Bois énergie

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Bois énergie est le nom donné à toutes les applications du bois en tant que combustible.

Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse constituée par le bois. Il peut s'agir d'une énergie renouvelable si le bois est produit par une gestion durable des forêts.

Section d'un tronc d'arbre
Section d'un tronc d'arbre
Copeaux frais issus d'une coupe de saules en TCR (taillis à courte rotation)
Copeaux frais issus d'une coupe de saules en TCR (taillis à courte rotation)

Il se présente sous quatre formes essentielles :

Sommaire

[modifier] Historique

Le bois est l'une des sources d'énergie les plus anciennement utilisées par l'humanité. Depuis la préhistoire jusqu'à une époque relativement récente, le bois fut la seule source d'énergie possible pour le chauffage et pour la cuisson des aliments. Au Moyen Âge puis à l'époque moderne, c'est le bois qui permit le développement de certaines industries gourmandes en énergie et qui nécessitaient des températures élevées, comme la sidérurgie et la verrerie. À cet effet, le bois était transformé en charbon de bois par des artisans spécialisés, les charbonniers. Ce métier a quasiment disparu au XIXe siècle avec l'apparition et le développement spectaculaire de l'extraction de la houille (aussi appelée « charbon de terre »).

Le bois eut aussi une période d'intérêt particulier pendant la Seconde Guerre mondiale pour alimenter les véhicules à gazogène.

Aujourd'hui, le bois énergie suscite un regain d'intérêt en raison du prix grandissant des énergies fossiles, de sa disponibilité et de ses vertus écologiques.

[modifier] Applications

Les différentes applications du bois énergie se caractérisent par leur rendement. Les dernières générations de matériel permettent des rendements en énergie très élevés (supérieurs à 90%).

  • le chauffage au bois sous forme de bûches connaît toujours un certain succès, notamment en habitat pavillonnaire et malgré ses contraintes pratiques, car outre les aspects économiques et écologiques, il apporte un caractère chaleureux que n'ont pas les modes de chauffage modernes.
  • Les chaufferies collectives au bois utilisant des déchets de scierie (sciure, chutes de bois) ou des plaquettes de bois issues de l'exploitation forestière se développent fortement.
  • En chaudière individuelle, de par les difficultés d'approvisionnement et de stockage, le développement est plus lent mais la filière commence à se structurer. L'utilisation de plaquettes forestières ou de granulés de bois (aussi nommés pellets) dans des chaudières automatisées en remplacement du fioul apparaît prometteur, et est courant en Suède et en Autriche.
Chaudière de cheminée
Chaudière de cheminée

[modifier] Rendements

On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois :

  • Insert ou cheminée ouverte : rendement 10 à 15% (rendement lors de la combustion. Sur une année, le rendement peut être négatif, du fait des pertes thermiques importantes lorsque la cheminée n'est pas utilisée)
  • Insert fermé par une vitre : 30 à 70%
  • Poêle à bois moderne (à combustion secondaire) : 70%
  • Chaudière de cheminée : 85 à 95%
  • Chaudières à bois : 85 à 95%
  • Chaudière à granulés de bois (Pellet): 85 à 95%
  • Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90%
  • Réseaux de chaleur : 95%

[modifier] Les essences de bois de chauffage

Les essences de bois sont classées en deux grandes familles selon leur densité :

Les feuillus durs sont les plus appréciés pour le chauffage domestique, à l’exception du châtaignier qui éclate en brûlant. Les feuillus tendres et les résineux brûlent plus vite. S’ils sont mal stockés, ils se dégradent rapidement. Les résineux sont néanmoins appréciés pour leur montée rapide en température.

  • Le sapin et l'épicéa ont le même pouvoir calorifique mais le sapin produisant moins de résine, il génère moins d'étincelles.
  • Le pin et le mélèze sont de bien meilleure qualité, mais sont moins répandus.
  • Le bouleau est souvent utilisé pour les cheminées, car il donne une belle flamme (clair, légèrement bleutée) et un bon arôme. Il brûle relativement rapidement.
  • Le hêtre est considéré comme le bois de chauffage idéal car il donne une belle flamme et de bonnes braises presque sans étincelles et il a, en outre, un très haut pouvoir calorifique. L'apport énergétique / calorifique du bois de hêtre est souvent cité comme une référence par rapport à d'autres bois. Son odeur est généralement très appréciée, c'est la raison pour laquelle le fumage des denrées alimentaires est fait principalement sur bois de hêtre.
  • Le chêne est multi-usages. Il donne de bonnes braises mais une flamme moins belle. Le pouvoir calorifique est encore un peu plus élevé que celui du hêtre, et la combustion est la meilleure. Le chêne contient beaucoup de tanins nécessitant une bonne aération. Il est donc bien adapté pour les fours, mais pas pour les cheminées ouvertes.
  • Le Charme commun de même que le chêne a un très haut pouvoir calorifique. Il donne une belle flamme et brûle longtemps. Comme le frêne, il est particulièrement difficile à couper. Le frêne donne la plus belle flamme. Il est idéal pour les cheminées, car il produit peu d'étincelles.

[modifier] Inconvénients

Le chauffage au bois résidentiel est une source importante de pollution atmosphérique, importante en nombre de composés rejetés mais faible en quantité (surtout si l'on compare les valeurs à celles d'autres combustibles). Il peut dans certains cas être nuisible à la santé, même si les statistiques à ce sujet ne dénombrent que peu de dégâts.

Parmi la liste des substances émises lors de la combustion du bois, on note : des particules fines (dont les PM2,5 qui pénètrent profondément dans le système respiratoire), le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COV), l’acroléine, le formaldéhyde, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des dioxines et des Furanes. Dépendant des sensibilités et des niveaux d’exposition, la fumée de combustion du bois peut causer des maux de tête, de la nausée, l’irritation des yeux et du système respiratoire, une aggravation des maladies cardiorespiratoires et une mortalité plus hâtive. Certains composés émis sont également des substances potentiellement ou avérées mutagènes et cancérigènes (benzène et HAP, par exemple)[1].

Depuis la fin des années 1980, plusieurs technologies ont été développées pour rendre les appareils de chauffage au bois plus écologiques. Les catalyseurs et les entrées d'air secondaires sont des exemples de technologies qui permettent une combustion presque totale des gaz émis et évitent l'émission de fumée visible. Ces technologies ont été développées pour répondre à des normes environnementales sévères comme la norme américaine pour poêle à bois EPA. Malheureusement, la plupart des appareils de chauffage au bois en utilisation, qui datent du début des années 1980 et ne sont pas pourvus de ces technologies, sont encore très polluants.

On note les éléments suivants qui influenceront grandement la quantité de pollution engendrée par ce mode de chauffage :

  • la densité de la population ;
  • les conditions climatiques ;
  • la topographie ;
  • la qualité des appareils de combustion ;
  • les essences de bois utilisées ;
  • et les techniques de combustion utilisés.

Il convient dès lors de comparer ces pollutions à celles engendrées par les autres modes de fabrication de l'énergie, notamment des énergies de chauffage les plus utilisées (fuel, gaz, électricité).

Cependant, un des avantages du bois comme source d'énergie est que son bilan carbone est neutre (lorsque l'on ne tient pas compte de la quantité de CO2 produit par les équipements à énergie fossile utilisés pour la coupe, le débitage et le transport de la ressource). Le CO2 libéré pendant la combustion d'un arbre a été capturé par celui-ci lors de sa croissance. Dans la mesure où l'on ne prélève pas plus de bois qu'il n'en pousse, la combustion du bois n'a donc aucun impact sur le dioxyde de carbone émis si les forêts sont bien gérées. De plus, la décomposition du bois au sol aurait de toute façon libéré une quantité équivalente de CO2, sans en récupérer l'énergie.

Les cyanures et poussières de suie sont un sous-produit de la combustion et une grande concentration de chauffage au bois génère du smog.

[modifier] Économie

Le bois comme source d'énergie contribue positivement à l'environnement économique: d'une part, il a un impact très fort sur l'aménagement du territoire par la gestion des forêts qu'il engendre, d'autre part, il développe l'économie de proximité par les emplois qu'il induit sur l'ensemble de la chaîne (exploitation forestière, production, récolte, logistique).

[modifier] Production

L'exploitation traditionnelle des forêts pour la production du bois de chauffage a conduit à une forme de sylviculture, le taillis, qui permettait de produire en quantité des bois de petit diamètre (deux versions extrêmes, récoltée de manière industrielle en sont le taillis à courte rotation (TCR) et le taillis à très courte rotation (TTCR), basés sur la récolte de clones de saules densément plantés en alignements).

Le traitement en futaie de production de bois d'œuvre permet toutefois une production de petit bois de chauffage à partir des premières éclaircies.

Le déchiquetage des rémanents d'exploitation (branchages et petits bois) qui n'étaient jusqu'alors pas valorisés sous formes de plaquettes forestières est une technique prometteuse pour l'approvisionnement, mais qui peut poser des problèmes écologiques (épuisement et dégradation des sols)

La production de bois énergie permet ainsi de dynamiser la gestion forestière et la récolte de bois d'œuvre en rentabilisant les premières éclaircies. La montée en puissance du bois énergie pose néanmoins le problème d'une concurrence avec les filières d'approvisionnement en bois de trituration.

[modifier] En France

« La France doit sa place de premier producteur européen de bois-énergie (9,18 millions de tonne d'équivalent pétrole en 2004) essentiellement au chauffage domestique (environ 7,4 Mtep). Dans l’habitat individuel, plus de 5 millions de ménages sont équipés d’un chauffage au bois (45 % d’inserts et de foyers fermés, 27 % de foyers ouverts, 13 % de poêle, 9 % de cuisinières et 6 % de chaudières individuelles). Le rendement énergétique de ces appareils reste faible (40-50 %) compte tenu des nouveaux produits présents sur le marché dont les rendements dépassent les 65 %. Un des grands enjeux du “plan bois-énergie 2000-2006” et de la loi fiscale sur les appareils utilisant les renouvelables (crédit d’impôt de 50 % en 2006) est d’accélérer le renouvellement vers les appareils de chauffage au bois à haut rendement et également d’augmenter la taille du parc installé.

Le plan bois-énergie comporte également un important volet pour le développement du bois-énergie dans les secteurs industriel, collectif et tertiaire. L’objectif pour 2006 est la mise en service de 1 000 chaufferies supplémentaires (600 collectives et 400 industriels) pour une puissance de 1000 nouveaux mégawatts (350 MW pour le collectif et 650 MW pour l’industrie),soit une production supplémentaire de bois-énergie de 0,3 Mtep (0,12 Mtep pour le collectif et 0,18 Mtep pour l’industrie). Les objectifs de ce plan sont d’ores et déjà atteints en terme de quantité de chaufferies(1 090). En terme d’énergie produite, après cinq ans, on en est à 73 % de l’objectif fixé. Il reste 80 000 tep à économiser pour les années 2005 et 2006.

À la fin de l’année 2004, l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie estime que le parc des chaufferies collectives bois en fonctionnement comprenait 641 installations soit 430 MW de puissance thermique installée (+13 % par an en moyenne depuis 2000). Le parc des chaufferies industrielles (de puissance> 1 MW) est estimé à 1 000 unités pour une puissance de 2500 MW. Ce parc est caractérisé par quelques unités de forte puissance dans l’industrie de la trituration qui fonctionnent en cogénération. Concernant la production d’électricité, le gouvernement a communiqué le 11 janvier 2007, les résultats de l’appel d’offres biomasse-biogaz pour des installations supérieures ou égales à 12 MW. Le ministre a fait le choix de 14 projets biomasse (216 MWe) et 1 projet biogaz(16 MWe) qui devraient permettre une production supplémentaire d’électricité de 1,8 TWh. Le prix moyen d’achat demandé par les promoteurs est de 86 €/MWh alors que le prix sur le marché de gros est de l’ordre de 35 €/MWh. Le tarif d’achat pour l’électricité produite à partir de la combustion de la biomasse pour les puissances inférieures à 12 MW est de 49 €/MWh, plus une prime d’efficacité énergétique comprise entre 0 et 12 €/MWh. Le potentiel reste important en France. Une étude commanditée par l’Ademe a identifié un gisement physique national supplémentaire et annuel situé entre 7 et 12 Mtep de plaquettes forestières (selon les niveaux de rémanents et d’exploitations forestières), c’est-à dire autant que ce qui est exploité actuellement ! » [2]

[modifier] Réalisations actuelles

[modifier] L'exemple d'une région française, la Franche-Comté

La Franche-Comté est une région largement boisée aux importantes ressources forestières, située dans l'Est de la France, le long de la frontière suisse. Dès qu'on veut dépasser le stade du chauffage au bois traditionnel en bûches, la mise en place d'une filière industrielle intégrée s'impose. C'est ce qui s'est fait dans cette région avec l'aide de l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie).

Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatisées
Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatisées

L'automatisation indispensable des installations nécessite un combustible dont les caractéristiques doivent se rapprocher d'un fluide. En conséquence, c'est la transformation du bois en plaquettes de 2 à 3 cm de longueur qui s'est avérée la plus propice à l'exploitation automatique.

L'ADEME estime à :

  • 81200 Tep par an la ressource forestière disponible pour la production de plaquettes (bois d'éclaircie et bois non valorisés actuellement par un autre usage).
  • 15300 Tep par an la ressource en écorces, chutes et bois de rebut (sous-produits de l'industrie du bois).

En 2003, la ressource forestière n'est mobilisée qu'à hauteur de 8% alors que la ressource en sous-produits de l'industrie est mobilisée à 112% (des sous-produits proviennent d'autres régions).

Entre 1995 et 2003

Pupitre de commande de la chaufferie au bois de 3200 kW installé à Gray (Haute-Saône)
Pupitre de commande de la chaufferie au bois de 3200 kW installé à Gray (Haute-Saône)
  • 215 chaufferies automatiques ont été mises en place.
  • 13 raccordements de bâtiments sur des réseaux de chaleur alimentés par des chaufferies au bois existantes ont été réalisés.
  • 7 broyeurs dont 6 de forte capacité ont été mis en service.

En 2003, la Franche-Comté disposait d'une puissance installée de 104310 kW (104 MW).

[modifier] L'installation de Gray

Sur la base d'une première chaufferie centrale au bois et d'un réseau de chaleur mis en place en 1985 est installée en 2001 une chaufferie mixte bois-gaz constituée de:

  • une chaudière bois de 3200 kW automatisée alimentée en écorce ou plaquettes.
  • deux chaudières d'appoint ou de secours au gaz naturel de 600 et 1740 kW

Le réseau de chaleur dessert 600 logements, une école maternelle, un groupe scolaire, un collège, une maison de retraite, un centre médico-social et la piscine municipale. La chaudière au bois assure 90% des besoins de chaleur (11 500 000 kwh) équivalent à une consommation de 1400 tonnes de pétrole.

[modifier] Liens internes

[modifier] Liens externes

[modifier] Références

  1. Le chauffage au bois et la santé - Direction de la Santé Publique de Montréal-Centre
  2. Extrait du baromètre du bois-énergie - oct 2005, EurObserv’ER