D'une puissance inférieure à 1 MW, entièrement “packages”, faciles et rapides à mettre en oeuvre, les modules de cogénération se sont rapidement multipliés en Europe, mais encore peu en France. Gaz de France a décidé de lancer une action commerciale pour soutenir leur développement.
La cogénération qui s'est développée en France au cours de ces trois dernières années repose essentiellement sur des unités de puissance comprise entre 1 et environ 100 MW, constituées d'éléments dissociés (moteur ou turbine, alternateur, échangeurs ou chaudière de récupération, régulation, ... ) et assemblés sur place dans un local spécifique insonorisé. Elles sont dimensionnées sur les besoins thermiques de l'utilisateur, fonctionnent généralement à leur puissance nominale et l'électricité est dans la plupart des cas revendue à EDF.
Le "module de cogénération" répond à une autre logique. Il s'agit d'un ensemble pré-assemblé en usine dans une enceinte compacte, monobloc et insonorisée, qui se vend sur catalogue. Le but recherché étant essentiellement de gommer les périodes tarifaires d'EDF les plus chères, la puissance électrique du module est calibrée sur la consommation de base du site de façon que le courant produit puisse être autoconsommé, ce qui est la solution la plus fréquemment adoptée (la vente à EDF n'est examinée qu'à partir de 500 kWe). Son fonctionnement est également calé sur la courbe de charge électrique du site et son régime peut donc varier entre 50 et 100% de sa puissance nominale, plage dans laquelle le rendement se maintient à peu près constant. Il peut enfin participer à la sécurisation électrique du site, sans pour autant pouvoir être considéré comme un "secours" au sens réglementaire du terme.
SIMPLICITÉ, RAPIDITÉ, RENTABILITÉ
Par rapport à un groupe électrogène qui rendrait le même service du point de vue de l'électricité, le module de cogénéra-tion apporte un supplément de rentabilité, grâce à la récupération thermique sur le refroidissement du moteur et sur les gaz d'échappement. Branché sur le circuit de retour, il alimente généralement un cir-cuit d'eau chaude pour le chauffage de locaux, de bas-sins, d'eau chaude sa-nitaire, mais il peut également pro-duire de l'air chaud, voire du froid si on le couple à une machine frigori-fique à absorption. Au total, l'utilisa-teur bénéficie d'une production d'énergie locale qui présente un ren-dement global compris entre 84 et 92% sur PCI. Pour les modules ac-tuellement commercialisés, le ratio “production thermique sur produc-tion électrique" est de l'ordre de 1,2 pour les plus petites puissances (20 kW) et de 2 pour 1 MW et le rende-ment électrique varie entre 30 et 35%.Si l'on compare maintenant le module à une installation traditionnelle de cogénération, l'avantage essentiel du module tient à sa simplicité. On peut le considérer comme une sorte de "boîte noire" dotée de trois en-trées (gaz, air de combustion, eau à chauffer) et de trois sorties (fumées, eau chauffée, électricité) qu'il suffit de raccorder. Par ailleurs, l'enceinte pré-insonorisée selon les normes en vigueur (moins de 65 dB(A) à 1 mè-tre) autorise son installation dans un local de chaufferie existant (ou éventuellement à l'extérieur). Ces caractéristiques se traduisent par un allégement sensible des coûts d'ingénierie et d'installation. Un module peut être mis en place et prêt à fonctionner en quelques jours.
L'enceinte comporte une armoire électrique qui contient la régulation, la commande du groupe, et les or-ganes de protection (GTE) et de rac-cordement au réseau basse tension. Le raccordement au tableau général BT du site ne nécessite que la mise en place de deux câbles, le câble de puissance et le câble de régulation. Quant au raccordement gaz, il est lui aussi très simple : les moteurs ne ré-clament qu'une pression de 300 mbar et peuvent donc, comme les chaudières, être alimentés directe-ment par le réseau.
20 A 30% D'ÉCONOMIES SUR LA FACTURE
L'investissement initial est évidemment fonction de la taille du module. En moyenne, il passe de 10 000 F/kWe pour les plus petites puis-sances à environ 4 000 F/kWe pour une puissance de 1 MW. Le prix du module représente en général autour de 75% du total, le reste se partageant entre le raccordement électrique (10%), le raccordement thermique (5%) et les frais d'étude et de génie ci-vil (10%). Dans l'analyse économique, il convient de ne pas oublier la mainte-nance qui représente un poste impor-tant dont va dépendre en particulier la longévité de l'installation. Les opéra-tions courantes d'entretien (remplace-ment des filtres, des bougies, de l'hui-le, ... ) s'intègrent sans difficulté dans le programme d'entretien de la chauffe-rie. Mais il faut prévoir une révision complète et périodique du moteur as-surée par le constructeur, dans le cadre ou non d'un contrat de garantie totale. Suivant la taille de l'installa-tion et la nature des prestations exté-rieures, le coût de cette maintenance s'établit entre 8 et 12 CF/kWh élec-trique pour les puissances comprises entre 100 et 600 kW Il est plus élevé (jusqu'à 24 cF/kWh) en-deça, plus faible au-delà. Mais cette dépense est nécessaire : bien entretenu, un moteur à gaz a une durée de vie qui peut atteindre 60 000 heures de fonctionnement, soit environ douze saisons de chauffe.
En regard de la dépense, les gains. D'après GDF, le bilan typique d'une opération se solde par une économie d'environ 60% sur la facture d'élec-tricité du site et, compte tenu de la surconsommation de gaz, par une économie de l'ordre de 20 à 30% sur la facture énergétique globale. Un exemple : le centre nautique de Saint-Jean d'Angély s'est équipé d'un module de cogénération de 165 kWe et 260 kW thermiques après une étude comparative portant sur une solution traditionnelle (chau-dière gaz), une solution bois et la co-génération. Mise en service en avril 98 pour chauffer l'eau des 750 M2 de bassins, l'installation a dégagé une économie de 120000 F la pre-mière année sur la facture énergé-tique antérieure (soit - 20%). Le temps de retour brut de l'opération s'élève en théorie à 5 ans. Il sera en fait plus court car l'investissement a été sub-ventionné, notamment par l'ADEME au titre des opérations exemplaires.
DIX MILLE MODULES EN EUROPE
La France est très en retard dans la pénétration des modules de cogénéra-tion et elle ne compte qu'une trentaine d’installations, dont les deux premières datent seulement de début 98, alors qu'on en dénombre plus de dix mille en Europe, tout particulièrement dans les pays d'Europe du Nord, mais aussi en Italie et en Espagne. La Hollande détient le record avec plus de 2500 installations de puissance comprise entre 100 et 300 kW (puissance moyenne de 125 kW). Il n'y a donc rien d'étonnant à ce que les premiers modules vendus en France aient été d'origine étrangère, tout particulière-ment hollandaise avec Zantingh (re-présenté par ISI) et Nedalo, mais aussi belge avec CES (représenté par Electrodiesel, du groupe J.P. Fauché). Le côté positif de cette situation, c'est que les modules importés étaient des équipements depuis longtemps éprou-vés et fiabilisés. Depuis deux ans, des ensembliers et constructeurs français se sont mis sur les rangs, comme Ber-gerat Monnoyeur Energie, Houvena-gel Hennequin, J.P. Fauché et, plus ré- cemment encore Seccacier.
Gaz de France a largement partici-pé à l'éclosion de cette nouvelle filiè-re de cogénération en France. Il en a d'abord abordé les aspects tech-niques sur son installation expérimen-tale de Saint-Denis (direction de la re-cherche), puis les aspects commer-ciaux par des études de marché, la réalisation d'outils (guides techniques, logiciel d'étude d'opportunité) desti-nés aux forces de vente et aux parte-naires, enfin les aspects concrets en soutenant plusieurs opérations pilotes et en assurant leur suivi.
GDF ACCOMPAGNE LES CLIENTS DE BOUT EN BOUT
Aujourd'hui, GDF lance une vaste opération commerciale en faveur du développement. des modules de co-génération. Elle consiste à accompa-gner le client, c'est à dire le futur utili-sateur, tout au long du projet afin d'assurer la qualité de la réalisation et elle est portée par un binôme commer-cial-technicien dans chaque agence. Dans les segments de marché consi-dérés comme prioritaires, le commer-cial va rencontrer les maîtres d'ouvra-ge potentiellement intéressés et leur présenter le concept de module et ses avantages. Si l'interlocuteur manifeste un certain intérêt, l'assistant technique réalise alors, en fonction des caractéristiques du bâtiment et de ses consom-mations, une "étude d'opportunité" à l'aide des outils logiciels de simulation développés par GDF Il peut alors four-nir au client, non pas une étude dé-taillée, mais un bilan approximatif glo-bal qui va donner les valeurs indica-tives de l'investissement, du bilan d'ex-ploitation prévisionnel et, par compa-raison avec l'existant, du temps de re-tour brut de l'investissement.
L'agence Paris Est, par exemple, a réalisé une quinzaine d'études d'op-portunité depuis six mois, dont la moitié ont démontré des bilans prévisionnels positifs, et il y a actuellement une demi-douzaine d'affaires en cours. Le bilan est évidemment tou-jours commenté devant et avec le client. S'il est positif, GDF va alors proposer d'aller plus loin en faisant effectuer une étude de faisabilité, soit par le bureau d'étude auquel le client est habitué, soit par un autre, connu de GDF pour son expérience en la ma-tière. L'équipe de GDF sera alors en mesure de présenter au client des solu-tions de financement par emprunt ou crédit bail. L'assistant technique suivra l'affaire de A jusqu'à Z pour s'assurer du respect des spécifications tech-niques lors de la réalisation et de l'éta-blissement d'un "bon" contrat de main-tenance, puis il fera le bilan de l'opération au bout d'un an avec le client pour évaluer sa satisfaction.
GDF n'entend pas agir seul et veut entraîner toute la filière gazière. L'expertise acquise par ses études, ses recherches et ses analyses d'ex-périences sera transférée à ses par-tenaires sous forme d'outils informa-tiques, de sessions de formation et d'éléments d'information.
Le marché potentiel des modules de cogénération est vaste, que ce soit dans le résidentiel, le tertiaire ou l'in-dustrie. Cependant, GDF s'est fixé des priorités et s'intéresse essentielle-ment, dans un premier temps, aux éta-blissements de santé (hôpitaux et cli-niques), aux résidences pour per-sonnes âgées et aux piscines. Ce sont d'ailleurs les segments de marché dans lesquels les modules se sont développés le plus rapidement dans tou-te l'Europe. Signalons également le secteur des serres, depuis longtemps aux Pays-Bas, plus récemment en Fran-ce. Sur ces segments et en ne considérant que l'autoconsommation de l'élec-tricité produite comme hypothèse, GDF prévoit 80 à 100 installations par an au cours des premières années, puis environ 300 installations par an en régime établi.
MODULES DE COGÉNÉRATION ET RÉGLEMENTATION
Pour être commercialisé sur l'ensemble de l'Union Européenne, le module doit posséder le mar-quage CE (démarche à entreprendre par le constructeur). En ce qui concerne son implantation, le module, participant au chauffage du bâtiment, peut être considéré comme faisant partie de la chaufferie et peut donc être installé dans celle-ci en présence de chaudières (gaz ou fuel) sans obligation particulière, en particulier sans obligation de prévoir un mur coupe-feu de séparation entre chaudières et module. Un module peut égale-ment être installé dans un local spécifique ou encore à l'extérieur. Le câble électrique de puissance reliant le module au tableau électrique général doit être re-couvert d'un matériau coupe-feu sur toute sa longueur en chaufferie. La ventilation de la chaufferie doit faire l'objet d'un nouveau calcul afin d'amener l'air combu-rant nécessaire et d'évacuer le rayonnement du module en plus de celui des chaudières. Le conduit d'évacuation des gaz de combustion du module doit être étanche, puisque sous pres-sion. L'exigence acoustique imposée au module est celle des chaufferies. Dans les grandes villes, où les contraintes d'environnement sont plus sévères, il doit être pos-sible d'implanter des modules à condition de les équiper d'un pôt catalytique (à étudier au cas par cas).
Article publié dans Energie Plus n°237 du 15 décembre 1999
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