Améliorer l’efficacité énergétique en utilisant la cogénération dans la production d’électricité

Améliorer l’efficacité énergétique en utilisant
la cogénération dans la production d’électricité

Jean-Marie Loiseaux[1], Henri Safa[2], Bernard Tamain[3]



[1] Ancien Professeur de Physique de l’Université de Grenoble
[2]
Chercheur au CEA
[3]
Professeur Emérite de Physique à l’ENSI de Caen 

Résumé

La cogénération d'électricité et de chaleur consiste à utiliser la chaleur habituellement rejetée à la source froide d’une installation thermique de production d’électricité. La chaleur ainsi récupérée peut permettre d’assurer chauffage collectif et production d’eau chaude sanitaire. Elle peut aussi être utilisée dans les processus industriels ne nécessitant pas des températures élevées. L'intérêt énergétique d'un usage significatif de chaleur cogénérée est que pour produire 6 kWh de chaleur à 120°C, on ne "perd" qu'un kWh de production d'électricité. Cette génération est applicable à toutes les centrales thermiques de production d'électricité. En optimisant l'ensemble des paramètres, le gain en efficacité énergétique pour ce secteur serait très important.  Théoriquement, si toute la chaleur nécessaire au chauffage et eau chaude sanitaire (ECS) était issue du parc des centrales thermiques actuelles (ce qui est possibleau regard du gisement disponible), cela entraînerait une économie d'environ 20 % de l'énergie totale consommée en France et les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) de la France seraient aussi significativement réduites.

Dans cet article nous décrivons les solutions techniques à mettre en œuvre et présentons une étude préliminaire aboutissant aux coûts du MWh produit et transporté. En France, il s’agira surtout de la chaleur récupérée sur les centrales électriques nucléaires. Dans un contexte de recherche de réduction des GES, cette solution permettrait une avancée majeure qui apparait économiquement viable. Une installation de taille significative pourrait par exemple être réalisée pour la région de Lyon proche de centrales thermiques de production d'électricité qui pourraient aussi produire de la chaleur cogénérée. Le tissu industriel de la région des Hauts de France pourrait aussi largement bénéficier d’une cogénération d’envergure utilisant les centrales nucléaires locales. Une option de Stockage Saisonnier de Chaleur (SSC) est aussi présentée rapidement dans un cas de chauffage urbain. Cette option, qui permet une fourniture de chaleur continue sur l'année, a aussi l’avantage de faciliter l'usage optimal d'énergie électrique intermittente.

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