Les opérateurs français semblent y croire. Le nombre de fournisseurs sur le marché national augmente et si, pour l'instant, la totalité de l'offre commerciale repose sur la technologie des moteurs à gaz, les microturbines ne vont tarder à venir l'étoffer. Sans oublier, évidemment, les piles à combustible qui pointent leur nez sur le marché. Nous avons recensé huit fournisseurs modules de cogénération à moteur, dont nous vous présentons ci-dessous les gammes de produits, par ordre alphabétique des fournisseurs.
LES MODULES A MOTEURS GAZ
ABB ZANTINGH ENERGIESYSTEMENT ABB zes est le nouveau nom sous lequel présente désormais la société ISI (International Systèmes Industriels) qui commercialise en France les modules Zantec du constructeur néerlandais Zantingh, lui-même absorbé par le groupe helvético-suédois ABB. Originaire du pays où la petite cogénération, notamment sous la forme de modules, s'est développée le plus tôt et le plus rapidement, Zantingh compte à son actif plus de 1 600 installations modulaires en Europe.Les modules Zantec se présentent intégrés en caissons indoor ou outdoor insonorisés et chaque module est équipé du système de contrôle-commande ABB Master Control qui assure, sur place ou par télégestion, la gestion électrique, thermique et mécanique de l'unité, ainsi que la commande de coupla- ge/découplage électrique. Signalons que l'ensemble des tableaux de bord affichés ont été traduits en français. Enfin, la fourniture d'un module Zantec s'accompagne d'un contrat d'entretien en garantie totale sur 12 ans (50 000 ou 80 000 heures) qui prévoit la maintenance courante, préventive et curative, englobe les pièces, la main d'oeuvre et les déplacements, garantit le maintien de performances du matériel et comporte une assurance bris de machine sans franchise ni vétusté sur toute la durée du contrat.La gamme proposée par ABB zes, actuellement la plus fournie, comporte des moteurs 1500 tr/min de 35 à 3100 kW et des moteurs 1000 tr/min de 940 à 3500 kW. Seul les premiers, jusqu'à 1036 kWe, répondent à la définition du module et sont présentés dans le tableau ci-après.
BERGERAT MONNOYEUR ENERGIE Avec 50,4% de la puissance de cogénération installée en France sous forme de moteurs à gaz, BME est redevenu cette année le leader incontesté du marché. Ce n'est évidemment pas une raison pour s'endormir sur le succès et BME sait bien, comme l'écrivait Philippe Davérat, son directeur commercial et technique, en avril dernier, qu'il va devoir faire face à "un marché cogénération stable pour quelques années". D'où des investissements pour se développer dans tous les autres secteurs d'utilisation des moteurs, mais aussi pour s'adapter à l'évolution de la cogénération elle-même. En témoignent le lancement de moteurs spécialement conçus pour fonctionner au biogaz (série Cat 3500), l'annonce de versions du 3516 B à rendement électrique amélioré (jusqu'à 40%) et surtout l'arrivée dans la gamme de modules compacts pour répondre aux besoins des utilisateurs de petite puissance, dans la fourchette de 198 à 1033 kWe.
BUDERUS CHAUFFAGE SA Il y a une certaine logique à ce qu'un constructeur de systèmes de chauffage se lance dans la petite cogénération en modules. Après tout, ceux-ci sont destinés, le plus souvent, à être installés en chaufferie et peuvent donc tout naturellement compléter l'offre habituelle de chaudières, préparateurs d'eau chaude,... C'est le pas que vient de franchir Buderus Chauffage et il l'a annoncé officiellement lors du dernier salon Interclima à Paris. Les applications visées recoupent en grande partie les cibles prioritaires indiquées par GDF : piscines, cliniques, maisons de retraite, écoles, centre commerciaux, réseaux de chaleur, industries et même habitat, et Buderus envisage essentiellement l'autoconsommation de l'électricité produite.Les modules "Loganova" de Buderus arrivent en France avec l'expérience acquise en Allemagne. La société propose simultanément un service de maintenance et une garantie sur deux ans pour un coût annoncé de 13 à 14 cF/kWh électrique produit et précise que la durée entre chaque intervention est en moyenne de 1800 heures. Les modules sont bâtis autour de moteurs à gaz Otto à 4 ou 6 cylindres, tournant à 1500 tr/min et équipés à l'échappement d'un pôt catalytique trois voies, avec sonde lamda et régulation associée. Les émissions polluantes standards sont inférieures à 500 mg/Nm3 pour les NOx, à 650 mg/Nm3 pour le CO et à 150 mg/Nm3 pour les hydrocarbures non méthaniques. Buderus précise qu'il est possible de respecter la moitié des valeurs limites d'émission de la TA Luft allemande en augmentant la fréquence des interventions de maintenance et de remplacement du catalyseur.
CGST SAVE CGST Save s'est rapprochée du constructeur hollandais Nedalo, qui détient 20% de son marché national et 65% du marché britannique des modules de cogénération avec sa gamme NUTEC. Celle-ci va de 90 à 1520 kWe et nous en limiterons la présentation aux modèles de puissance inférieure à 1000 kWe pour rester dans le cadre de notre définition. Associée à des partenaires financiers, CGST Save offre des solutions complètes en termes d'études, de matériel, d'installation, de maintenance et de financement. Elle propose deux contrats de services. Save Optima comporte la surveillance continue des installations par GTC et un contrat de maintenance P2-P3 de garantie totale, avec en option, la possibilité d'un financement P4. A ces prestations, le contrat Save Optima Plus ajoute une garantie de performances sur l'efficacité et la fiabilité de l'installation.
EURO TRADING SA Euro Trading est une société spécialisée dans l'import export et le négoce de matériels et pièces de rechange pour les secteurs des mines, des travaux publics et de la marine. A ce titre, elle importait déjà et commercialisait des moteurs Diesel et des équipements électriques. Depuis peu, elle propose à son catalogue une gamme de modules de cogénération d'origine tchéque, dénommé Tedom, dans des puissances allant de 9 à 150 kWe. Les moteurs gaz (ou fuel) sont de marque Skoda VW pour les plus petits, Man pour les intermédiaires et Skoda-Liaz pour les plus gros. Ils sont équipés d'alternateurs synchrones ou asynchrones selon les modèles. L’utilisation de propane ou de biogaz est possible, à condition d'en avertir le fournisseur auparavant. Euro Trading accompagne son offre de matériel de différents services : conseil, étude financière et technique du projet, garantie et service après vente, réalisation complète.
HOUVENAGHEL HENNEQUIN GROËL Avec plus de 6000 réalisations dans le monde et plus de 1000 contrats de maintenance en France, HHG ' du groupe Convergie, est un grand ensemblier spécialiste des centrales d’énergie électrique (production, secours, ultime secours), qui a élargi son offre à la cogénération depuis déjà plusieurs années. Pour répondre à la demande croissante de cogénération de petite puissance, HHG a lancé récemment une gamme de modules, les "Coge-pack", dans des puissances de 40 kWe à 1 MWe, sur la base d'un parte-nariat avec IVECO aifo pour les mo-teurs gaz de 40 à 300 kWe (voir ci--dessous) et d'un accord avec Elliott pour les microturbines de 45, 80 et 200 kWe (voir ci-dessus). La fourniture du matériel s'accompagne également d'une offre de ser-vices : services de proximité (installa-
tion, mise en service, formation, main-tenance, assistance technique 24 h/ 24, pièces de rechange) et services de conseil (appui et conseil technique lors du projet, solutions de financement et d'assurance, étude complète, dia-gnostic, location).
JR FAUCHE SA Le groupe JR Fauché commercialise les modules Cogénergaz mis en grou-pe par sa filiale Electro Diesel à partie de moteurs Valmet, Scania, Man, Guascor et MWM (par ordre de puis-sance) et d'alternateurs Stam-ford, dans une gamme allant de 27 à 777 kWe.
SECCACIER Seccacier, comme Buderus, est à l'origine un constructeur bien connu de chaudières, filiale de CIEC, l'un des derniers exploitants indépendants des deux "mastodontes" du secteur. Comme l'explique Francis Woog, son directeur technique, Seccacier a choisi pour ses modules de cogénération des moteurs américains Waukesha "pour leur robustesse et leur fiabilité, malgré leur prix un peu plus élevé" ' et des enceintes venant de Hollande "pour l’expérience acquise dans ce pays ”. Ayant un exploitant dans sa manche, Seccacier est évidemment en mesure de proposer la maintenance, l'exploitation et la garantie totale avec ses matériels. Maison mère et filiale se vantent d'avoir ainsi installé le premier module de cogénération dans l'habitat collectif à Paris intra muros, preuve d'ailleurs que c'est tout à fait possible moyennant bien sûr quelques précautions vis à vis de l'environnement.
LES MICROTURBINES ARRIVENT Dans le dossier "Spécial cogénération" de décembre 98, nous évoquions "la révolution des microturbines" en indiquant qu'elles étaient attendues à relativement court terme. Nous ne pensions pas si bien dire, puisque les voici.
ABB zes Parmi les quatre fournisseurs que nous avons recensés, celui qui semble le plus opérationnel est ABB zes qui, normalement, commercialise sa microturbine Turbec T100 depuis le 1er décembre. Cette machine a été au départ développée par Volvo comme solution alternative de traction pour les cars et bus et le premier prototype date de 1995. Elle a ensuite été “ pacakagée ” sous forme de module de cogénération par ABB et l'une des premières unités a été installée dans une papeterie de Gothenburg, en Suède, où elle totalise aujourd'hui plus de 10 000 heures de fonctionnement avec une excellente fiabilité. Elle arrive en France par l'intermédiaire de ABB zes, ex ISI.La Turbec T100 fournit donc une puissance électrique de 100 kW (à cos phi 0,9) et une puissance thermique de 152 kW pour une consommation énergétique de 333 kW PCI. Elle présente donc un rendement électrique de 30%, un rendement thermique de 45,5% et un rendement global en cogénération de 75,5% aux conditions nominales. L'alimentation en gaz s'effectue sous une pression de 100 mbar et la température de sortie des gaz de combustion est de 370°C. Les fumées sont très propres, avec moins de 15 ppm de NOx et de CO, sans qu'il soit besoin de mettre en place un traitement catalytique. Le niveau de bruit, enfin, s'élève à 70 dB(A) à 1 mètre dans le caisson standard, mais elle peut être livrée dans un caisson mieux insonorisé qui ne laisse passer que 45 dB(A). Le module est évidemment équipé d'un système de contrôle-commande qui permet l'automatisation du fonctionnement et le contrôle par PC sur place ou à distance via un modem.
Houvenaghel Hennequin Groël
HHG Houvenaghel Hennequin Groël HHG a signé un accord de distribution avec le turbinier américain Elliott en juin dernier et son catalogue mentionne déjà trois modèles de 45, 80 et 200 kW. En fait, seul celui de 45 kW est disponible actuellement, les deux autres étant promis pour le courant de l'année prochaine.D'après Elliott, une centaine de modules de ce type fonctionnent actuellement aux Etats-Unis, mais HHG n'en est pas encore là. Au cours du premier trimestre 2000, il installera un module de 45 kWe en démonstration dans un “ show room” à Fécamps, où il fonctionnera en cogénération. Puis il espère réaliser quelques installations de démonstration chez certains de ses "clients privilégiés" en cours d'année.
EDF C'est avec un autre américain, Allied Signal, qu'EDF a signé un contrat de partenariat et de distribution. Pour l'instant, le prototype Parallon de 75 kWe, d'une technologie issue des turbocompresseurs pour poids lourds, est encore en cours d'essais à la direction de la Recherche où les tests effectués aboutissent à un rendement global de 70% en cogénération. Le premier semestre 2000 devrait voir une première démonstration sur le terrain en soutien de réseau (production d'électricité seule) avec une alimentation en gaz naturel ou en propane. Une première opération de démonstration en cogénération est également prévue pour l'an prochain, mais pas en France.
CIAC CIAC est un opérateur presque inconnu en cogénération. Il a déjà pourtant installé une bonne centaine de turbines à gaz, mais essentiellement pour réaliser des stations d'énergie et des alimentations de secours destinées surtout aux réseaux de télécommunications. Il se fournit chez Turboméca jusqu'à 5 MW, chez Rolls Royce ou Général Electric pour les puissances supérieures. Une dizaine de ces turbines fonctionnent néanmoins en cogénération.
Il se trouve que les télécommunications connaissent déjà la tendance à la décentralisation que l'on pressent dans l'énergie. Le développement d'Internet, entre autres, va multiplier le nombre des serveurs de proximité (aux USA, chacun a 5000 clients en moyenne), qui auront tous besoin de sécurité électrique. CIAC se prépare donc à "l'explosion" du marché des stations de petite puissance et s'est mis en relation avec Microturbo, filiale de Turboméca, qui construit notamment une turbine de 130 kWe destinée à l'alimentation des pompes à huile des hélicoptères gros porteurs. Elle est directement couplée à un alternateur Auxilec qu'elle entraîne à 56 000 tr/min pour produire un courant à 2000 Hz. Un onduleur à base de transistors IGBT, très fiables et très performants, fournit le courant de sortie à 400 V et 50 Hz., L’ensemble de la turbine et de son alternateur ne fait qu'un mètre de long pour 110 kg, dont 32 kg seulement pour la turbine. Encombrement réduit et légéreté, associés à une fiabilité qu'on dit meilleure, sont évidemment les principaux atouts de la turbine face à la concurrence des moteurs. Le module complet de cogénération ne fera que 250xl20xl60 cm pour un poids total de 700 kg. Et il sera entièrement de construction française, originalité qui justifie que nous nous étendions un peu sur son cas...
La turbine est testée depuis 1997 au banc d'essai. Entre temps, elle a été intégrée dans un capotage et montée dans une camionnette pour constituer un groupe de secours mobile au fuel qui sert d'outil de démonstration commerciale depuis cet été. L'alimentation au gaz sera mise au point sur une seconde turbine d'essai au cours du premier trimestre 2000 et l'objectif de CIAC est de disposer d'une unité de démonstration de station d'alimentation permanente et de cogénération avant la fin du premier semestre. En ce qui concerne la cogénération, l'échan-geur de récupération est déjà dimen-sionné et l'ensemble est passé au crible de l'analyse de la valeur afin de définir la première pré-série. Le calendrier prévisionnel prévoit que les clients pourront prendre les premières options dès l'été prochain pour des li-vraisons qui commenceront au début de 200 1.
Le module, dénommé GAEL, fournira 130 kWe d'électricité et jusqu'à 500 kW thermiques pour chauffer de l'eau entre 70 et 90°C, ou pour produire de la vapeur. Il sera livré avec ou sans by--pass sur les fumées selon les besoins du client. Cependant, ce système n'est pas très économique et CIAC a prévu de pouvoir transformer sa turbine en turbine régénérative en lui ajoutant un récupérateur que Microturbo va déve-lopper et fabriquer et qui permettra d'augmenter le ratio électricité sur chaleur. Il devrait être disponible en 2002. GAEL disposera bien sûr aussi d'un système de supervision (Euro-NRJ) qui assure la gestion locale et l'exploitation à distance via Internet ou Intranet. A terme, la gamme devrait s'élargir et CIAC présente déjà à son catalogue cinq modèles allant de 45 à 200 kWe pour les trois applications prévues : groupe de secours, station d'énergie et cogénération. LA PREMIERE PILE A COMBUSTIBLE Les grands événements sont toujours à la merci d'un grain de sable. EDF et GDF avaient prévu d'inaugurer offi-ciellement leur pile à combustible de Chelles le 11 décembre, mais l'expert pour l'Europe du constructeur améri-cain ONSI a eu un accident, a été ar-rêté un mois et le démarrage de l'ex-ploitation a été retardé d'autant. Bref, l'inauguration est repoussée à janvier, mais ça n'empêche pas d'en parler. Environ 180 dans le monde, 20 en Eu-rope, et une en France : l'opération de Chelles n'est qu'une première françai-se, mais comme on le verra, il n'était pas vraiment nécessaire de se presser ; ce n'est pas demain que votre logement sera chauffé par une pile à combus-tible. Celle de Chelles est encore ce qu'on pourrait appeler une "belle bê-te" : elle tient dans un conteneur de 5x3x3 m (soit 45 m3), auquel il faut ajouter la salle de contrôle-comman-de, et pèse 18 tonnes. Autre dimen-sion importante, son prix, qui dépasse 5 MF hors installation, le tout pour four-nir 200 kW électriques. Au kW instal-lé, c'est dix fois plus cher que la cogénération classique, et on ne parle pas encore de rentabilité. Mais il s'agit pour EDF et GDF d'un investissement sur le long terme : si la filière s'indus-trialise, le prix s'abaissera et la compétitivité de la pile à combustible peut être espérée à un horizon de dix ans. Mais pourquoi tous ces efforts ? C'est que la pile à combustible présente des arguments très positifs en matière d'en-vironnement qui la rendent attractive à la fois pour les applications station-naires de cogénération et pour l'auto-mobile : elle n'émet qu'une quantité négligeable de polluants atmosphé-riques, produit 20% de moins de CO2 que la cogénération traditionnelle par kWh électrique fourni et ne provoque aucune nuisance acoustique ni vibra-toire. Ce qui justifie à la fois l'investis-sement d'EDF et GDF et la constitution en France du Comité d'orientation du réseau pile à combustible au ministère de la Recherche, qui soutient un pre-mier projet de prototype regroupant PSA Peugeot Citroën, Renault, Elf-TotalFina, Air Liquide et le CEA. Au plan technique, la pile à combus-tible de Chelles est de type PAFC (aci-de phosphorique). Elle est alimentée en gaz naturel qui est d'abord intro-duit dans le reformeur où il est transfor-mé en gaz carbonique et en hydrogè-ne. Ce dernier passe dans le coeur de la pile, le module générateur constitué d'un empilement de cellules électrochi-miques, où il se combine à l'oxygène de l'air pour produire du courant conti-nu (phénomène inverse de l'électroly-se) et de la chaleur. Le courant continu est transformé en 400 V, 50 Hz par un convertisseur électronique, tandis que la chaleur est récupérée. La pile de Chelles produit ainsi 200 kW élec-triques et 200 kW thermiques à 80°C, avec un rendement électrique de 40% et un rendement global de 80%. Ayant privilégié le confort des visiteurs et la sécurité de l'installation, EDF et GDF ont installé leur pile dans un bâti-ment spécifique plutôt qu'à l'extérieur. Electriquement, elle est raccordée au poste de distribution publique le plus proche, sur le réseau exploité par EDF GDF Services de Saint-Mandé. Thermi-quement, elle délivre sa chaleur au réseau de chauffage urbain géother-mique de Chelles, ce qui permettra un service annuel de très longue durée car le réseau peut absorber ses 200 kW même l'été pour la production d'ECS. Le site a été choisi pour cette caractéristique particulière afin de pouvoir tester à la fois le fonctionne-ment, les performances et la durée de vie de la pile.
