La cogénération est la production simultanée à partir d'une seule source d'énergie de deux formes d'énergie, généralement la chaleur et l'électricité. Les systèmes de production traditionnels ne produisent que de la chaleur ou de l'électricité en brûlant un combustible. La combustion de carburant génère beaucoup de chaleur et les gaz d'échappement peuvent être plus chauds que 932 ° F (500 ° C). Traditionnellement, cette «chaleur résiduelle» était évacuée dans l'environnement pour être éliminée. Les installations de cogénération captent une partie de cette chaleur perdue et l'utilisent pour produire de la vapeur ou plus d'électricité. Les deux systèmes libèrent la même quantité d'énergie, mais la cogénération obtient une plus grande utilisation finale de cette énergie.
La cogénération est largement utilisée dans certains pays européens, comme le Danemark et l'Italie, où les coûts du carburant sont particulièrement élevés. Aux États-Unis, où les coûts du carburant sont relativement faibles, la cogénération a produit environ 8% de l'approvisionnement en électricité en 2006. Certains chercheurs estiment que si toutes les grandes usines américaines utilisaient la technologie de cogénération, la capacité de production d'énergie serait suffisante pour durer jusqu'en 2020 sans construire de nouvelles centrales électriques.
Pourquoi cogénérer?
La cogénération est une technologie bénéfique pour plusieurs raisons. La cogénération est une excellente méthode pour améliorer l'efficacité énergétique, qui a des résultats environnementaux et économiques positifs. Cela permet également de gagner du temps pour trouver de nouvelles sources d'énergie et constitue un processus fiable et bien compris.
La raison environnementale la plus importante de la cogénération est que de vastes quantités de ressources précieuses et non renouvelables sont gaspillées par des utilisations inefficaces. Par exemple, aux États-Unis, seulement 16% de l'énergie utilisée pour les processus industriels crée de l'énergie ou des produits utiles. Environ 41% des déchets sont inévitables car une partie de l'énergie est toujours perdue chaque fois que l'énergie est transformée. Cependant, 43% de l'énergie gaspillée pourrait potentiellement être utilisée dans un processus plus économe en énergie. La cogénération est un excellent moyen d'augmenter l'efficacité énergétique, ce qui réduit à la fois les impacts environnementaux et les coûts d'exploitation.
Un autre avantage de la cogénération est qu'il s'agit d'une technologie prête à l'emploi. Il est utilisé sous certaines formes depuis plus d'un siècle et la plupart des problèmes techniques ont donc été résolus. La cogénération étant une technologie fiable et éprouvée, il y a moins de problèmes d'installation et de fonctionnement par rapport à une nouvelle technologie non testée.
Histoire de la cogénération
Au début du XXe siècle, la vapeur était la principale source d'énergie mécanique. Cependant, à mesure que l'électricité devenait plus contrôlable, de nombreuses petites «centrales électriques» qui produisaient de la vapeur se sont rendu compte qu'elles pouvaient également produire et utiliser de l'électricité, et ont adapté leurs systèmes pour cogénérer à la fois de la vapeur et de l'électricité. Puis de 1940 à 1970, le concept s'est développé d'un service public d'électricité centralisé qui a fourni de l'électricité à la région environnante. Les grandes entreprises de services publics sont rapidement devenues des sources d'électricité fiables et relativement peu coûteuses, de sorte que les petites centrales ont cessé de cogénérer et ont acheté leur électricité aux services publics.
À la fin des années 1960 et au début des années 1970, l'intérêt pour la cogénération a commencé à reprendre de la vigueur et, à la fin des années 1970, la nécessité de conserver les ressources énergétiques est devenue claire. Aux États-Unis, une législation a été adoptée pour encourager le développement d'installations de cogénération. Plus précisément, la Public Utilities Regulatory Policies Act (PURPA) de 1978 a encouragé cette technologie en permettant aux cogénérateurs de se connecter au réseau de services publics pour acheter et vendre de l'électricité. La PURPA permettait aux cogénérateurs d'acheter de l'électricité à des entreprises de services publics à des prix équitables, en période de déficit, tout en leur permettant de vendre leur électricité en fonction du coût que le service public aurait payé pour produire cette énergie, le soi-disant «coût évité». Ces conditions ont favorisé une augmentation rapide de la capacité de cogénération aux États-Unis.
En Europe, le soutien gouvernemental a été faible car la cogénération n'est pas considérée comme une nouvelle technologie et n'est donc pas couverte par «Thermie», le programme énergétique de la Communauté européenne (CE). Sous Thermie, 40% du coût des projets d'investissement est couvert par le gouvernement de la CE. Cependant, certains pays européens, comme le Danemark et l'Italie, ont adopté des politiques énergétiques distinctes. Au Danemark, 27.5% de leur électricité est produite par cogénération, et tous les futurs projets énergétiques doivent impliquer la cogénération ou une forme d'énergie alternative. En Italie, des prêts à faible taux d'intérêt sont accordés pour couvrir jusqu'à 30% du coût de construction de nouvelles installations de cogénération.
Obstacles à la cogénération
Il existe plusieurs obstacles à la mise en œuvre à grande échelle de la cogénération. Bien que les coûts d'exploitation des installations de cogénération soient relativement faibles, les coûts initiaux d'équipement et d'installation sont relativement importants. En outre, les sociétés pétrolières multinationales et les sociétés de services publics centraux ont une influence politique considérable dans de nombreux pays. Ces entreprises mettent l'accent sur leurs propres bénéfices à court terme par rapport aux coûts environnementaux à long terme d'une utilisation inefficace des ressources non renouvelables. D'autres obstacles à la cogénération sont les coûts faussement déprimés des combustibles fossiles, par rapport à leurs coûts réels à plus long terme et à la rareté future. Dans un monde d'énergie abondante et apparemment bon marché, il y a peu
Mots clés
Coût évité— En vertu de la PURPA, le prix que l'entreprise de services publics doit payer pour acheter de l'électricité à une entreprise de cogénération. Il est calculé comme le montant que le service public aurait payé si le fournisseur d'électricité avait produit l'électricité lui-même.
Loi sur les politiques de réglementation des services publics (PURPA) —Législation fédérale des États-Unis conçue pour encourager le développement de centrales de cogénération.
Chaleur perdue— La chaleur qui est libérée sous forme de combustibles est brûlée mais n'est pas utilisée.
incitation à utiliser le carburant à bon escient. En outre, les politiques énergétiques nationales peuvent avoir un effet énorme, comme la politique Thermie de la CE qui ne soutient pas la cogénération, et les récentes coupures dans les politiques et la recherche américaines de conservation de l'énergie, dont les effets restent à voir.
Aux États-Unis, une grande partie du dollar de la recherche énergétique est consacrée au développement de nouvelles sources d'énergie, malgré le fait que la plupart des sources d'énergie actuelles du pays sont gaspillées en raison d'une utilisation inefficace. En tant que plus grand utilisateur (et gaspilleur) d'énergie au monde, les États-Unis ont un impact substantiel sur la pollution mondiale et constituent également une avance technologique à suivre pour d'autres; il a donc, selon certains, la responsabilité particulière d'utiliser ses ressources de manière efficace. De plus, de nombreux experts en énergie soutiennent qu'une utilisation finale plus efficace peut être utilisée pour augmenter considérablement les bénéfices des entreprises et réduire les dépenses des consommateurs.
Les recherches en cours
La recherche actuelle sur la cogénération examine les moyens d'améliorer les anciennes technologies. Une amélioration concerne les turbines à gaz à injection de vapeur, ce qui augmenterait la capacité de sortie électrique des turbines et augmenterait ainsi l'efficacité énergétique de la cogénération. D'autres améliorations rendent la cogénération plus faisable pour les petites usines. Actuellement, cette technologie n'est réalisable que dans les grandes installations. Des unités de cogénération plus petites permettraient une application plus répandue de cette technologie écoénergétique.