Intégration des énergies renouvelables à la ferme - Biocarburants solides

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Biocarburants solides - Combustion

Combustion à petite échelle de biocarburants solides (bois massifs)

Introduction

Cette note porte sur les poêles, les fournaises et les chaudières à bois et à granules qui sont installées dans l'espace à chauffer. Ces types d'unités peuvent être alimentés au bois de chauffage, aux granules faites de bois, de déchets agricoles ou de grains, comme le maïs. Les poêles à bois, y compris les fourneaux de cuisson, sont utilisés au Canada et dans les fermes canadiennes depuis le début de la colonie. Le fait qu'ils soient utilisés depuis longtemps pourrait laisser croire qu'il s'agit d'une vieille technologie stagnante. En fait, des percées réalisées dans les années 1990, surtout en ce qui concerne les poêles à granules et à bois, font en sorte que chauffage au bois est beaucoup plus propre, efficace et pratique. Le chauffage au bois continue d'être un moyen efficace et économique de chauffer des espaces, soit comme source de chauffage principale ou secondaire pour accompagner le chauffage au mazout, au gaz ou électrique.

Il peut être difficile de brûler le bois de manière propre et efficace et les utilisateurs finaux doivent être prêts à consacrer temps et énergie à la sélection et au fonctionnement de ce type d'appareils pour s'assurer qu'il fonctionne de manière sécuritaire et qu'il pollue le moins possible. Même si la fumée générée peut gêner les voisins et être une source de problèmes de santé importants pour les propriétaires du système de chauffage au bois, elle peut être contrôlée en prenant de simples précautions, notamment :

Acheter un poêle à bois, un foyer ou un poêle encastrable
Maintenir le feu petit et chaud
Alimenter le feu régulièrement avec du vieux bois sec qui a été fendu de manière approprié
S'assurer que le système n'est pas surchargé et que l'air circule suffisamment à l'intérieur
Il ne faut jamais brûler des déchets, du plastique, des panneaux de particules, du contreplaqué ou du bois traité, car ils contiennent des produits toxiques qui seraient relâchés dans la pièce.

À coup sûr, en ce qui concerne le chauffage au bois, le meilleure chose consiste à posséder un poêle à bois, un foyer ou un poêle encastrable qui répond aux normes de l'EPA de 1990 en matière d'émissions. La pollution émise par ce type d'appareil est habituellement de 80 à 90 % inférieure à celle produite par un appareil non homologué. Les poêles à granules bien conçus ont le potentiel de brûler leur combustible de manière encore plus propre et d'être plus efficaces.

En prenant ces simples précautions, vous vous assurez que la méthode de chauffage que vous emploierez sera respectueuse de l'environnement, durable, fiable et souvent plus économique que les autres formes de chauffage.

Disponibilité de l'équipement :

Les appareils de chauffage au bois sont facilement accessibles et la plupart des propriétaires sont en mesure de les faire fonctionner, tout comme les systèmes de ventilation que nécessitent ces appareils. On peut se procurer ces appareils chez les marchands spécialisés comme dans les magasins à grande surface. Le choix d'un fournisseur est une décision importante non seulement pour ce qui est de la garantie et les pièces de rechange, mais aussi pour obtenir de bons conseils sur le choix, l'installation et le fonctionnement.

Les appareils de chauffage à granules sont facilement accessibles et la plupart des propriétaires sont en mesure de les faire fonctionner. Tout comme pour les poêles, il existe une vaste gamme de fournisseurs potentiels et le soutien après-vente offert devrait être un aspect encore plus important à considérer lorsque vient le temps de choisir le fournisseur. De plus, recherchez un appareil dont l'efficacité est éprouvée. L'efficacité d'un bon appareil devrait être supérieure à 70 %.

Données techniques :

Il existe des défis techniques importants qui peuvent avoir des répercussions sur les avantages du chauffage au bois, de même que sur le marché du bois de chauffage. Par rapport aux systèmes de chauffage actuels au mazoute et au gaz/propane, la combustion du bois de chauffage produit des émissions de particules, de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrocarbure (HC) qui peuvent avoir de graves effets sur la santé humaine. Cependant, étant donné que le chauffage au bois permet le recyclage du CO2, si le bois est récolté de façon durable (les arbres accumulent du CO2 lorsqu'ils poussent et le relâche lorsqu'ils sont brûlés), il peut contribuer de manière importante à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Les systèmes de chauffage au bois doivent réussir à diminuer les émissions polluantes tout en tirant avantage du fait qu'ils ne contribuent pas à la production de CO2.

Beaucoup d'efforts ont été déployés pour améliorer les caractéristiques des émissions des poêles à bois, des foyers et des foyers encastrables. Les normes de rendement, surtout les normes EPA 1990 et CSA B415.1, identifient les unités plus récentes et plus performantes d'un point de vue environnemental. Une étiquette a été créée (figure 1) pour fournir des renseignements aux consommateurs et leur permet d'établir des comparaisons. Il convient de noter que la méthode d'essais utilisée par l'EPA ne s'applique pas aux systèmes centraux et à la plupart des poêles à granules.

Fig. 1 : Exemple d'étiquette de l'EPA

Dans le cas des poêles, des foyers et des foyers encastrables à bois, il est toujours préférable d'acheter des unités homologuées par l'EPA au détriment des autres, car ils procurent une combustion plus propre et plus efficace. De plus, certains États américains ont adopté des normes plus strictes que celles du gouvernement fédéral. L'installation d'un poêle qui répondent à ces normes d'émissions peut permettre de diminuer encore plus la production d'émissions. Étant donné qu'il existe de nombreux facteurs qui déterminent les taux actuels des émissions produites par les unités individuelles, les petites différences (moins de 0,5 g/h) dans les taux d'émissions certifiés auront peu d'importance. Si les émissions calculées sont presque identiques, le choix peut être fondé sur d'autres facteurs, notamment la commodité de l'exploitant et le soutien après-vente.

Une norme additionnelle canadienne concernant les fournaises et les chaudières centrales a été établie par la CSA. Au moment de rédiger la présente note, la norme n'avait pas encore été adoptée par les organismes de réglementation canadiens et peu de fabricants ont mis à l'essai leur équipement en s'y référant. Lorsqu'elle sera adoptée, elle devrait procurer aux consommateurs davantage de renseignements pour comparer l'efficacité des appareils, en plus de couvrir une gamme plus vaste d'appareils.

L'utilisation de combustibles sous forme de granules permet de contrôler les unités de chaleur produites en fonction du pouvoir calorifique des combustibles plutôt que de restreindre l'admission d'air, ce qui peut faire en sorte d'améliorer l'efficacité des systèmes de combustion. La commodité pour l'exploitant est aussi un avantage important de ces systèmes, car une trémie à carburant peut être remplie périodiquement en utilisant des granules relativement propres. Tout comme les systèmes fondés sur les cordes de bois, il existe de grandes différences dans les taux d'émissions et l'efficacité des appareils actuels, et les systèmes certifiés CSA B415.1 ou EPA 1990 doivent être préférés à ceux qui ne sont pas homologués.

Combustible :

Les coûts relatifs au carburant peuvent être inférieurs à ceux des systèmes de chauffage conventionnels étant donné que de nombreuses fermes produisent du bois de chauffage, conséquence de l'amélioration des clôtures ou de l'entretien des boisés, ou elles possèdent du grain maïs qui peut être utilisé dans certains systèmes à granules. Il convient de noter qu'un endroit devra être prévu pour l'entreposage au sec du bois de chauffage ou des granules.

Le bois de chauffage peut être acheté dans de nombreux magasins, des centres de rénovation à grande surface aux épiceries. Les grandes quantités de bois de chauffage peuvent être achetées des revendeurs dont les noms se trouvent dans les pages jaunes et dans les petites annonces des journaux locaux. L'unité de mesure officielle est la « corde » qui mesure 1,2 m sur 2,4 m sur 1,2 m. Vous achetez du bois de chauffage? Gare aux… embûches? est une brochure publiée par le gouvernement du Canada disponible dans ses différents bureaux ou en ligne à l'adresse http://publications.gc.ca . Elle contient des renseignements utiles pour aider les opérateurs à se familiariser avec la façon de commander du bois de chauffage. En fait, la plupart du bois de chauffage est vendu en « corde mince » (1,2 m sur 2,4 m sur 0,4 m), ce qui représente environ le tiers du corde régulière.

Des sacs de granules de bois peuvent être achetés dans les rayons des articles saisonniers des centres de rénovation ou auprès des coopératives agricoles. Ces sacs sont de diverses tailles, la plus commune est de 18,1 kg (40 lb), et leur coût est de 4 à 6 $. Les granules de maïs et le maïs en grains peuvent être achetés dans les coopératives agricoles ou auprès de fournisseurs similaires.

La quantité de combustible nécessaire et le coût seront déterminés selon la taille du système, son efficacité et la charge de chauffage. Le tableau 1 présente le contenu énergétique des différents types de bois.

Combustible	Contenu énergétique
Bois dur (séché à l'air)	30 600 MJ/corde
Bois tendre (séché à l'air)	18 700 MJ/corde
Bois dur mélangé (séché à l'air)	25 000 MJ/corde
Granules de bois	19 800 MJ/tonne

Tableau 1 : Contenu énergétique du bois et des granules

Un poêle à bois ou à granules bien situé peut atteindre une efficacité calorifique située entre 55 et 80 %, ce qui est comparable à certains systèmes traditionnels. Le tableau 2 dresse la liste de l'efficacité type de nombreux systèmes de chauffage.

Combustible	Type de système	% d'efficacité
Huile	Brûleur traditionnel	60
	Brûleur à tête de retenue	70 à 78
	Générateur perfectionné à efficacité moyenne	83 à 89
Électricité	Fournaise centrale ou plinthes	95 à 100
Gaz naturel	Fournaise centrale - traditionnelle	55 à 65
	Fournaise centrale - à évacuation pulsée	75 à 82
	Fournaise centrale - à condensation	88 à 96
Propane	Fournaise centrale - traditionnelle	55 à 65
	Fournaise centrale - à évacuation pulsée	76 à 83
	Fournaise centrale - à condensation	85 à 93
Bois	Fournaise centrale	40 à 55
	Poêle conventionnel (bien situé)	50 à 70
	Poêle homologué par l'EPA (bien situé)	65 à 80
Granules de bois	Poêle à granules	55 à 80

Tableau 2 : Efficacité calorifique des diverses systèmes

Dans la plupart des cas, les coûts de fonctionnement sont plus élevés que ceux des systèmes à granules. En revanche, les granules sont faciles à manipuler et l'intervalle entre l'avitaillement est potentiellement plus long.

Gamme de modèles :

Il existe deux principaux types de systèmes : les appareil « individuels » (poêles) et les systèmes centraux (fournaises ou chaudières). Ces deux types fonctionnent au bois de chauffage ou aux granules. Divers facteurs entrent en ligne de compte lorsque vient le temps de choisir et d'installer un poêle ou un système central. Le guide du bois de chauffage résidentiel, disponible auprès du gouvernement du Canada, en ligne au http://publications.gc.ca, ou auprès des détaillants de poêles à bois offre des renseignements sur les types et les tailles des systèmes, l'endroit où installé les poêles, l'installation et le fonctionnement. Le coût de chacun de système dépend de plusieurs facteurs comme la taille et les besoins en charge thermique.

L'avenir :

L'introduction de seuils d'émissions fédérales aux États-Unis a permis de diminuer de manière importante les émissions particulières des poêles à bois. Cependant, les avancées technologiques ont ralenti étant donné que les exigences relatives aux émissions n'ont pas mené à des normes plus strictes ou à leur application à une gamme plus vaste d'appareils de chauffage au bois.

Au Canada, il n'existe pas de normes nationales en matière d'émissions pour les appareils de chauffage au bois, sauf en Colombie-Britannique. De nombreux fabricants sont bien conscients des préoccupations relatives à leur produits et consacrent des ressources considérables pour remédier à la situation. Les éléments suivants sont essentiels à une plus grande acceptation du chauffage au bois :

établissement de normes relatives aux émissions et à l'efficacité de tous les types d'appareils de chauffage au bois;
établissement de taux maximum d'émissions concernant les polluants critiques;
interdiction des appareils qui produisent des niveaux inacceptables d'émissions;
retrait des appareils existants qui produisent des niveaux inacceptables d'émissions.