Hydroaccumulation dans le chauffage au bois pour faire quoi!

Stockage d'énergie thermique avec chauffage au bois

le
le rôle du stockage d'énergie est d'assurer le bon fonctionnement du
chaudière même lorsque la demande d'énergie est faible (faibles jours d'hiver
froid, automne, printemps, été). Il s'agit donc d'absorber le surplus
d'énergie que la chaudière produira.

Cette
l'énergie stockée sera restituée à l'installation de chauffage et à l'eau
eau chaude sanitaire éventuellement en fonction de la demande. Ainsi, lorsque le (s) réservoir (s) de stockage
sont chargés d'énergie (80 ° C voir 90 ° C de haut en bas) la chaudière doit être vide de bois et ne plus être
rechargé.

le
la chaudière sera rechargée en bois lorsque le ou les ballons seront vidés de leur
énergie (30 ° C à 40 ° C en haut selon le type d'installation) avec seulement la quantité de bois nécessaire pour chauffer le (s) réservoir (s) tampon.
Il est possible de recharger la chaudière à bois avant le (s) ballon (s)
les tampons sont complètement vidés de leur énergie (par exemple la veille
heure du coucher), mais ne chargeant que la quantité de bois nécessaire pour chauffer
les réservoirs tampons.

Il est
il faut donc toujours consulter les différents thermomètres du
réservoirs tampons pour connaître la quantité de bois qui peut être chargée. Cette
le système fournit de l'énergie avec une efficacité et un fonctionnement optimaux
normal, tout en garantissant l'autonomie.

Cette
système permet donc à la chaudière de fonctionner au mieux
conditions et évite les phases de ralenti (chaudière en température, chargée en
carburant, très faible demande d’énergie). Ralenti
provoque un dysfonctionnement, un encrassement anormal et une usure
chaudière prématurée en raison de la corrosion due aux acides dans le bois qui ne sont pas
plus brûlé. Il est donc indispensable de ne jamais recharger le
chaudière lorsque le (s) ballon (s) tampon
sont saturés d'énergie. Tu dois même accepter de laisser partir le feu
éteindre si la vidange des réservoirs tampons est longue (demande d'énergie
faible).

Principe de l'hydroaccumulation dans le chauffage au bois

Le ballon
assure un confort égal à celui des chaudières fioul ou gaz car il
sépare la production de chaleur (difficile à contrôler avec une chaudière avec
bûches) de sa distribution de chaleur.

le
le réservoir d'hydroaccumulateur a 2 fonctions:

Énergie stockée 1. Il stocke le surchauffe produite par la chaudière dont le circuit de chauffage n'a pas pas besoin (surtout en mi-saison).	Énergie retournée 2. Il rétablit cela chauffer le bâtiment lorsque la chaudière est éteinte. Stocker de l'énergie dans le ballon permet d'allonger les intervalles entre deux chargements de combustible.

Les avantages de
hydroaccumulation

le
L'hydroaccumulation présente de nombreux avantages, tels que:

• Réglage
  au lieu de réguler la température du fluide chauffant.
• Chaudière
  le bois travaille à puissance nominale, même en mi-saison,
• UNE
  amélioration de l'efficacité de la combustion et de l'installation dans son ensemble.
• Permet boutique
  excès de chaleur la chaudière et éteignez-la, surtout lorsque
  hors saison, lorsque la chaudière à plein régime produit beaucoup plus qu'elle
  ne devrait pas.
• Diminueraccumulation
  de bistre (sorte de dépôt) qui fait perdre à la chaudière ses performances.
• Augmente autonomie temps de fonctionnement, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre deux charges.
  Cela permet, entre autres,économiser du carburant.

Nous
notera que les avantages environnementaux et économiques sont si forts que
certains pays l'ont déjà rendu obligatoire pour les particuliers
(Allemagne par exemple).

Noter
important :
l'installation d'un ballon tampon est techniquement obligatoire dans le
cas d'un système de chauffage qui utilise deux réseaux de chaleur à des températures
différent. Par exemple, dans les maisons équipées d'un plancher en bois
chauffage (chaleur douce) et radiateurs conventionnels (chaleur normale).

Les inconvénients de l'ajout d'un ballon
?

• Coût de
  installation élevée
• Installation
  lourd

Dimensionnement d'une installation
brûler du bois

Choix de la puissance de la chaudière

le
les systèmes de chauffage avec une chaudière à bois peuvent assurer la
tous les besoins thermiques (Chauffage + Eau Chaude Sanitaire) d'un
logement.

Tout d'abord, nous devons
déterminer les pertes d'énergie du bâtiment concerné par rapport à
la température extérieure de base. le
la qualité de l'isolation de la maison joue un rôle important dans le calcul du
Puissance de chauffage.

Le choix de la puissance de la chaudière à installer est
fonction des pertes et si la puissance de la chaudière à installer correspond
aux pertes dans le bâtiment (pas de surdimensionnement) et si le
la température de base est atteinte, la chaudière fonctionne à sa puissance
nominale 24 heures par jour.

Les temps habituels de combustion d'une charge (à puissance
nominale) sont de l'ordre de 3 à 6 heures selon le modèle, ce qui correspond à
à 4 à 8 brassées par jour. En effet, avec une chaudière non surdimensionnée
et un temps de combustion de 4 heures, 6 charges par jour sont
obligatoire. Si la chaudière est surdimensionnée d'un facteur 2, seulement 3
des charges quotidiennes sont requises.

Pour la plupart des utilisateurs, la limite acceptable est de 2
charges par jour, il est donc compréhensible de voir un
surdimensionnement important dans la détermination des chaudières à bûches avec
alimentation manuelle.

Pour limiter le surdimensionnement et thne pas
en fonction de l'autonomie souhaitée, l'énergie thermique peut être stockée dans
un réservoir tampon par hydroaccumulation,
pour plus de confort et de durée entre deux charges, la puissance du
chaudière peut être supérieure aux pertes totales de la maison.

Dimensionnement de la chaudière

Le calcul de l'installation thermique de chauffage au bois sera
quantifier l'énergie libérée par une charge de bois, (QE) en kWh.

Et pour s'assurer que le volume utile de chargement de bois du
la chaudière est suffisante.

• Deper: Pertes de bâtiment (T °
  base de référence) en kW
• Nbre_charges: Nombres de remplissage du
  foyer de chaudière par jour
• Rch: efficacité de la chaudière (%)
• Density_Wood: Densité du bois (ou densité) dans le four de la chaudière (Ex.: Résineux: 0,29 kg / l, bois dur: 0,35 kg / l)
• PCI: la valeur calorifique inférieure de
  bois, en kWh par kilogramme.

La valeur calorifique inférieure du bois sec par kilo est à peu près la même (4 kWh / kg à 20% d'humidité) pour tous les types de bois, y compris l'écorce, mais certaines variétés de bois sont plus denses que d'autres, de sorte que la quantité d'énergie par unité de volume est différente selon le type de bois consommé.

Valeur énergétique de 1kg de bois en fonction de son humidité (kWh / kg) selon le tableau ci-joint:

Le volume occupé par les bûches selon le type de bois consommé dans la chaudière est supérieur à la valeur de la densité indiquée dans le tableau ci-dessus en raison des vides laissés entre les bûches. Les valeurs de densité généralement retenues par dm3 ou litre de bois occupé dans le four de la chaudière seraient de l'ordre:

• Bois résineux: 0,29 kg / l
• Bois dur: 0,35 kg / l

Notez que très souvent le bois utilisé pour le chauffage est plus humide que la valeur de 15% donc fournira moins d'énergie pour une même masse.

Efficacité énergétique des chaudières

La chaleur produite par la combustion du bois dans le four de la chaudière n'est pas récupérable à 100% car il y a des pertes de chaleur à prendre en compte. L'efficacité énergétique est le rapport entre l'énergie récupérée à la sortie de la chaudière et l'énergie produite lors de la combustion.

La source
: ADEME, données théoriques

Calcul du volume du ballon tampon par hydroaccumulation:

Le volume tampon recommandé sur les installations de chaudières
le bois permet de stocker l'énergie libérée par la charge de bois afin de
pour éviter les excès de puissance sur les circuits utilisés, en particulier de
chauffe-eau.

L'énergie à stocker dans le volume tampon est l'énergie libérée
par une charge de bois est et déterminé (déjà spécifié dans le chapitre précédent) par la formule
suivant :

La formule de dimensionnement du volume tampon (en litres)
recommandé pour les chaudières à bois est comme suit (à l'exclusion de la capacité du
réseau):

Avec:

• QE: l'énergie libérée pendant
  combustion d'une charge de bois pour chaudières manuelles ou à cycle
  pour les chaudières automatiques, en kWh.
• réT
  : Différence de température entre les points haut et bas du volume tampon, en
  Kelvin. (Stockage 90 ° C – installation retour 40 ° C)
• 0,66 = durée de combustion env. 8 heures,
  soit 1/3 de 24 heures d'énergie qui ne va pas dans le ballon tampon mais qui est amenée directement au réseau de chaleur (pendant le temps de combustion)
• 1,163: Un kilo d'eau reçoit 1,163 kWh / ° C de chauffage

Notez que plus la température de sortie de la pièce d'utilisation est élevée (ou
d'entrée) est faible, plus le volume de la mémoire tampon est efficace puisque nous
sera en mesure de mieux profiter de l'énergie stockée.

Si la température de sortie de la pièce d'utilisation (ou de l'entrée de production) est trop
élevé, le volume de la mémoire tampon doit être plus grand car le
la différence de température est alors plus petite.

Cependant, dans le cas d'installations en bois, il est conseillé
éviter des températures d'eau trop basses à l'entrée de production afin de ne pas
ne pas endommager le corps de chauffe de la chaudière
(condensation acide).

Exemple de calcul d'une installation de chauffage au bois

La différence de température entre les points haut et bas du
le volume tampon est généralement déterminé à partir des températures d'entrée et
rendement de production. Par défaut, avec une chaudière à bois, la température de
le rendement de production retenu est de l'ordre de 85 ° C. Les valeurs de différence
sont donc:

• 50 K si l'eau chaude sanitaire est
  produit par un bain-marie (le fond du volume tampon est alors à une température de
  F5 ° C) ou si un plancher chauffant est fourni. C'est généralement la valeur
  retenue ;
• 45 K si l'eau chaude sanitaire n'est pas
  produit par bain-marie et si un réseau de radiateurs basse température est
  alimenté;
• 20 K si l'eau chaude sanitaire n'est pas
  produit par bain-marie et si un réseau de radiateurs est alimenté.

CONCEPTION D'INSTALLATION HYDRAULIQUE

Principe de l'hydroaccumulation

Opération Système:
après l'allumage, la chaudière fonctionne à la puissance maximale et charge le
volume d'eau dans le ballon à la température souhaitée d'environ 90 ° C.
combustion, la charge s'arrête et l'énergie stockée dans le réservoir est
distribué et réglementé en utilisant une réglementation appropriée. Le temps de chauffe du
ballon dépend de sa taille et des besoins énergétiques de la maison.
S'il est impossible, pour des raisons d'espace, de n'utiliser qu'un seul ballon
réservoir de stockage, il est possible d'installer plusieurs réservoirs connectés en série / parallèle en fonction des phases de fonctionnement.

Le rôle del'hydroaccumulation permettra au ballon tampon d'absorber de manière optimale l'excès d'énergie
produit par la chaudière pour permettre une plus grande autonomie pour le fonctionnement du chauffage central.

Schéma de principe d'un volume tampon avec deux buses montées en hydro
accumulation de bois (principe de fonctionnement)

Couplé à des systèmes où une forte stratification est souhaitée,
le volume tampon avec deux buses montées en hydroaccumulation de bois sera préféré.

En effet, le montage du volume tampon avec deux buses en
cette configuration (voir les schémas suivants) permet de découpler la pièce de production et la pièce d'utilisation
tout en évitant les phénomènes parasites. Ce découplage est nécessaire dans le
cas d'un générateur au bois car l'énergie dégagée par la combustion doit
pouvoir être dissipé et stocké (et de préférence réutilisé), même
quand aucun besoin n'est requis. De plus, lorsque les circulateurs du
circuits sont en service, les vitesses dans le volume tampon sont
réduit et la stratification est augmentée. Enfin, la température de l'eau en
l'entrée d'utilisation est égale à la température de l'eau à la sortie de production
lorsque le débit côté production est supérieur au débit côté utilisateur.

Par rapport au volume tampon à quatre buses, cet assemblage
permet une meilleure stratification car la circulation du fluide dans le
le volume tampon ne se fait que dans un sens (une entrée et une sortie) et
est plus faible lorsque les circuits de production et de consommation fonctionnent
simultanément (le débit dans le volume tampon est donc égal à la différence entre
taux de production et d’utilisation).

Principe de fonctionnement avec le ballon tampon

Lorsque la chaudière à bois monte en température au-dessus
60 … 65 ° C, soit parce qu'un lit de braises agit par inertie, soit parce qu'il a
rechargée, l'énergie thermique délivrée par la chaudière est transmise à
priorité au circuit de chauffage. Seul le différentiel passe à travers le ballon
débit entre la pompe de charge chaudière et le débit recyclé (
mélange) de la pompe du circuit de chauffage.

Lorsque les besoins de chauffage de la maison sont satisfaits et
dispositifs de contrôle de la température (mitigeur et robinet
thermostatique) réduisent le débit secondaire, le débit de la pompe de charge
de la chaudière est détournée vers le ballon tampon stockant l'énergie au passage
excès par hydro-accumulation.

Il est préférable que le débit du circuit primaire en amont du
le ballon tampon est similaire au débit de la pompe du circuit de chauffage
de sorte que les vitesses dans le volume du tampon soient réduites au maximum
possible d'améliorer la stratification de la température (réglage
place des vannes de contrôle)

Lorsque vous brûlez du bois
diminue ou la charge de bois dans la chaudière est épuisée et le
la température de retour de la chaudière chute à une valeur inférieure à une valeur
limite (55… 65 ° C selon les recommandations du fabricant), la vanne 3 voies
dérivation thermostatique du débit
directement au retour chaudière.

Circulation entre la chaudière et le stockage d'énergie
devient inexistant tant que la chaudière n'a pas atteint le
température au-delà 55… 65 ° C

Ceci est le réservoir tampon chargé
en énergie par hydro-accumulation, qui prend le relais et fournit les calories
dans la maison selon les besoins de chauffage.

Règles de conception du réservoir d'hydroaccumulation

Vous devez choisir un réservoir de stockage qui favorise le mieux la
phénomène de stratification (l'eau la plus chaude située en haut du réservoir et
disponible immédiatement si besoin) et qui conserve le maximum
chaleur accumulée

Je serai donc de préférence vertical et le plus isolé possible

Afin d'obtenir le meilleur compromis entre les pertes
thermique et le phénomène de stratification, il faut choisir un
ballon ayant un rapport hauteur / diamètre proche de 2.

Le ballon doit être équipé de trois thermomètres de contrôle de température
charger :

• un en haut,
• un dans la partie médiane
• et un dans la partie inférieure.

L'épaisseur de l'isolant doit être de 40 à 60 mm de polyuréthane
ou de 50 à 80 mm de laine de verre. Turbulence due à
entrées et sorties d'eau (effet jet).

La vitesse du jet doit rester inférieure à 0,6 m / s, d'où la
besoin d'utiliser des diffuseurs et de dimensionner correctement les connexions.

Le réservoir peut être équipé de radiateurs électriques supplémentaires
submergé.

Dans le cas d'un couplage de plusieurs ballons, le ballon de
La production d'ECS doit se faire dans le premier ballon connecté au
Chaudière.

Exemples d'installation de chauffage au bois

Chauffage avec chaudière bois et réservoir hydroaccumulation + Production
ECS séparé avec ballon échangeur

Production d'eau chaude sanitaire (ECS) avec un ballon
échangeur. Un back-up électrique placé dans le réservoir permettra la maintenance des
la température de l'eau stockée, en moyenne saison, en été, ou après
une longue période de non-utilisation.

Chauffage d'appoint électrique si la température ECS <
45 ° C et la nuit s'il y a un double comptage tarifaire.

Le réchauffage de l'eau dans le ballon ECS ne peut pas être effectué à
de la chaudière à bois uniquement si la température de départ du fluide
le chauffage est au moins 5 ° C au-dessus de la température de
Stockage ECS (55 ° C)

La capacité d'accumulation
du réservoir combiné optimise la durée de fonctionnement de la chaudière.

Il n'est pas judicieux d'utiliser la chaudière à bois pour produire uniquement de l'eau chaude sanitaire pendant la saison estivale. Dans ce cas, la production d'eau chaude sanitaire sera obtenue par la résistance électrique dans le ballon ECS.

Chauffage avec poêle hydro et réservoir hydro-accumulation + Production
ECS séparé avec ballon échangeur

Chauffage + production ECS avec ballon combiné + Supplément séparé par
ballon avec connexion en série

Production d'eau chaude sanitaire (ECS) avec ballon "bain marie" à
à l'intérieur du réservoir d'hydroaccumulation (comme dans le schéma ci-dessous). UNE
le chauffage électrique auxiliaire est monté en série avec le réservoir de stockage.

La température de l'eau fournie par un chauffe-eau bain-marie
peut atteindre des niveaux très élevés. Cela rend l'installation d'un limiteur
température, à la sortie de la distribution ECS essentielle. Un clapet anti-retour
le retour doit être installé sur l'entrée d'eau froide du limiteur de pression
température, s'il n'est pas équipé.

Court-circuit possible en été ou pour l'entretien de
Eau chaude sanitaire du chauffage au bois directement au chauffe-eau électrique auxiliaire. le
installation d'un groupe de sécurité sanitaire à l'entrée du ballon d'appoint électrique
à déplacer vers la dérivation si celle-ci n'accepte pas des températures d'eau chaude élevées (dans ce cas, prévoir une soupape de sécurité sur la sortie ECS).

Comme dans le chapitre précédent, il n'est pas judicieux d'utiliser la chaudière à bois pour produire uniquement de l'eau chaude sanitaire pendant la saison estivale. Dans ce cas, la production d'eau chaude sanitaire sera obtenue par la résistance électrique dans le ballon ECS.

Noter

Dans ce schéma d'installation, un système d'expansion ouvert à l'air est pourvu, en outre, d'un tuyau de retour permettant d'établir une circulation naturelle entre ce générateur et le vase d'expansion en cas de surchauffe. Le vase d'expansion doit être dimensionné avec au moins 20% du volume d'eau contenu dans l'installation. C'est une réelle contrainte dans le cas du stockage d'énergie par hydro-accumulation.
Il serait préférable de s'orienter vers l'installation d'un vase d'expansion fermé associé à une soupape de sécurité sur ou à la sortie de la chaudière (sécurité contre la surpression d'eau) et une soupape de sécurité thermique (Sécurité contre la surchauffe de l'eau)

Un autre schéma similaire au précédent mais avec une chaudière bois + un 2ème ballon de stockage en sériee

Dans des terres agricoles plates à l'extérieur de Decatur, dans l'Illinois, un camion-benne rempli d'épis de maïs roule dans un entrepôt à une extrémité d'une usine d'éthanol dirigée par le géant de produits Archer-Daniels-Midland Company. Le maïs est envoyé dans une grande cuve de fermentation qui le convertit en éthanol, qui sera transporté par camion vers une raffinerie qui le mélangera avec de l'essence à vendre à travers le pays. Le processus de fermentation libère du dioxyde de carbone, qui est capturé dans un grand conduit de fumée, puis acheminé vers une tête de puits. Les pompes envoient le gaz profondément sous terre, où il sera emprisonné dans la roche de grès.

Ce projet pilote est sur le point d'achever son essai de trois ans en tant que nouveau moyen d'extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère tout en fournissant un produit commercial viable qui en paie le prix. Le CO2 est absorbé par les plants de maïs au fur et à mesure de leur croissance; l'injection de gaz dans le grès le stocke en permanence.

Mais l'utilisation du maïs comme carburant, qui a pris de l'ampleur aux États-Unis dans les années 2000, est controversée. Le maïs pouvait nourrir les gens et le bétail; La culture de plantes destinées aux biocarburants occupe des terres qui pourraient autrement être utilisées pour faire pousser des cultures. La combustion de l'éthanol dans les voitures produit de nouvelles émissions de CO2, tout comme la récolte et le transport du maïs. La fermentation, le pipelining et l'injection nécessitent tous de l'énergie qui, dans le Midwest au moins, peut provenir de combustibles fossiles. On ne sait pas si l'éthanol à base de maïs peut produire même une petite réduction nette du CO2 atmosphérique.

L'usine de Decatur est un exemple d'une suite de processus connus sous le nom de Bioénergie avec capture et stockage du carbone, ou BECCS. Bien que l'installation utilise des céréales, la plupart des techniques ciblent les plantes ligneuses, y compris les arbres, les arbustes et les herbes, qui sont converties en combustibles liquides ou brûlées pour produire de l'électricité. Les émissions provenant de ces activités pourraient être séquestrées sous terre ou collectées et vendues comme matière première – principalement pour les usines chimiques ou pour pomper dans des champs pétrolifères tenaces pour expulser davantage de pétrole.

La plupart ignorée il y a 10 ans, la biomasse joue désormais un rôle important dans les plans d'atténuation du changement climatique. La liste des applications est longue et croissante; en plus des biocarburants, il comprend la combustion de la biomasse pour l'électricité et la chaleur, les biodigesteurs qui créent du méthane commercial, le biochar pour améliorer les sols, ainsi que l'isolation, les matériaux de construction et les bioplastiques. Les feuilles de route qui dépendent fortement de la biomasse comprennent le rapport 2018 du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) Global Warming 1.5 ° C et son rapport spécial de 2019 sur le changement climatique et le changement climatique. terre; l'évaluation nationale du climat des États-Unis publiée en novembre 2018; et les scénarios de Project Drawdown dans son 2020 The Drawdown Review. Les industries puissantes telles que l'électricité, les carburants et les plastiques parient gros sur la biomasse comme matière première, poussant la demande projetée à un niveau très élevé.

Le consensus scientifique derrière les feuilles de route est que pour préserver un climat propice à la civilisation, le réchauffement climatique devrait être limité à 1,5 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels. Cela nécessite une réduction de 45% des émissions d'ici 2030 et zéro émission nette d'ici 2050, par rapport aux niveaux de 2010, selon le rapport 1,5 ° C du GIEC. Le budget carbone restant de l'humanité – la quantité d'émissions futures qui peuvent être tolérées avant de dépasser 1,5 ° C – varie de 420 à 580 milliards de tonnes. Pour rester dans cette limite, nous devons réduire les émissions et éliminer le CO2 de l'atmosphère. Le GIEC estime que le BECCS pourrait séquestrer 0,4 à 11,3 milliards de tonnes par an. Project Drawdown n'inclut pas le BECCS, mais représente en moyenne 1,1 milliard à 2,5 milliards de tonnes par an provenant d'autres applications de la biomasse.

Le problème est que la plupart des plans supposent qu'ils peuvent avoir autant de biomasse qu'ils le souhaitent. La vérité est que la terre nécessaire pour produire toute cette biomasse pose une sérieuse contrainte. Le GIEC rapporte que la mise en œuvre à grande échelle de la BECCS nécessiterait à elle seule 300 à 700 millions d'hectares (Mha) de terres – une superficie à peu près équivalente à celle de l'Inde (328 Mha) ou du continent. Australien (769 Mha). Et la plupart des terres propices à la BECCS sont maintenant utilisées pour l'agriculture.

La croissance de la biomasse pour la BECCS à cette échelle, sans parler des autres applications, entrerait en conflit sérieux avec les terres agricoles nécessaires pour produire des cultures vivrières et des pâturages nécessaires au bétail. Les forêts seraient également vulnérables car les plans prévoient de les réduire pour la biomasse et de les remplacer par des eucalyptus à une seule espèce ou des plantations de pins à haut rendement – de grandes monocultures qui détruisent la biodiversité.

Il est possible qu'une consommation modeste de biomasse pour la séquestration du carbone soit durable. Quelques approches améliorent même les rendements des cultures ainsi que la production de plantes ligneuses. Mais la demande projetée est extrêmement élevée. BECCS est l'éléphant dans la pièce. Le GIEC et d'autres organisations ont mis presque tous leurs œufs issus de la biomasse dans ce même panier, même s'il n'y a qu'environ cinq petits projets de démonstration BECCS dans le monde, selon le Global Carbon Capture and Storage Institute. C'est une stratégie risquée pour atténuer le changement climatique.

Une demande fortement accrue de biomasse exacerbera davantage ce qui est déjà devenu une lutte majeure sur la manière dont les terres seront utilisées à l'avenir. La tension monte sur la question de savoir si davantage de terres devraient être consacrées au soja pour nourrir le bétail afin de répondre à la demande croissante de viande, si les terres cultivées devraient être utilisées pour produire des biocarburants pour remplacer les combustibles fossiles et comment les forêts peuvent être préservées au lieu d'être abattues. Les options illimitées ne sont pas possibles sur une planète qui a des limitations inhérentes. Une ruée mondiale vers la biomasse a commencé et, à moins que des changements majeurs ne soient apportés aux attentes, les gouvernements et les industries finiront par entrer en collision.

Les buissons de café cultivés dans les Andes de l'Équateur fleurissent sous des arbres qui peuvent fournir de l'ombre utile ainsi que de la litière de feuilles pour améliorer le sol. Crédit: Morley Read Alamy

Le brouillage à venir

Notre espèce a toujours compté sur la biomasse pour ses besoins de base, sans pratiquement aucune idée de la quantité que nous utilisons. Les plantes ligneuses ont longtemps été essentielles pour fabriquer des outils, des maisons, des bâtiments, des navires, des nattes, des tapis, du papier et du carton. Le bambou a plus de 1 500 utilisations documentées. Depuis nos débuts, la biomasse a littéralement fourni le combustible de nos incendies. Plus de trois milliards de personnes cuisinent encore au feu de bois chaque jour.

Au milieu des années 1800, les entreprises ont commencé à passer du bois aux combustibles fossiles pour l'énergie, les matériaux et les produits chimiques. Cette dépendance est à la base de la prospérité actuelle de la civilisation, mais elle nous a également amenés au bord de la catastrophe climatique.

La majeure partie de la biomasse récoltée aujourd'hui – plus connue sous le nom de biomasse lignocellulosique – provient des arbres, du bambou, des herbes herbacées et des résidus de cultures comme les tiges de maïs. La biomasse est devenue une solution climatique attractive car elle est, dans une certaine mesure, renouvelable – elle peut être cultivée encore et encore.

Le BECCS est la principale source de biomasse identifiée dans tous les plans. Il s'agit encore principalement d'un processus théorique, capturant les émissions de CO2 en utilisant la même technologie qui épurerait le gaz des centrales à combustibles fossiles. Le plus gros problème est la quantité de biomasse qui serait nécessaire. Dans son rapport à 1,5 ° C, le GIEC déclare que toutes les voies qui limitent le réchauffement climatique à 1,5 ° C ou 2,0 ° C nécessitent l'élimination du dioxyde de carbone de l'atmosphère, autour de 100 à 1000 milliards de tonnes au XXIe siècle. L'élimination comprend la replantation des forêts, et les pratiques agricoles peuvent aider à séquestrer le carbone dans les sols et les plantes pérennes, mais dans le schéma du GIEC, le BECCS est présenté comme le principal outil pour rester dans le budget global du carbone. La conversion de 300 à 700 millions d'hectares de terres cultivées en production de biomasse est tout simplement incompatible avec l'augmentation des besoins alimentaires.

Si la production alimentaire n'est pas négociable, il est difficile de trouver des terres importantes. Certaines terres cultivées précédemment abandonnées pourraient être reconverties pour produire des cultures de biomasse pouvant pousser sur ce sol marginal, mais les pasteurs et les pasteurs font déjà paître le bétail sur une grande partie de cette zone, dont une grande partie est des pâturages. . En attendant, pour nous, abattre des forêts pour créer des plantations de biomasse – ce que les grands plans climatiques considèrent comme indésirable mais inévitable si les émissions mondiales ne sont pas rapidement réduites – est un pas de départ. Les forêts sont d'importants puits de carbone; la déforestation est déjà la source de 9 pour cent des émissions anthropiques. Pour réduire le dioxyde de carbone et préserver la biodiversité, les forêts doivent être protégées et agrandies, pas défrichées. Les projections du projet Drawdown sont quelque peu uniques en ce qu'elles ne prennent en compte que les nouvelles sources d'approvisionnement qui ne compromettent pas la sécurité alimentaire ou la protection et la restauration des forêts.

Les voies vers 1,5 ° C qui n'impliquent pas de BECCS nécessitent toujours des quantités irréalistes de biomasse. L’appétit sans bornes du monde pour les biocarburants liquides est également insoutenable; il n'y a tout simplement pas assez de terres cultivables pour produire des matières premières pour remplacer les énormes quantités de combustibles que nous utilisons. Si 100% de tout le maïs cultivé aux États-Unis était fermenté dans de l'éthanol, cela ne satisferait que 25% de la demande nationale d'essence et de diesel – et cela ne laisserait pas de maïs pour les humains ou les animaux.

Pour voir quel niveau de déploiement de BECCS pourrait pousser la biomasse mondiale et les approvisionnements alimentaires dans un territoire non durable, nous avons analysé la quantité totale de biomasse utilisée dans le monde à toutes fins en 2015, puis projeté la demande jusqu'en 2050, y compris les niveaux bas et élevés de BECCS comme demandé dans gros rapports. Dans les deux scénarios, l'augmentation de l'offre ne pourrait à elle seule répondre à la demande sans déforestation. La réduction de la demande à elle seule ne pouvait pas maintenir la production dans les limites de la capacité de biomasse de la planète. Ce n'est qu'en réduisant agressivement certaines demandes tout en augmentant agressivement certaines formes d'approvisionnement qu'il a été possible de fournir la biomasse nécessaire – dans le cas d'une dépendance modeste vis-à-vis du BECCS (voir graphique ci-dessous). Répondre au scénario BECCS élevé a fini par nécessiter 450 Mha de terres, plus que la superficie de l'Union européenne.

Même le cas de BECCS faible soulève de grandes préoccupations sociales. Une grande partie des terres nécessaires est maintenant exploitée par de petits exploitants, pâturée par des pasteurs ou avec des forêts gérées par des peuples autochtones – des terres qui pourraient être prises contre leur gré. Quelque 12 millions de personnes dans le monde ont déjà été victimes de ces accaparements de terres ces dernières années. Des terres ont été appropriées en Asie du Sud-Est et au Brésil pour développer la production de palmiers à huile et dans certaines parties de l'Afrique pour produire des plantations telles que le cacao.

Crédits: Jen Christiansen

Réduisez le besoin

Réduire la demande de biomasse tout en poursuivant certaines stratégies d'approvisionnement durable peut réduire le CO2 sans affecter la production alimentaire ou défricher les forêts. La première étape consiste à réduire la consommation. Dans le monde entier, le recyclage du papier réduit déjà la demande de bois à pâte provenant des forêts et des plantations de 484 millions de tonnes métriques (MMT) par an. Project Drawdown prévoit que le recyclage passera à environ 1 100 MMT par an d'ici 2050. Le projet estime également que le remplacement des poêles à bois traditionnels par des poêles propres, dont il existe de nombreux types, pourrait réduire la consommation de bois de. 1 700 MMT d'ici 2050. Les poêles peuvent également améliorer la santé en réduisant la fumée domestique, un avantage important.

Certains déchets de biomasse qui sont maintenant jetés en tant que déchets peuvent plutôt devenir des matières premières pour la production d'énergie, y compris les déchets de la transformation du bois et de l'aménagement paysager résidentiel. Les résidus de culture – les restes tels que les tiges de maïs et les épis de maïs qui restent après la récolte des cultures vivrières – pourraient également fournir une certaine biomasse sans changement dans l'utilisation des terres. Cependant, une partie est déjà prise en compte: environ un quart de la matière nourrit désormais le bétail ou accroît les pratiques agricoles. Il vaut mieux laisser 50 pour cent de plus dans les champs pour se décomposer et reconstruire le sol. Cela ne laisse qu'un quart des résidus annuels comme nouvelle matière première.

Ensemble, ces approches peuvent réduire considérablement la demande de biomasse. Mais ils ne libèrent pas suffisamment de biomasse pour freiner le changement climatique.

Augmentation de la production

La deuxième étape vers un approvisionnement durable en biomasse consiste à en produire davantage sur la même empreinte mondiale. L'approche la plus largement préconisée est peut-être une expansion massive des plantations commerciales de bois – d'immenses bosquets d'eucalyptus, de pins et d'autres espèces. Ces plantations produisent beaucoup plus de bois à l'hectare que les forêts naturelles. Mais couvrir de vastes superficies de terres avec une seule espèce d'arbre peut nuire à la biodiversité, à la qualité de l'eau et à l'atténuation des inondations. Au niveau mondial, quelque 294 Mha sont déjà utilisés pour les plantations de bois aujourd'hui, selon l'Organisation mondiale pour l'alimentation et l'agriculture. Ajouter à cette zone sera difficile car, encore une fois, il y a peu de terres à couvrir.

Les forêts naturelles détiennent d'énormes réserves de carbone dans le bois et les sols, une protection accrue des forêts est donc importante. Cependant, ils sont également vulnérables aux incendies de forêt et tout le carbone qui est retiré de l'atmosphère n'est pas séquestré en permanence; les arbres morts et en décomposition en soufflent en l'air.

Certaines techniques de production de biomasse plus récentes se développent. L'un d'eux fournit la matière première de l'éthanol cellulosique, dans lequel certaines herbes et les tiges de cultures vivrières sont transformées en carburant liquide. Les scientifiques ont fait des progrès dans la recherche de moyens efficaces de décomposer ce matériau fibreux. Les agriculteurs plantent de vastes superficies de graminées vivaces telles que le miscanthus et le panic raide pour brûler la biomasse et espèrent voir les marchés des carburants se développer. Une autre stratégie, appelée taillis à rotation courte, consiste à planter des arbres à croissance rapide comme les saules et les peupliers en rangées extrêmement denses. Les arbres sont récoltés tous les deux à trois ans par des équipements lourds qui déchiquettent la biomasse directement sur le terrain. La superficie de croissance combinée de ces systèmes – environ 200 000 hectares, selon Project Drawdown – est encore petite, mais l'industrie devrait se développer de manière significative.

Les bosquets de bambous fournissent un approvisionnement immédiat en biomasse pour de nombreux usages; On voit ici la bambouseraie d'Arashiyama à Kyoto, au Japon, promue comme une attraction touristique. Crédits:.

Le soulagement

Il existe des moyens d'augmenter considérablement la séquestration du carbone sans retirer les terres agricoles de la production alimentaire, dont certains peuvent en fait augmenter les rendements des cultures. La technique la plus populaire est l'agroforesterie, qui incorpore des arbustes et des arbres dans les champs de culture et d'élevage. En France, les arbres à bois et les céréales d'hiver poussent sur les mêmes terres sans se concurrencer car les arbres feuillent en été et le blé sort en hiver. Les agriculteurs peuvent y cultiver 100 hectares, ce qui prendrait entre 130 et 140 hectares si le bois et les céréales étaient cultivés séparément.

Les plantes ligneuses peuvent également être cultivées dans les pâturages. Une approche particulièrement prometteuse appelée silvopasture se répand rapidement en Amérique latine. Les arbustes sont plantés dans des andains denses, que le bétail recherche des feuilles comestibles, et des rangées d'arbres à croissance rapide comme l'eucalyptus poussent largement espacées pour laisser un espace de pâturage abondant. La sylvopasture intensive peut augmenter la productivité du bétail de deux ou plus tout en séquestrant de grandes quantités de carbone.

Une autre approche connue sous le nom d'énergie à feuilles persistantes permet aux petits exploitants des tropiques de produire de la nourriture et du bois pour l'énergie à partir de la même terre. Les agriculteurs plantent des arbustes légumineux tels que Gliricidia sepium dans les champs de culture. Le feuillage caduque des arbustes féconde le sol et fournit du fourrage pour le bétail. Le bois d'arbustes est récolté à la fin de la saison sèche comme combustible domestique ou pour être vendu aux producteurs locaux qui le brûlent pour produire de l'électricité. L'approche peut considérablement augmenter la production alimentaire et l'énergie de la biomasse et peut stocker du carbone chaque année dans le sol et les racines. Elle peut également améliorer les revenus agricoles et les emplois des populations rurales. L'énergie à feuilles persistantes est déjà répandue au Sri Lanka, est en cours de développement en Afrique et pourrait bien fonctionner en Asie et en Amérique latine. Ce serait un moyen idéal de produire de la biomasse pour BECCS, si cette technologie devenait disponible, sans sacrifier la production alimentaire.

L'agroforesterie élargie a un grand potentiel. Selon la Global EverGreening Alliance, la fertilisation des arbres et des arbustes à elle seule devrait produire 1 200 MMT de biomasse d'ici 2050. L'agroforesterie est déjà répandue; 43% des terres agricoles du monde ont plus de 10% de couvert arboré, la plupart de celles situées sous les tropiques. Les arbres des fermes ont augmenté de 2 pour cent dans le monde entre 2000 et 2010. Des millions de familles d'agriculteurs à travers les tropiques ont adopté des techniques d'agroforesterie et d'autres les adoptent. La Global EverGreening Alliance a lancé une campagne pour réduire chaque année 20 milliards de tonnes de CO2 d'ici le milieu du siècle. La réalisation de ce potentiel exigera cependant un soutien plus soutenu de la part des agriculteurs grâce à la vulgarisation agricole.

Malgré les efforts de quelques scientifiques et agriculteurs dévoués, l'agroforesterie aux États-Unis est à la traîne du reste du monde. Il n'y a pas de raison biophysique à ce manque d'application: l'agroforesterie se porte bien dans d'autres régions tempérées et dans des essais aux États-Unis. La réticence est plus une question de mentalité en agriculture. L'agriculture mécanisée n'est pas non plus une limitation; environ 9 pour cent des terres agricoles de l'Union européenne sont utilisées pour l'agroforesterie. La production de biomasse peut peut-être commencer aux abords des champs et progresser lentement. (La plantation de rangées d'arbres le long des champs pour briser les vents causant l'érosion a aidé à pousser le centre des États-Unis hors du Dust Bowl des années 1930.) La France et la Chine se sont développées. systèmes d'intégration d'arbres dans les grandes exploitations mécanisées. L’Inde fait également d’importants progrès.

Les fermes mécanisées dans des endroits comme la ceinture de maïs aux États-Unis pourraient incorporer des graminées pérennes, y compris le panic raide et le miscanthus. Ces hautes herbes peuvent être cultivées, récoltées et transportées vers des bioraffineries qui produisent du carburant ou de l'électricité. Les technologies d'agriculture de précision aident les agriculteurs à identifier les zones de leurs champs qui produisent peu de cultures vivrières et qui pourraient être mieux exploitées pour les graminées pérennes.

Le traitement énergétique de certaines herbes peut également fournir un produit appelé concentré de protéines de feuilles. Il contient environ 50% de protéines et est riche en vitamines et minéraux. Bien que comestible par les humains, il peut être le meilleur substitut du soja pour le bétail. Les graminées peuvent produire des rendements plus élevés de cette protéine par hectare que le soja ou toute autre culture vivrière, et comme les graminées sont pérennes, elles séquestrent le carbone dans le sol.

Une voie à suivre

Il n'est ni possible ni souhaitable de planter de la biomasse dans une zone de la taille de l'Australie pour répondre à la demande de BECCS et d'autres solutions climatiques. Une production et une consommation plus intelligentes de biomasse peuvent réduire le dioxyde de carbone sans nuire à l'approvisionnement alimentaire ou aux forêts, mais elles ne peuvent pas remédier à nos problèmes climatiques. Le GIEC note sagement que dans les scénarios les plus susceptibles de limiter le réchauffement à 1,5 ° C, des politiques cohérentes et coordonnées sont nécessaires pour améliorer la sécurité alimentaire et limiter les changements d'utilisation des terres. De nouvelles transformations rapides et profondes seront encore nécessaires pour éliminer les émissions de gaz à effet de serre, notamment en réduisant la consommation des pays et des individus riches, en passant à l'énergie propre et en électrisant les transports et les transports. industrie.

Peut-être pouvons-nous nous inspirer des populations locales qui essaient déjà de vivre un avenir intelligent dans le domaine de la biomasse. Les membres de la coopérative Campesino Las Cañadas de Veracruz, au Mexique, en fournissent un exemple intéressant. L'exploitation forestière a converti 70 à 90% de la forêt nuageuse native de la région en pâturages. Dans ce paysage montagneux, le solaire et le vent ne sont pas des options prometteuses. La vingtaine de familles utilisent les meilleures pratiques de la biomasse du monde entier pour répondre à leurs besoins. Ils ont intégré des plantes ligneuses dans leurs champs de maïs et leurs pâturages, ont planté du bambou et des arbres à bois de chauffage à croissance rapide, installé 50 000 arbres indigènes pour le reboisement et adopté des foyers propres qui conservent le bois. Ils expérimentent un gazéificateur qui brûle du bois pour produire de l'électricité. Le membre Ricardo Romero estime qu'une famille peut satisfaire ses besoins annuels en combustible de cuisson à partir d'une parcelle d'environ 26 mètres sur 26. Peut-être que le reste d'entre nous pouvons apprendre de la vision de la coopérative.

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Analyse au niveau régional et national:

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Paysage concurrentiel et analyse de la part de marché des granulés de biomasse

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Le rapport comprend:

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• Il fournit un aperçu complet des tendances actuelles de l'industrie, des prévisions de tendance et des moteurs de croissance sur le marché des datacenters hyper-échelle.
• Le rapport fournit la dernière analyse de la part de marché, des moteurs de croissance, des défis et des opportunités d'investissement.
• Analyse de l'industrie du marché mondial des granulés de biomasse.
• Analyse des tendances du marché mondial ainsi que des données de recherche de 2018, estimations pour 2019 et projections des taux de croissance annuels composés (TCAC) jusqu'en 2026.
• Trouvez des informations sur les principaux moteurs et la dynamique du marché régional et les tendances actuelles de l'industrie.
• Discussion et profils des principaux acteurs de l'industrie sur chaque marché régional; leurs parts de marché, leurs stratégies de croissance et leurs portefeuilles de produits.
• Évaluation des brevets, y compris la couverture de l'état actuel de la technologie, les nouvelles demandes de brevet et les nouveaux brevets délivrés.
• Focus sur le paysage des fournisseurs et les profils détaillés des principaux acteurs du marché mondial des granulés de biomasse.

À propos de nous:

Facts & Factors est une organisation leader dans les études de marché offrir une expertise de l'industrie et des services de conseil scrupuleux aux clients pour leur développement commercial. Les rapports et services offerts par Facts and Factors sont utilisés par des institutions académiques prestigieuses, des start-ups et des entreprises du monde entier pour mesurer et comprendre l'évolution de l'histoire des affaires internationales et régionales. La conviction de notre client / client sur nos solutions et services nous a poussés à toujours offrir le meilleur. Nos solutions de recherche avancées les ont aidés à prendre les décisions appropriées et à guider leurs stratégies de développement commercial.

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Au cours des derniers mois, Atlantic Grown Organics a utilisé les déchets biologiques d'une usine locale de traitement des oléagineux comme carburant pour faire fonctionner ses serres.

L'adaptation de son système de chaudière aurait déjà permis à la ferme familiale située près du village de Kensington, au centre de la province, de réduire sa consommation de fioul.

Nous utilisons déjà la biomasse depuis plusieurs années. Mais avec l'expansion de nos serres, nous avons également dû utiliser du mazout. Lorsque nous avons décidé d'agrandir à nouveau nos serres, nous avons décidé qu'il était temps de faire mieux.dit Marc Schurman, propriétaire d'Atlantic Grown Organics.

Notre nouveau système de chaudière importé d'Autriche est capable de brûler à la fois des copeaux de bois et des déchets biologiques locaux. Le processus de gazéification est tel qu'il minimise les émissions de gaz à effet de serre.

Atlantic Grown Organics possède l'équivalent de 1,5 hectare de terres arables dans des serres qui doivent être chauffées toute l'année, y compris pendant l'été pour éliminer l'excès d'humidité.

Marc Schurman annonce son nouveau système de chaudière à biomasse génère beaucoup d'intérêt parmi les agriculteurs de l'Île-du-Prince-Édouard. Mais c’est un gros investissement, prévient-il.

Sans les contributions des gouvernements fédéral et provincial, Atlantic Grown Organics aurait dû dépenser près de 900 000 $ pour adapter son système de chauffage. Au final, l'entreprise a dû débourser environ 85 000 $.

La ministre fédérale de l'Agriculture et de l'Agroalimentaire, Marie-Claude Bibeau, indique que les programmes de financement de son ministère sont de plus en plus orientés vers technologies vertes.

C'est vraiment un exemple au niveau national. C'est la première fois que cette technologie de chauffage des serres à partir de biomasse est utilisée.

La contribution du gouvernement de l'Île-du-Prince-Édouard est de 89 000 $. Des projets d'énergie propre et renouvelable contribuent à réduire l'empreinte écologique de cette industrie vitale, a déclaré le ministre provincial de l'Agriculture et des Terres, Bloyce Thompson.

Tous les producteurs agricoles veulent être aussi respectueux de l'environnement que possible. Parfois c'est difficile car l'argent n'est pas là, reconnaît Marc Schurman. Toutes les entreprises ne sont pas suffisamment rentables pour pouvoir investir dans des projets comme celui-ci. J'ai de la chance. J'ai obtenu de l'aide (des gouvernements).

Je constate qu'il y a une certaine perte de confiance (envers les agriculteurs), malheureusement. Et cela m'inquiète beaucoup car je vois à quel point nos producteurs sont sensibles à l'environnement. C'est leur héritage pour leurs enfants, réfute la ministre Marie-Claude Bibeau, qui s'est rendue à l'Île-du-Prince-Édouard pour l'annonce à Atlantic Grown Organics jeudi.

Après celle de St Pierre-des-Corps et de Joué-lès-Tours, la 3e chaudière à biomasse du secteur de Tours a été mise en service ce mardi 18 février après-midi à Tours dans le quartier de Menneton, dans l'ouest de la Touraine. Il fournira chauffage et eau chaude à l'équivalent de 10 000 logements à La Riche et à l'ouest de Tours. Cette chaufferie est alimentée par des copeaux de bois des forêts locales et grâce à elle, 19 200 tonnes de CO2 ne seront plus rejetées dans l'atmosphère.

Jean-Luc Gaillot, vice-président délégué de Tours Métropole à l'énergie, détaille les quartiers qui bénéficieront de cette contribution d'énergies propres et combien les habitants paieront sur leur facture grâce à cette 3ème chaufferie biomasse.

Pour le moment, nous allons chauffer tous les habitants qui vivent entre la mairie de Tours et la ville de La Riche. Il s'agit de 10 000 logements et de grands établissements publics comme le CHRU Bretonneau et les sites universitaires. Ils auront une économie d'environ 10% sur leurs factures car le prix de la biomasse est beaucoup moins cher que le prix des combustibles fossiles comme le gaz et l'électricité. Tout sera inclus dans la facturation: le prix de l'énergie fournie, le coût d'investissement et l'amortissement -Jean-Luc Gaillot

En 10 ans, Tours Métropole souhaite que 30% de la population de l'agglomération soit chauffée aux énergies propres et renouvelables. Un plan ambitieux qui ne devrait pas coûter très cher aux communes de l'agglomération car Tours Métropole aura les investissements réalisés par les opérateurs énergétiques. C'est le cas de la chaufferie de Menneton: sur 21 millions d'investissements, une filiale d'Conseil Chauffage a payé les deux tiers, les 7 millions restants étant financés par l'ADEME, c'est-à-dire par exemple par l'Etat. D'ici 2023, tout l'ouest de l'agglomération sera chauffé au bois et aux pépins de raisin, les deux combustibles propres utilisés par la chaufferie de Menneton. Le réseau s'étendra sur 17 kilomètres et fournira de la chaleur et de l'eau chaude aux hôpitaux Clocheville et Bretonneau, aux gymnases, crèches, écoles de Tours et La Riche, à l'université, aux serres du jardin botanique et aux futurs logements des Casernes Beaumont -Chauveau à Tours et Plessis Botanique à La Riche, représentant tous au moins 10 000 foyers. Sur leurs factures, les habitants de l'ouest de Tours économiseront 10% par rapport aux factures de gaz et d'électricité conventionnelles.

A noter que le bois utilisé pour alimenter cette chaudière biomasse proviendra des forêts de Touraine dans un rayon de 100 kilomètres. 26 600 tonnes de bois par an auxquelles il faut ajouter un autre combustible, 1 000 tonnes par an de pépins de raisin fournis par une entreprise privée.