Cogénération en génie climatique - Aspects techniques

La cogénération réalise une production combinée et indissociable d’énergie mécanique et thermique , par combustion d’énergie primaire (en général un combustible fossile) dans un système moteur. L’énergie mécanique est le plus souvent transformée en énergie électrique à l’aide d’un alternateur. Elle peut aussi entraîner directement des machines tournantes telles que : compresseur frigorifique, pompe, ventilateur, etc.

L’énergie thermique est utilisée directement sous forme de chaleur, mais peut être également valorisée en production de froid, par des procédés d’absorption. La production simultanée d’électricité, de chaleur et de froid est appelée trigénération.

L’intérêt des systèmes de cogénération réside dans leurs rendements globaux (c’est-à-dire la somme des rendements électrique et thermique) qui sont élevés, le plus souvent compris entre 70 % et 90 %. Pour mémoire, les meilleurs rendements des centrales électriques à production simple sont de 37 % pour les centrales thermiques classiques et de 55 % pour les centrales à cycle combiné.

Les installations de génie climatique sont particulièrement favorisées, puisque les besoins de chaleur pour le chauffage des locaux sont concentrés en hiver, période où l’électricité fournie par le réseau EDF est la plus chère. Ainsi, l’électricité produite, qu’elle soit autoconsommée ou qu’elle soit revendue au réseau, est valorisée au mieux.

De même, dans les pays ayant de forts besoins de conditionnement d’air en été, comme en particulier dans tout le sud des États-Unis, la production directe de froid par machines thermiques entraînant des compresseurs frigorifiques, complétée par l’utilisation de la chaleur cogénérée dans des refroidisseurs à absorption, s’avère une technique très compétitive. Cette technique est beaucoup moins intéressante en France où les faibles coûts de l’électricité en été favorisent la production de froid par motocompresseurs électriques. Toutefois, dans tous les ensembles où l’on peut avoir besoin simultanément de froid et de chaud (hôpitaux, aéroports, immeubles de bureaux, grands magasins, etc.), la trigénération peut se montrer intéressante.

La cogénération présente aussi un avantage très appréciable sous forme de disponibilité d’une autoproduction d’électricité permettant un secours en cas d’indisponibilité du réseau de distribution d’électricité. Ce secours peut être plus ou moins rapide et élevé suivant les filières utilisées. Mais, dans tous les cas où le secours électrique est indispensable (hôpitaux, aéroports, etc.), il peut remplacer ou suppléer une...