Mesure des caractéristiques des combustibles bois
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pouvoir calorifique des combustibles bois : pci – pcs - Bois Vivant
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Au poids ou au volume, il est évident que la facturation du bois au PCI (pouvoir calorifique inférieur) constitue la méthode la plus fiable, encore faut-il mesurer ...
ADEME
Critt Bois – Fibois – CTBA
JUILLET 2001
SELECTION et COMMENTAIRES - GRINDESEL le 26 11 2012
POUVOIR CALORIFIQUE DES BOIS
Définitions :
Le pouvoir calorifique représente la quantité d’énergie contenue dans une unité de masse de combustible. On distingue le PCS (Pouvoir calorifique supérieur) et le PCI (Pouvoir calorifique Inférieur).
PCS :
Ce type de technologie étant très peu diffusé en France, on détermine le plus généralement le Pouvoir Calorifique Inférieur.
PCI :
Cette énergie est l’énergie théoriquement récupérable par l’utilisateur (dans le cas d’une combustion parfaite). Il s’agit donc de la donnée la plus intéressante à utiliser dans le cas du bois énergie.
Unités :
Le pouvoir calorifique donne une valeur d’énergie contenue dans une unité de masse du combustible. Pour les combustibles BOIS l’unité est le kcal/kg et pour le bois énergie le kWh/tonne.
Pour mémoire, les correspondances entre ces différentes unités sont :
PCI et essence
De nombreuses valeurs de PCI en fonction de l’essence sont données dans la littérature :
(Les essences ont été réparties entre feuillus et résineux français.)
Essence Feuillus
PCI en kWh/tonne
Chêne 5 040
Hêtre 5 140
Châtaignier 5 190
Charme 4 970
Frêne 5 090
Bouleau 5 020
Acacia 5 270
Aulne 4 910
Peuplier 4 890
Orme 5 170
Moyenne 5 070
Ecart maximum 380 soit 8%
Les 5 premières essences représentent 85% des feuillus présents sur notre territoire.
L’écart maximal sur ces essences ne représente que 4%.
GRINDESEL : C’est à prendre en compte lorsque l’on vend des kW/heures et non ‘du bois’)
Essence Résineux
PCI en kcal/kg
Pin maritime 5 350
Sapin 5 320
Epicéa 5 260
Pin sylvestre 5 350
Douglas 5 290
Mélèze 5 400
Moyenne 5 330
Ecart maximum 60 soit 1%
L’écart maximal entre toutes les essences résineuses est infime.
GRINDESEL : A noter que tous les résineux sont supérieurs au feuillus
L’écart maximal toutes essences confondues est (tout de même !) de 10%.
ADEME : L’essence n’a donc qu’une importance restreinte sur le pouvoir calorifique…
GRINDESEL : L’essence a donc une importance sur le pouvoir calorifique …Le tableau ci-dessous semble indiquer ‘les moyennes entre feuillus et résineux …’
Dans les plages d’humidité fréquemment utilisées dans le bois énergie (10% à 65% d’humidité), le PCI varie de 1 370 à 4 610 kWh/tonne soit un facteur 3.4.
AVIS de GRINDESEL :
Humidité courante dans le bois GRANULES (rendu silo) : 8 à 10% (Difficile à maintenir dans la durée…)
Humidité courante dans le bois ENERGIE PLAQUETTES (rendu silo) : Inférieure à 30 % avec séchage NATUREL pouvant se poursuivre en silo …
Humidité recommandée dans le bois ENERGIE PLAQUETTES (rendu silo) : souhaitée à 20/22% niveau d’humidité plus ou moins d’équilibre avec l’air ambiant…
NOTA : Le pourcentage d’humidité des bois est rarement supérieur à 45/50 % compte tenu de délais d’exploitation / livraison dit ‘courants’.
On peut ainsi déterminer le PCI d’un combustible par la détermination du type d’essence composant majoritairement le combustible (feuillu ou résineux) employé et par une mesure d’humidité. L’utilisation du graphique proposé sur le site indiqué permet alors de déterminer le PCI.
La méthode la plus simple de contrôle d’humidité : Le micro ondes .
Cette méthode est rapide (moins de 20 min) mais nécessite une présence humaine constante durant la durée du contrôle afin d’arrêter le chauffage de l’échantillon dès que le bois présente un début de pyrolyse.
En effet, par micro onde la température du bois n’est pas contrôlée (contrairement à l’étuve) ce qui peut entraîner une inflammation de celui-ci si le chauffage est prolongé.
Il faut donc ouvrir le four toutes les 2 min afin de vérifier l’inflammation, peser et remuer l’échantillon.
GRINDESEL : Sans compter l’odeur tenace de brûler qui peut envahir la pièce ! Donc évitez d’utiliser le mico onde de madame sauf en suivant strictement le conseil ci dessus !..
Mode opératoire
Peser le plateau du four à micro-onde.
Prélever une quinzaine de rondelles de quelques millimètres d’épaisseur, les briser et les déposer sur le plateau du four à micro-onde.
Peser l’ensemble.
Déshydrater, dans le four à micro-onde par étapes d’une minute, noter le poids à chaque étape.
Recommencer l’opération jusqu’à l’apparition des taches de pyrolyse, peser l’échantillon et le plateau.
Expression des résultats
L’humidité est exprimée en pourcentage à l’aide de la formule
m2 –(mp+mp-1)/2
H = ----------- --------- x 100
m2 – m1
dans laquelle
m1 : masse du plateau
m2. : masse du plateau et de l’échantillon humide
mp : masse du plateau et de l’échantillon après apparition des taches de pyrolyse
mp-1 : masse du plateau et de l’échantillon lors de la pesée du plateau et de l’échantillon, lors de la pesée précédant l’apparition de tache de pyrolyse.
GRANULOMETRIE
Définition (Résumé) La granulométrie représente la répartition en classe de la taille des particules composant un combustible. Elle est déterminée par tamisage.
GRINDESEL : Elle détermine aussi la densité d’un MAP (m3 apparent plaquettes) …donc une valeur calorifique potentielle variable, point à tord rarement retenue.
TAUX DE CENDRES (Résumé) Le pourcentage des cendres est calculé à partir de la masse du résidu après incinération
GRINDESEL : Ces cendres peuvent contenir un certain taux de silice … Le taux le plus bas garantira un plus faible encrassement du foyer …
TAUX D’ECORCE (Résumé) La méthode consiste à séparer manuellement l’écorce du bois proprement dit et à peser les deux éléments.
GRINDESEL : Plus facile à dire qu’à faire et avec un certain risque d’erreur !
A NOTER : Le taux de cendre d’un combustible bois augmente sensiblement avec la présence d’écorce. Aussi, pour déterminer une anomalie en matière de taux d’écorce, on peut s’appuyer sur l’analyse du taux de cendre.
PRECONISATIONS AUX UTILISATEURS
Que ce soit pour un fournisseur ou pour un client, la nécessité de mesurer une ou plusieurs caractéristiques d’un combustible bois relève de 2 cas de figure :
1. Le contrôle du respect du cahier des charges d’un combustible
2. La facturation du combustible
Contrôle du respect de l’éventuel ( ?) cahier des charges d’un combustible BOIS :
Ce cas se présente soit pour le fournisseur avant une livraison ou lors de la production, soit pour le client avant le dépotage du combustible dans la réserve d’une chaufferie. Ces deux cas nécessitent des méthodes simples, rapides et bon marché que nous allons détailler pour chacune des caractéristiques.
ATTENTION : sur le site d’une chaufferie, il est très fortement conseillé de garder un échantillon de combustible de chaque livraison effectuée (cette conservation se faisant dans un emballage étanche type « zip lock »).
En effet, en cas de doute, la vérification de certaines caractéristiques (notamment le taux de cendre et taux d’écorce) ne peut être effectuée de manière fiable qu’à posteriori (après utilisation du combustible).
Prise d’échantillon :
Prélever des échantillons en plusieurs points du tas de combustible à contrôler : en superficie du tas et le plus en profondeur possible. A partir de ces échantillons, on peut :
Soit les mélanger et tirer un échantillon du mélange devenu homogène,
Soit mesurer les caractéristiques sur chacun des échantillons prélevés et établir des moyennes des mesures réalisées.
Humidité :
On préfèrera la méthode par déshydratation en micro onde. Cette méthode est simple, rapide (moins de 20 minutes), fiable quel que soit le type de combustible et peut être appliquée avec un matériel simple et bon marché (four micro onde + balance).
Attention toutefois à bien respecter le protocole de mesure afin de ne pas dépasser le seuil d’inflammation de l’échantillon.
PCI :
On déterminera le PCI à partir de l’humidité (abaque). On peut affiner la détermination du PCI si l’essence du bois à partir duquel le combustible a été produit est connue.
AVIS DE GRINDESEL : Ce relevé ne peut qu’être approximatif surtout sur un volume important ! D’où l’intérêt d’une correction en fin de saison à la quantité d’énergie consommée en kWh (voir conseil de GRINDESEL à ce sujet en fin de sossier)
Granulométrie :
Cas des PLAQUETTES : On cherchera à vérifier deux classes de granulométrie : celle qui dépasse les dimensions maximum tolérées dans le cahier des charges et celle qui constitue « les fines et poussières » (granulométrie < 3 mm).
GRINDESEL : Poste à vérifier au cas ou …(Exemple : constat d’une combustion déficiente, voir d’une sur consommation de combustible)
Ce poste influe également beaucoup sur le poids au map livré : Plus la granulométrie moyenne est faible plus le poids du map est élevé .
Attention que cela ne soit pas au détriment d’un pourcentage trop élevé de fines car risque de rejet accru d’imbrûlés..!
NOTA : Au taux normal les chaudières à PLAQUETTES LINDNER SOMMERAUER répondent à la norme Européenne requise.
Pour cela, on préfèrera la méthode par tamisage sans séchage (la granulométrie est exprimée en classe par rapport à la masse totale du combustible « humide »). En effet, cette méthode est plus rapide puisqu'elle ne nécessite pas de séchage.
Taux de cendre et taux d’écorce :
La mesure du taux de cendre ou du taux d’écorce (les deux notions étant étroitement liées) ne peut être réalisée sans un matériel de laboratoire. Aussi, on procèdera par observation à posteriori des quantités de cendres produites par la chaufferie en fonction de la quantité de combustible consommé. Si la quantité de cendre augmente de manière significative, on procèdera à une mesure du taux de cendre et du taux écorce suivant les méthodes de laboratoire.
GRINDESEL : Poste à vérifier au cas ou … En règle général le taux de cendre ne dépasse pas 1 pour 1000 et le taux d’écorces (très bon combustible s’il est sec) n’est à relever que si l’on constate une présence semblant anormale de SILICE
(Exemple : constat d’une combustion déficiente, voir d’une sur consommation de combustible)
Facturation conseillée par l’ADEME :
Dans le cas où la facturation est réalisée en quantité d’énergie fournie (facturation par kWh PCI livré), il est nécessaire d’avoir une mesure fiable du PCI et du tonnage de combustible livré.
GRINDESEL : Ceci est le cas pour une facturation à la livraison.
Le PCI peut être déterminé à partir d’une mesure d’humidité par déshydratation en étude ventilée. Cette méthode donnant une mesure très précise de l’humidité, on pourra à partir d’un abaque déterminer le PCI de manière précise. L’incertitude liée à l’essence (si elle n’est pas connue) ne dépassera pas 10 % (chiffre comparable aux hydrocarbures). (GRINDESEL : précision Intéressante !)
Ainsi, à partir de l’humidité (et donc du PCI) et du tonnage de combustible livré, on obtient la quantité d’énergie livrée :
Quantité d’énergie livrée (en kWh) = masse livrée (en tonne) x PCI (en kWh par tonne)
MODE DE FACTURATION : LE POINT DE VUE DE GRINDESEL
1/ Estimer grossièrement le PCI livré.
2/ Accepter une facture proche de la réalité pouvant être établie sur la base du map comme de la tonne…
3/ Contrôler et comptabiliser la quantité d’énergie consommée en kWh en fin de saison de chauffage (soustraire le volume éventuellement non consommé et le déduire au prorata)
4/ Facturer le bonus ou le malus ainsi défini…
5/ Dans le cas, par exemple, d’un fonctionnement industriel continu de la chaufferie, un contrôle annuel ne devrait pas engendrer une grosse marge d’erreur vu les volumes en cause face à un contrôle ‘quantité d’énergie consommée en kWh’ que l’on peut espérer fiable ?
6/ Noter tout de même ce qui suit suite à l’étude dont les points essentiels ont été compilés ci-dessus :
‘ L’écart maximal entre toutes les essences résineuses est infime.(Grindesel : C’est l’avis de l’ADEME…)’
‘L’écart maximal toutes essences confondues est (tout de même !) de 10%. ‘
N’acheter que des plaquettes de résineux par rapport à du chêne peut donc théoriquement réduire la quantité d’énergie consommée en kWh …de 6% ce qui n’est tout de même pas banal.
Je dis ‘théoriquement’ car certains affirment que le site d’où sont issues les plaquettes pourrait faire varier sensiblement la quantité d’énergie délivrée en kWh .
C’est ce que disent certains …
Je pense que cette affirmation n’est liée qu’à une différence de densité du bois exploité…donc du poids livré au stère, au map ou au m3 !
Ce mode de facturation, je le rappelle, n’a rien à voir avec la réalité du POIDS, seule mesure totalement invariable.
Par contre, à poids/ siccité livré et quantité d’énergie consommée en kWh identiques, le nombre de stère/ map ou m3 aura un VOLUME d’autant plus variable que la QUANTITE livrée sera importante…
VOLUME / QUANTITE et quantité d’énergie finalement consommée en kWh ne sont donc pas des données comparables !
Stère/ map ou m3 sont donc, excusez moi, des modes de facturation au pyfomètre.
A quand l’adoption d’une facturation à la quantité d’énergie finalement consommée en kWh ? (Bûches granulés ou plaquettes)
N’est- ce pas à l’ADEME , avec l’aide des médias en ce début d’hiver, que ce rôle revient ?
En attendant, certains professionnels sont proches de ce concept, seul capable de démontrer la réelle compétitivité économique (et éco-logique) des combustibles BOIS comme le total respect que tout professionnel doit à ses clients…facteur essentiel du développement rapide de la filière BOIS ENERGIE, au minimum de ses entreprises, en s’appuyant sur le réel service ainsi offert à leurs clients.
GRINDESEL le 26 11 2012 * Dossier suivi le 30 01 2015
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