Cogénération : une ORC optimisée pour transformer la chaleur en électricité
La chaleur directement récupérée sur les gaz d’échappement à 550°C
Jurgen Klein, Directeur général de 2G Energie
« Le retour sur investissement est de 4 ou 5 ans »
En matière de cogénération biogaz, quels sont les leviers d’action possibles pour optimiser la valorisation de chaleur, sur toute l’année ?
En règle générale, env. 50% de la chaleur produite sur un site biogaz équipée d’un groupe de cogénération, sert à chauffer le digesteur. La question se pose pour la valorisation des 50% restants. Les exploitants peuvent les utiliser pour chauffer des bâtiments, revendre de la chaleur à des industriels voisins ou alimenter un séchoir, mais ces débouchés ne permettent pas toujours une valorisation optimisée. Face à cette problématique, il existe une alternative intéressante avec un système d’ORC, (Cycle de Rankine Organique) qui permet de transformer la chaleur en électricité. Avec ce procédé, le fluide de l’ORC est vaporisé , grâce à une source de chaleur. Sous pression, la vapeur est ensuite détendue dans une turbine, créant une énergie mécanique, elle-même transformée en électricité par une génératrice.
Comment fonctionne cette technologie d’ORC ?
Aujourd’hui sur les cogénérateurs de petite puissance, la chaleur nécessaire pour vaporiser est puisée dans le système de refroidissement du moteur, aux alentours de 90 à 110°C.
Nous avons, quant à nous, développé une solution qui prélève la chaleur au niveau des gaz d’échappement, à 550°C. L’intérêt de ce système haute température, est d’augmenter le rendement du cycle ORC qui dépend du delta de température entre la source de chaleur et l’air ambiant. Cela permet de doubler la puissance électrique générée par rapport à un système basse température. A noter que les systèmes classiques nécessitent un fluide thermique supplémentaire, impliquant une perte de rendement alors que le système ORC développé par 2G permet de vaporiser directement le fluide de travail engendrant un rendement plus important., . Toujours dans cet esprit, rappelons que le système ORC intégré dans la ligne de gaz d’échappement du groupe de cogénération permet un gain de production électrique entre 6 et 10% grâce à la valorisation de cette chaleur habituellement perdue
L’ORC fonctionnant sur gaz d’échappement est-il déjà opérationnel ?
Oui, depuis 2016 ce dispositif a été déployé sur une vingtaine d’installations en Allemagne et une première française sera mise en service en 2020 en Vendée. L’ORC y a été préféré à un séchoir. Avec un groupe de cogénération de 360kWelec l’ORC permet de produire 23 kWe supplémentaires. L’ORC est aussi intéressant, lorsque les exploitants d’un site envisagent une augmentation de puissance. Dans un tel contexte, la question du surplus de production de chaleur se pose de façon accrue. Prenons la taille moyenne d’une exploitation de méthanisation, soit 250 kWe et 250 kWth. Si ces puissances sont doublées, le surplus thermique permet de produire 32 kWe, grâce à l’ORC. Le retour sur investissement de ce dernier est alors entre 4 et 5 ans.
