Quel est le principe de la cogénération ?

Le principe de la cogénération consiste à produire de l’électricité et de l’énergie thermique en même temps, dans une même installation et à partir d’une même énergie primaire. Lors de la production d’électricité, dans les filières classiques séparées comme les grandes centrales de production électrique fonctionnant au combustible nucléaire, au fioul ou au charbon, 45 à 65% de l’énergie primaire est perdue sous forme de chaleur dans l’atmosphère. Les centrales de cogénération, quant à elles, vont récupérer cette chaleur pour l’utiliser pour le chauffage ou sur des sites de production industrielle. L’énergie utilisée pour faire fonctionner les installations de cogénération peut être le gaz naturel, le fioul, toute forme d’énergie locale comme la géothermie et la biomasse ou liée à la valorisation des déchets comme l’incinération des ordures ménagères. Différentes technologies peuvent également être utilisées : du moteur à la pile à combustible en passant par la turbine à combustion, la turbine à vapeur, le cycle combiné (gaz et vapeur) ou encore la tri-génération qui permet de produire une troisième catégorie d’énergie, le froid. La cogénération peut également fonctionner en combinaison avec une pompe à chaleur ou de l’énergie solaire. Les centrales de cogénération électricité-chaleur peuvent atteindre un rendement énergétique de l’ordre de 90%. Environ 30 à 40% de l’énergie contenue dans le combustible sont transformés en énergie électrique, tandis que 50 à 60% se retrouvent sous forme de chaleur, utilisable pour le chauffage de bâtiments, la production d’eau chaude sanitaire ou des procédés industriels.

Le principe de fonctionnement d'une installation de cogénération est simple. Le carburant fait tourner le moteur. Différentes techniques peuvent être utilisées : une turbine à vapeur une turbine à gaz un moteur à combustion interne un moteur Stirling des piles à combustible Ce moteur met à son tour un alternateur en mouvement, ce qui produit de l'électricité Le mouvement de l'alternateur génère de la chaleur. Un liquide de refroidissement évite la surchauffe de celui-ci. Un échangeur thermique récupère cette chaleur et l'utilise pour produire de l'eau chaude pour le chauffage ou des installations sanitaires. La chaleur provenant des gaz de combustion est elle aussi récupérée par condensation et utilisée pour produire de l'eau chaude.

La cogénération consiste à produire et à utiliser simultanément de l’électricité et de la chaleur à partir d’une même énergie primaire et au sein de la même installation. Elle se base sur le fait que la production d’électricité dégage une grande quantité de chaleur habituellement inutilisée. La cogénération valorise cette chaleur afin d’atteindre un rendement énergétique global pouvant atteindre 85%. Dans un système en cogénération, 30 à 35% de l’énergie primaire est transformée en électricité grâce à un alternateur, tandis que 65% se retrouve sous forme de chaleur, dont 50 à 55% est récupérée pour chauffer un circuit d’eau au travers d’un échangeur. La cogénération permet ainsi d’optimiser la consommation du combustible initial et de réduire les rejets de gaz à effet de serre. La cogénération peut être utilisée à grande échelle, ainsi qu’à petite échelle.