Exemple de pratique

Électricité et chaleur à partir de bois - L'énergie de la région, pour la région

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L'utilisation de deux technologies sur le même site pour la production simultanée de chaleur et d'électricité à partir du bois est unique en Suisse ; l'utilisation de combustibles fossiles est réduite à un minimum absolu. Beaucoup d'esprit d'entreprise et de patience ont permis d'obtenir un résultat convaincant. 

Le bois est un matériau de construction qui, aujourd'hui encore, marque fortement le visage de l'Engadine. Qu'il s'agisse de construire des toits, des escaliers, des ponts, des meubles ou des clôtures, on veille toujours à utiliser principalement du bois local - c'est en tout cas le credo de l'entreprise de construction Salzgeber Holzbau, établie à S-chanf. Le site de production de l'entreprise se trouve au cœur de la zone industrielle de la commune de S-chanf. Et c'est là que l'on découvre comment ce matériau polyvalent issu de la nature s'intègre très bien dans une économie circulaire ancrée localement, à savoir également comme bois-énergie. Sur le site, on peut découvrir une nouvelle centrale énergétique qui tire le maximum de valeur énergétique du matériau bois.

La centrale énergétique récemment agrandie sur le site de l'entreprise est la dernière étape d'un développement plus long qui a débuté dès la fin des années 90. La responsable du projet, Cilgia Salzgeber, fait visiter le nouvel entrepôt en construction et les installations souterraines installées sur plusieurs étages.

La pyrolyse produit de l'électricité et de la chaleur

Elle explique que deux flux de matériaux différents déterminent ce qui se passe dans la centrale énergétique. Les plaquettes de bois livrées sont stockées dans l'un des entrepôts, qui comprend environ 5500 m³ de plaquettes de bois fraîches. Grâce à une partie de la chaleur dégagée par la pyrolyse, les plaquettes sont séchées en douceur.

Par pyrolyse, on entend un processus de transformation thermochimique au cours duquel les composés organiques sont décomposés à haute température et en grande partie en l'absence d'oxygène. Dans le réacteur à lit flottant qui suit, les copeaux de bois sont soulevés par de l'air chaud et atteignent une température de +800°C. Les parties solides tombent au sol, tandis que les parties volatiles sont gazéifiées et passées à travers un filtre. Le gaz purifié passe ensuite dans le moteur d'une centrale de cogénération, ce qui permet de produire à la fois de la chaleur et de l'électricité. Le sous-produit est le charbon végétal, qui est de plus en plus utilisé dans l'agriculture et la construction et qui est en outre considéré comme un puits de carbone efficace.

Le bois usagé produit aussi de l'énergie

La deuxième installation mérite tout autant d'attention : elle valorise la deuxième source de matière première de la région, à savoir le bois usagé - un matériau qui est certes également broyé, mais qui est pollué par des additifs tels que la peinture et les vernis et qui doit donc être stocké et traité différemment. «L'activité de construction intense en Engadine - qu'il s'agisse de nouvelles constructions ou de rénovations - nous permet d'obtenir suffisamment de bois usagé pouvant être utilisé à des fins énergétiques», explique-t-elle. Le bois usagé est broyé mécaniquement à Bever, puis stocké dans un entrepôt séparé (d'une capacité de 10 000 m³ de bois usagé déchiqueté).

La matière première passe par une installation de combustion de bois usagé (type : agroforesterie). L'énergie ainsi produite est transformée en électricité par une turbine ORC.
Le système ORC (Organic Rankine Cycle) - du nom d'un physicien écossais - convient à la transformation de l'énergie thermique en énergie électrique, les paramètres de processus que sont la pression et la température étant nettement inférieurs à ceux d'une turbine à vapeur classique. Le fluide de travail utilisé dans un circuit fermé est ce que l'on appelle une huile thermique.
La dernière étape de la visite mène à deux chauffages conventionnels à copeaux de bois (de type Schmid ; avec des puissances de 2 MW et 900 kW) dans une pièce adjacente. Un mécanicien est en train de réparer une chaîne de transport. Les deux chauffages continuent d'être utilisés pour couvrir les pics de consommation, ce qui n'est pas rare en Haute-Engadine, une région située à haute altitude. Et nous arrivons ainsi à l'historique de ce projet unique en son genre.

Comment tout a commencé

L'entrepreneur en construction bois Simon Salzgeber (père du chef de projet) a toujours été passionné par les énergies renouvelables. Très tôt, il a eu l'idée d'un réseau de chauffage urbain qui utiliserait les déchets de bois de sa propre entreprise et de la région pour produire de la chaleur. En 2005, la première étude a eu lieu. Simon Salzgeber s'attendait à ce que l'installation soit rentable dans un délai maximal de cinq ans après sa construction. C'est dans cette optique que le réseau de chauffage urbain a fourni de la chaleur pour la première fois en 2010. Au début, seuls l'entreprise de construction de Salzgeber et quelques bâtiments, une salle d'escalade et un immeuble d'habitation étaient raccordés au réseau.

La poursuite de l'extension du réseau de chauffage urbain n'a toutefois progressé que lentement. Le renforcement de la législation cantonale sur l'énergie (dans le cadre du concordat MoPEC) a donné un coup de pouce supplémentaire à l'attractivité du chauffage urbain, comme le sait Cilgia Salzgeber : «Il n'était donc plus possible de remplacer un chauffage au mazout ou au gaz 1:1. Cela nous a beaucoup aidés». Le raccordement au réseau d'un terrain d'exercice de l'armée et du Lyceum Alpinum (dans la ville voisine de Zuoz) ont constitué des étapes importantes. Jusqu'à aujourd'hui, il continue de s'étendre d'année en année. Pour répondre à l'augmentation de la demande, il était devenu indispensable d'agrandir l'installation existante.

Produire de l'électricité

Mais produire simplement plus de chaleur ne suffisait pas à Simon Salzgeber. Il voulait également devenir indépendant en matière d'approvisionnement en électricité. Alimenté par les préoccupations nationales concernant la pénurie d'électricité en hiver, un projet ambitieux a pris forme.

Pour ses projets de grande envergure, l'entrepreneur cherchait un partenaire innovant. Lors d'un entretien, il a soumis son idée à Thomas Gautschi. Le directeur d'Anex, une entreprise de conseil et de planification en technique du bâtiment avec une succursale à Coire, se souvient : «Simon voulait tirer plus du bois que de la simple chaleur et il est venu nous voir avec l'idée de la production d'électricité». En échange étroit avec Simon Salzgeber, Anex a effectué des calculs de rentabilité - jusqu'à ce qu'un projet finançable, qui aurait pu être mis en œuvre dès 2020, voit le jour. Mais à ce moment-là, la politique énergétique communale était incertaine. Il fallait donc attendre.

Comme c'est souvent le cas pour les projets énergétiques inhabituels, le processus d'autorisation a été long après la demande de permis de construire. «Nous avons toujours tout livré. Mais il y avait toujours une demande, un autre document à fournir, une clarification supplémentaire à effectuer», explique Simon Salzgeber. Une situation qui inquiète Thomas Gautschi : «De tels retards peuvent avoir de graves conséquences sur des projets de cette ampleur. La sécurité de la planification fait défaut».»

De l'énergie pour deux communes et plus

Mais aujourd'hui, le rêve est devenu réalité : La chaleur produite par la centrale de cogénération et le chauffage au bois usagé, soit environ 17 GWh en 2025, est injectée dans le réseau de chauffage urbain local. La longueur de ce réseau thermique a entre-temps atteint 10 km et alimente de nombreux immeubles à S-chanf et dans la commune voisine de Zuoz. La chaleur fournie correspond ainsi approximativement aux besoins annuels en chauffage d'environ 600 maisons individuelles.
La centrale de cogénération et la turbine ORC produisent toutes deux de l'électricité. Après déduction des besoins propres, la plus grande partie de la quantité d'électricité produite annuellement, soit environ 6 GWh, est injectée dans le réseau électrique public. Cela correspond à la consommation annuelle moyenne d'environ 1500 maisons individuelles.

Données techniques : 

Consommation de bois dans la consommation annuelle Plaquettes séchées (non contaminées)15`000 m³
Bois usagé broyé (contam.) 

25`000 m³

Module de cogénération 
Puissance électrique 550 kW el
Rendement électrique 40%
Puissance thermique 750 kW thermique
Installation Syncraft thermique 750 kW thermique
Production de charbon végétal (à pleine capacité) 

550 tonnes par an

Module ORC 
Puissance électrique ORC 710 kW max
Installation agroforestière 4,1 MW
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La centrale de cogénération installée, de type Jenbacher, utilise le gaz de bois produit par pyrolyse pour produire de l'électricité. La chaleur résiduelle qui en résulte est transmise au réseau thermique. Sur la photo, la chef de projet Cilgia Salzgeber. (Photo : Salzgeber Holzbau S-chanf)
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Légende de la photo
Photo de couverture : vue sur le site de l'entreprise de construction en bois Salzgeber Marangun. On y voit le nouveau hall pour le stockage des plaquettes de bois. La centrale énergétique proprement dite se trouve en sous-sol.

Figures 1-3 : La centrale de cogénération de type Jenbacher installée utilise le gaz de bois produit par pyrolyse pour produire de l'électricité. La chaleur résiduelle qui en résulte est transmise au réseau thermique. Sur la photo, la chef de projet Cilgia Salzgeber. (Photo : Salzgeber Holzbau S-chanf)

Photos 4 et 5 : De hautes montagnes de plaquettes de bois usagé attendent d'être brûlées dans les différentes installations de chauffage au bois de la centrale énergétique située au sous-sol.

Figure 6 : Une turbine dite ORC est utilisée pour la combustion du bois usagé. La turbine est propulsée par le contact avec la matière organique à basse température d'évaporation.

Photo 7 : Le charbon végétal est un sous-produit de la pyrolyse ; il est utilisé dans l'agriculture et la construction et est certifié comme puits de CO2.

Photo 8 : Tout vient à point à qui sait attendre. Au fil des années, la longueur de ce réseau thermique a augmenté pour atteindre 10 km et dessert de nombreux immeubles à S-chanf et dans la commune voisine de Zuoz.

Figure 9 : Représentation schématique des deux chaînes de valorisation basées sur la biomasse de la centrale énergétique.

Figure 10 : Vue de la dalle bétonnée de la centrale énergétique, où ont été installés les équipements de production d'électricité à partir du bois, tels que l'installation de couplage chaleur-force et la turbine ORC (à droite du centre). Le bétonnage sur plusieurs étages (vue sur le coffrage) devait progresser rapidement pour que la centrale énergétique puisse être mise en service à temps fin 2025. Dix mois ont été nécessaires pour obtenir le permis de construire (déc. 2023) ; neuf mois ont été nécessaires pour construire la centrale énergétique.

Texte : Manuel Fischer
Photos : Manuel Fischer et Salzgeber Holzbau S-chanf

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