L'énergie du bois
Présentation
Les bois représentent une biomasse disponible comme source d'énergie pour l'homme. Dans les régions où les conditions climatiques sont favorables, de véritables cultures d'arbres sont entièrement destinées à la production d'énergie. Par exemple, on plante des arbres feuillus ou résineux à croissance rapide (peuplier, pin, eucalyptus, etc.) sur des surfaces agricoles inoccupées : ce sont des cultures en taillis. Tout le monde connaît le bois en bûches, énergie traditionnelle en milieu rural, adoptée depuis une quinzaine d'années comme complément du chauffage électrique dans les agglomérations urbaines. Ce « bois de feu » constitue en France l'essentiel du bois-énergie. Au-delà de cet usage domestique qui nécessite une manutention quotidienne, le bois-énergie se présente sous des formes très diverses qui ont en commun leur difficulté à trouver des débouchés ; résidus bocagers et forestiers, sciures, écorces, bois « en fin de vie » (palettes et cagettes usagées, vieux meubles).
Ces déchets ligneux peuvent être brûlés dans des chaufferies à alimentation automatique. Plusieurs pays d'Europe (Autriche, Danemark, Suède, Finlande, Suisse) ont déjà créé de nombreuses chaufferies bois qui desservent des bâtiments collectifs ou des réseaux de chaleur urbains.
- - CH4 de 50% à 90%
- - CO2 de 10% à 40%
- - H2S de 0.0% à 0.1%
Le biogaz peut produire de la chaleur (dans des chaudières) ou de l'électricité (groupe électrogène) ou les deux en même temps (cogénération). Il peut également servir de carburant pour les véhicules ou être injecté dans des réseaux de gaz naturel.
Fonctionnement et utilisation
La biomasse sèche (bois et paille), les déchets organiques solides et ordures ménagères, les déchets de l'industrie du bois peuvent satisfaire les besoins en chaleur dans différents secteurs des activités humaines, notamment comme biocombustible pour les chaudières.
Si les déchets de l'industrie du bois (estimés à 300 000 tonnes équivalent pétrole (TEP)) sont régulièrement récupérés pour être recyclés, les résidus forestiers (estimés à 4 millions de tonnes équivalent pétrole (TEP)) sont encore trop souvent brûlés sur place ou mis en décharge. L'une des raisons est que la récolte et le conditionnement des résidus forestiers sont plus difficiles puisqu'il faut utiliser des machines spécialisées pour déchiqueter le bois sur place.
Après récupération, pour faciliter son stockage et permettre une bonne automaticité dans l'alimentation et la régularisation des chaudières, le biocombustible doit être normalisé, calibré, dépoussiéré. Il est ainsi conditionné sous forme de plaquettes ou de granulés.
Pour utiliser cette filière, il faut impérativement compter sur une ressource en biocombustible durable et sur des coûts de collecte et de transport raisonnables.
Des collectivités locales choisissent d'utiliser le biocombustible pour le chauffage de bâtiments communaux (écoles, bibliothèques, gymnases, piscines...) ou le chauffage des locaux professionnels agricoles (serres, bâtiments d'élevage, séchage du fourrage...). Ils sont alimentés par un réseau de chaleur relié à une chaufferie centrale.
En général, la chaufferie centrale est alimentée par deux combustibles: biocombustible et fioul ou biocombustible et gaz. Les chaudières collectives fonctionnent par une combustion inversée : un ventilateur souffle l'air nécessaire à la combustion en dirigeant les flammes vers le bas. Elles sont ainsi moins polluantes et ont un rendement supérieur aux chaudières à combustion naturelle mais nécessitent des règles d'installation et un entretien très stricts.
Contrairement aux combustibles fossiles, le bois ne contient pas de soufre. Lorsqu'il est brûlé dans des appareils à faible rendement ou à l'air libre, il génère toutefois une quantité importante de rejets polluants. Cet inconvénient est pratiquement supprimé lorsque la combustion s'effectue conformément aux normes en vigueur dans des chaudières automatiques de forte puissance : les rejets sont alors divisés par 40(monoxyde de carbone) et par 5(poussières). En outre, la croissance des arbres étant liée à la fonction chlorophyllienne, bien gérer les forêts contribue à recycler le gaz carbonique, y compris celui émis par la combustion du bois, ce qui concourt à limiter l'émission de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
Efficacité et rentabilité
En France, dans le cadre du plan "Bois - énergie et développement local" lancé en 1994, l'État incite les collectivités locales à s'équiper de chaufferies collectives à bois par l'octroi d'une subvention allant jusqu'à 50 % de l'investissement initial.
Mise en service au début de l'année 1999, une chaudière de 2 mégawatts (MW) de puissance fonctionne en permanence du mois d'octobre au mois de mai et fournit 85 % des besoins de chauffage de 400 logements sociaux, du groupe scolaire maternel et primaire, du lycée professionnel et du gymnase.
La chaudière consomme 3 000 tonnes d'écorces de bois par an, provenant de 4 à 5 scieries. Un personnel qualifié gère l'approvisionnement en écorces de la chaufferie et sa maintenance. Les cendres et les poussières issues de la combustion (environ 100 tonnes/an) sont utilisées par les agriculteurs de la région comme engrais naturel.
Pour le chauffage au bois chez les particuliers : une cheminée ouverte ou les vieux poêles à bois sont peu efficaces (peu de chaleur dégagée par rapport à la quantité de bois brûlée) et très contraignants. A l'opposé, les chaudières modernes à bois déchiqueté et les poêles à faïence bénéficient d'excellents rendements (75 à 85%) et d'une bonne autonomie (avec peu de cendre et peu de suie du fait de la qualité de la combustion.
Pour les chaufferies collectives : au Danemark, de grandes chaudières brûlent des bottes de paille (bigballers) et des déchets de bois pour alimenter des chaufferies collectives (à l'échelle d'une ville).
Avantages et inconvénients
Avantages
- -Peu d'émissions de polluants si l'équipement est performant.
- -Valorisation de sous-produits et de déchets du bois.
- -Valorisation des ressources locales (bois, haie...).
- -Forte utilisation de main d'oeuvre le long de la filière et donc création d'emplois.
- -Energie pouvant être facilement stockée.
- -Energie renouvelable éternellement si la gestion des cultures est cohérente.
Inconvénients
- -Nombreuses manipulations du bois (pour les appareils individuels à bûches surtout).
- -Coût élevé des appareils individuels automatiques (chaudière à plaquettes).
- -Epuisement possible des ressources boisées si la gestion n'est pas efficace. Mais la France sous-exploite ses 14.5 millions d'hectares de forêt (+300 000 hectares par an).