Chaudière à co-génération : Chaleur et électricité pour une utilisation commerciale

Demander un devis
Chaudière à co-génération produisant de l'électricité et de la chaleur

Les chaudières à co-génération développées par Viessmann sont conçues pour une utilisation dans les bâtiments commerciaux et municipaux. En conséquence, elles offrent des performances élevées et sont adaptées aux processus opérationnels permettant une alimentation sécurisée en électricité, chauffage/rafraîchissement et eau chaude sanitaire. Cela signifie que vous n'investissez pas seulement dans une meilleure efficacité, mais également en l'avenir. 

Les appareils compacts de la gamme de produits Vitobloc 200 sont conçus comme des chaudières à co-génération décentralisées favorisant le chauffage. Ces chaudières relativement petites génèrent de l'électricité pour l'auto-consommation. La chaleur générée par ce processus est utilisée simultanément, presque sans pertes, pour le chauffage. L'électricité qui n'est pas requise est exportée vers le réseau public et le fournisseur d'électricité verse une rémunération en conséquence.

Pourquoi choisir une chaudière à co-génération ?

La majeure partie de l'électricité produite provient de centrales électriques utilisant la condensation. Cela signifie que l'énergie de chauffage est convertie en électricité via une turbine à vapeur. L'efficacité moyenne de toutes les centrales électriques conventionnelles est d'environ 38 %, ce qui signifie que plus de 60 % de l'énergie utilisée est perdue dans la nature, sous la forme de chaleur perdue non utilisée.

Une chaudière à co-génération va plus loin et utilise la chaleur perdue, ce qui peut accroître l'efficacité globale du système. Dans le cas de systèmes à co-génération de grande échelle, cela se fait via des canalisations de chauffage urbain. Cependant, le potentiel est largement épuisé sur le stock existant. De plus, cela ne fonctionne que s'il y a de grands consommateurs de chaleur à proximité de la centrale électrique, comme un lotissement.

C'est là qu'intervient l'idée de chaudières à co-génération décentralisées favorisant le chauffage. L'électricité est générée dans des chaudières de taille relativement réduite au niveau desquelles la chaleur résiduelle ne doit pas être transportée sur de longues distances simultanément (ce qui entraînerait des pertes de chaleur), mais peut être utilisée directement sur site. Il n'y a également aucune perte provenant de la distribution électrique.

Alimentation électrique décentralisée avec une chaudière à co-génération

Les centrales électriques centralisées ne produisent généralement que de l'électricité. La chaleur par accumulation est perdue. En revanche, une chaudière à co-génération utilise jusqu'à 36 % d'énergie primaire en moins, ce qui se traduit par une réduction significative des coûts énergétiques.

Structure et fonctionnement d'une chaudière à co-génération

Une chaudière à co-génération se compose principalement d'un moteur, d'un générateur synchrone et d'un échangeur de chaleur. Le générateur synchrone, entraîné par le moteur à combustion interne (entraînement), génère un courant alternatif triphasé ayant une fréquence de 50 Hz et une tension de 400 V qui est généralement utilisé sur le site.

Le réseau basse tension (0,4 kV) sert pour le raccordement électrique. En règle générale, les chaudières à co-génération fonctionnent en parallèle au secteur. Cependant, par principe, elles peuvent également être utilisées en mode de substitution au secteur en déployant des générateurs synchrones. Le surplus d'électricité peut être exporté vers le réseau du fournisseur d'énergie.

Le moteur génère de la chaleur qui peut être absorbée dans le "circuit de refroidissement interne", par le lubrifiant, le liquide de refroidissement du moteur et les gaz d'échappement, et qui peut être transférée au système de chauffage via un échangeur de chaleur à plaque.

Ce système de génération et d'utilisation de l'énergie est appelé co-génération de chaleur et d'électricité, car l'énergie mécanique (électricité) générée par le moteur et l'énergie thermique (chaleur) dégagée par le moteur lorsqu'il entraîne le générateur sont toutes deux utilisées simultanément.

Dans une chaudière à co-génération, un moteur à combustion au gaz entraîne un générateur pour produire de l'électricité. La chaleur créée est extraite du liquide de refroidissement et des gaz d'échappement via l'échangeur de chaleur, ce qui permet de l'utiliser.

Pour que l'utilisation d'une chaudière à co-génération soit économiquement viable, la chaudière doit fonctionner en continu aussi longtemps que possible. Plus la durée pendant laquelle la chaudière à co-génération peut transférer de manière réaliste de la chaleur et de l'électricité dans un système est longue, plus elle atteindra rapidement son seuil de rentabilité. En termes de dimensionnement, la chaleur est généralement favorisée, sauf à quelques exceptions (comme une alimentation électrique de secours). La chaudière à co-génération est orientée principalement sur la production de chaleur.

Courbe annuelle permanente – modèle de puissance d'une chaudière à co-génération 

Si l'on regarde la manière dont la puissance de chauffage annuelle est généralement répartie sur une période de 12 mois (ligne annuelle permanente), il apparaît clairement qu'il ne faut pas surdimensionner une chaudière à co-génération. Sa puissance thermique est calculée pour qu'il soit possible de transférer de la chaleur même en période de faible charge.

Pour atteindre une durée de fonctionnement d'au moins 4500 heures, nous pouvons considérer environ 20 % de la puissance du générateur comme puissance thermique de la chaudière à co-génération pour fournir du chauffage au bâtiment.

Côté chauffage, la chaudière à co-génération fonctionne en parallèle avec une autre chaudière. Les deux générateurs de chaleur sont reliés au système de chauffage, au système de production d'ECS ou à d'autres consommateurs de chaleur, comme une piscine.

En fonction du profil de consommation du bâtiment, il peut être intéressant d'utiliser un ballon tampon d'eau de chauffage pour que le temps de fonctionnement de la chaudière à co-génération puisse être aussi long et ininterrompu que possible.

Côté électricité, la priorité première est de couvrir l'autoconsommation du bâtiment. Si aucun autre consommateur n'est disponible, l'électricité est injectée dans le réseau public et rémunérée.

 

Électricité : pour l'autoconsommation ou pour l'exportation vers le réseau

L'électricité utilisée sur le site est générée dans des unités adaptées aux besoins spécifiques. L'électricité qui n'est pas requise est exportée vers le réseau public et le fournisseur d'électricité verse une rémunération en conséquence.

 

Chaleur : utilisation efficace et pratiquement sans pertes

Cependant, la chaleur générée dans une chaudière à co-génération n'est pas perdue, contrairement à ce qui se passe dans les centrales électriques. La chaleur est injectée dans le réseau de chauffage. En association avec un autre générateur de chaleur, par exemple une chaudière classique, le bâtiment est alimenté en électricité, en chauffage et en ECS pratiquement sans pertes. De plus, la demande en rafraîchissement peut être totalement ou partiellement couverte en couplant une machine de rafraîchissement par absorption.

The picture shows the schematic of a system integration for a CHP unit
Écran d'une Vitobloc 300 type NG

Étant donné que la rentabilité d'une chaudière à co-génération provient essentiellement de la réduction de la quantité d'électricité prélevée sur le secteur (et non de la rémunération pour l'électricité injectée), la consommation électrique du bâtiment doit également être prise en compte. Vous pouvez rapidement déterminer si l'utilisation d'une chaudière à co-génération Vitobloc se justifie en répondant à trois questions simples :

  • Est-ce que la puissance de chaudière requise est supérieure à 60 kW ou la consommation de gaz supérieure à 90 000 kWh/a (par rapport à la valeur calorifique brute) ?
  • Est-ce que la consommation électrique annuelle est supérieure à 32 000 kWh ?
  • Est-ce que la chaleur et l'électricité sont consommées simultanément ?

Si vous répondez "oui" à ces trois questions et si un raccordement gaz est disponible, il vaut la peine d'étudier plus en détail la possible utilisation d'une chaudière à co-génération.

Vitobloc 200 et 300 – compactes, silencieuses et fournies prêtes au raccordement

Les Vitobloc 300 NG 15 et Vitobloc 300 NG 20 sont des équipements compacts et prêts à être raccordés comprenant des générateurs synchrones refroidis à l'eau pour produire de l'électricité triphasée et de l'eau de chauffage. Avec leurs faibles émissions sonores et leur encombrement réduit, ils sont adaptés aux constructions neuves comme aux projets de modernisation.

Les chaudières à co-génération Vitobloc 300 CHP sont adaptées au gaz naturel, au bio-gaz naturel, au GPL et aux mélanges comprenant 20 % d'hydrogène. La technique de condensation intégrée vous permet d'atteindre une efficacité globale allant jusqu'à 107,3 % (Vitobloc 300 type NG 20).

La gamme Vitobloc 200

Les chaudières à co-génération telles que les Vitobloc 200 type EM-260/390 ou les Vitobloc 200 type EM-100/167 de Viessmann atteignent un niveau d'efficacité impressionnant. Les chaudières à co-génération Vitobloc 200 CHP sont donc particulièrement simples à entretenir grâce à leurs intervalles de maintenance. Certaines comprennent la technologie à condensation intégrée leur permettant d'atteindre une efficacité globale de jusqu'à 95 %. De plus, elles sont jusqu'à 50 % électriquement modulables, et peuvent fonctionner en mode priorité à la chaleur et priorité à l'électricité. D'autres points forts de la Vitobloc 200 CHP sont un équipement technique avancé avec un compteur électrique et des raccords flexibles pour le gaz, le gaz de combustion, l'air extrait et l'eau de chauffage, ainsi qu'un capot insonorisant de série permettant de réduire de manière significative les bruits de fonctionnement.

Avantages

Avantages 

Avantages

 

Niveaux d'efficacité électrique très élevés grâce à des moteurs efficaces en énergie et des générateurs synchrones

Efficacité économique maximale grâce à une proportion d'électricité générée la plus élevée possible

 

Équipée en série de batteries de démarrage et d'un générateur synchrone

Adaptée au mode substitution du secteur, la demande en courant de repos n'est pas augmentée, aucun besoin de système de correction et de résistances d'enclenchement pour un fonctionnement asynchrone

 

Interrupteur d'alimentation 4 pôles (3 pôles jusqu'à 20 kWel), remplissage initial du réservoir de lubrifiant, raccords flexibles, compteur électrique étalonné, système de relèvement de la température de retour de l'eau de chauffage, préservation pour 24 semaines, mode modulation de chaleur pour DN et LE

Réduit les frais de suivi pour l'intégration système

 

Intégration d'une conduite de gaz, de batteries de démarrage, d'une alimentation en lubrifiant et d'un panneau de commande dans l'unité

Capot insonorisant et ventilateur d'extraction jusqu'à 150 kWel

Économies de temps et d'argent lors des phases d'ingénierie, d'installation, de mise en service et d'exploitation

 

Fonctionnement autonome suivant la modulation de chaleur pour les systèmes à une unité

Élimine les coûts liés à l'intégration de la commande

 

Technologie de sécurité certifiée conformément à la directive sur les appareils 90/396/CEE avec numéro d'identification du produit en fabrication de série

Couverture d'assurance et fiabilité opérationnelle éprouvées

 

Essai de fonctionnement en usine du module complet avec le moteur, le générateur, les échangeurs de chaleur et le panneau de commande en pleine charge

Effort de mise en service minimal, données de performances vérifiées

 

Sécurité assurée par la conception, l'installation et l'acceptation sur un site de fabrication certifié selon ISO 9001/EN 29001

Une technologie avancée déjà utilisée dans environ 600 chaudières à co-génération installées avec succès

 

Utilisation exclusive de composants qualifiés provenant de fabricants de marques renommées

Fiabilité opérationnelle optimale et fourniture en pièces détachées garantie à long terme, haute conservation de valeur

 

Le partenaire idéal pour votre chaudière à co-génération : Viessmann

Viessmann Kraft-Wärme-Kopplung GmbH (précédemment ESS – Energie Systeme & Service GmbH) est le spécialiste de la co-génération du Viessmann Group dont il fait partie depuis 2008. Avec plus de 25 années d'expérience dans ce domaine, Viessmann propose des systèmes gaz efficace pour une production combinée de chaleur et d'électricité. En plus de produits standard, l'entreprise fabrique également des chaudières à co-génération personnalisées en fonction des besoins spécifiques des clients.

Chaudières à co-génération – des systèmes efficaces fonctionnant au gaz pour une génération combinée d'électricité et de chaleur

Les chaudières à co-génération fonctionnant au gaz génèrent simultanément de l'énergie électrique et de la chaleur selon le principe électricité et chaleur combinées. Un moteur à combustion gaz spécial conçu pour les cycles de service intensifs entraîne le générateur pour produire de l'électricité. Ces chaudières sont dimensionnées pour s'adapter aux complexes résidentiels et aux sites commerciaux. Côté chauffage, la chaudière à co-génération fonctionne en parallèle avec une autre chaudière. Les deux générateurs de chaleur sont raccordés au système de chauffage afin de fournir de l'ECS ou de l'eau de chauffage.

Les chaudières à co-génération Viessmann ont le sens du collectif. Elles atteignent leur efficacité maximale dans un système adapté individuellement aux besoins spécifiques. Cela commence par la technologie système, par exemple, avec des armoires de commande pour les fonctions de contrôle de niveau supérieur, et s'étend jusqu'à des contrats de maintenance personnalisés.

Gamme de produits : Chaudières à co-génération allant jusqu'à 530 kWel et 660 kWth

Une chaudière à co-génération est extrêmement responsable d'un point de vue environnemental : en plus d'économies sur l'énergie primaire pouvant atteindre 36 %, les émissions de CO₂ sont significativement inférieures à celles d'un système conventionnel de génération d'électricité et de chaleur. Avec plus de 25 années d'expérience dans ce domaine, Viessmann propose des systèmes gaz efficace pour une production combinée de chaleur et d'électricité. En plus de produits standard, l'entreprise fabrique également des chaudières à co-génération personnalisées en fonction des besoins spécifiques des clients.