaleur. Ainsi, jusqu’à 98 % de l’énergie employée est utilisée sous forme d’électricité et de chaleur.

Toutefois, les centrales de cogénération ne se contentent pas de fournir de la chaleur pour le chauffage ou de l’eau chaude : la production de chaleur industrielle est également possible par vapeur d’eau, air pulsé ou huile thermique. Celle-ci est notamment utilisée dans les procédés de production industriels.

Dans les centrales de cogénération à moteur, les règles suivantes s’appliquent généralement : plus le module de cogénération ou sa puissance électrique est élevé, plus le rendement électrique est généralement élevé.

Les centrales de cogénération peuvent fonctionner avec des carburants fossiles ou renouvelables. Les combustibles liquides tels que le fioul, l’huile végétale ou le biodiesel sont utilisés dans un moteur diesel. Les substances gazeuses telles que le gaz naturel, le gaz liquide et le biogaz (ainsi que les gaz dits à faible pouvoir calorifique qui ne contiennent qu’une faible proportion de méthane inflammable, comme les gaz d’épuration, de décharge ou de mine) sont utilisées dans un moteur Otto, un moteur à injection pilote ou une turbine à gaz.

Dans le cadre de la transition énergétique en cours, de grands espoirs reposent sur l’hydrogène comme source d’énergie entièrement neutre sur le plan climatique. Celui-ci est obtenu par exemple à partir de l’excédent d’électricité éolienne et solaire. Les installations de cogénération de 2G sont d’ores et déjà capables de convertir 100 % d’hydrogène en électricité et en chaleur.

Les installations de cogénération existent dans différentes classes de puissance : l’offre de produits de 2G englobe des solutions allant de 20 à 4 500 kW et couvre ainsi un large éventail d’applications. Chaque centrale de cogénération 2G étant adaptée sur mesure à l’application concernée et conçue comme  l'élément d’une solution globale, les considérations de rentabilité jouent d’emblée un rôle central.

Les modules de cogénération peuvent être alimentés par la chaleur ou le courant. Avec le mode régulé par le courant, la conception et le fonctionnement de l’unité de cogénération reposent sur les besoins en électricité. Avec le mode régulé par la production de chaleur, la grandeur de référence est la chaleur nécessaire. D’autres besoins en énergie comme le froid, par exemple, peuvent également être couvert au besoin.

En général, l’objectif est d’utiliser la machine de manière constante et élevée, donc d’exploiter au maximum les capacités de production existantes. Cependant, dans le cadre du développement des énergies renouvelables, soumises à des fluctuations de capacités naturelles, la mise à disposition de systèmes de régulation et de compensation activables de façon flexible revêt une importance croissante – or, la cogénération permet précisément de répondre à ce besoin.

Le cœur d’une centrale de cogénération est un moteur à piston alternatif. Le fait que la cogénération soit considérée comme une énergie renouvelable ou non dépend du combustible utilisé.

En réalité, même avec des combustibles fossiles comme le gaz naturel, l’efficacité est nettement supérieure à celle de la production d’énergie conventionnelle. De plus, dans les décharges et les stations d’épuration, les gaz nocifs inévitablement générés peuvent être exploités pour la production d’énergie au lieu de polluer l’environnement – un double bénéfice.

La cogénération contribue ainsi déjà à réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. De plus, grâce à la possibilité d’adapter sans difficulté les modules de cogénération 2G à un fonctionnement à l’hydrogène, les conditions sont d’ores et déjà réunies pour une exploitation entièrement neutre sur le plan climatique. Conclusion : la cogénération est donc bien plus qu’une simple technologie de transition – elle est l’épine dorsale de la transition énergétique.