BIOTHERMIE À PARTIR DE BIOMASSE FORESTIÈRE - Centre for Research & Innovation in the Bio ...
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GUIDE SUR LA
BIOTHERMIE
À PARTIR DE BIOMASSE FORESTIÈRE
POUR LES COMMUNAUTÉS RURALES
ET ÉLOIGNÉES DE L’ONTARIO
publication spéciale SP-537F
février 2020
GUIDE SUR LA BIOTHERMIE À PARTIR DE BIOMASSE FORESTIÈRE POUR LES COMMUNAUTÉS RURALES ET ÉLOIGNÉES DE L’ONTARIO publication spéciale SP-537F ISBN 978-0-86488-586-9 (imprimé) ISBN 978-0-86488-587-6 (numérique) ISSN 1925-0495 (imprimé) ISSN 1925-0509 (numérique) Glen Prevost, M.F.C., ing. Conseiller industriel, FPInnovations © FPInnovations 2020. Tous droits réservés. Les copies ou la distribution non autorisées sont interdites.
REMERCIEMENTS Le soutien financier pour la réalisation de ce guide a été fourni par la Société de gestion du Fonds du patrimoine du Nord de l’Ontario, FedNor, le ministère des Richesses naturelles et des Forêts de l’Ontario et Ressources naturelles Canada. L’auteur remercie le comité directeur du projet pour l’orientation donnée durant l’élaboration de ce guide par ses conseils et ses commentaires. Le comité directeur comprenait des membres du personnel du ministère des Richesses naturelles et des Forêts de l’Ontario, division de l’industrie forestière, de Ressources naturelles Canada, de CanmetÉNERGIE et de FPInnovations. Les examinateurs à l’interne de FPInnovations ont donné d’importants commentaires et suggestions dans les versions préliminaires. Parmi eux, on comptait : • John Pineau • Christoph Schilling • Marian Marinescu • Sylvain Volpé • Luc Desrochers Les personnes suivantes ont partagé leur temps, leurs idées et leur avis sur les technologies de biothermie et sur les biocombustibles. Cette information a été cruciale pour l’élaboration de ce guide. • Mike Rutter et Vince Rutter, Biothermic Systèmes d’énergie de bois • Colin Kelly, Confederation College • Andreas Wintzer, Viessmann Manufacturing Company Inc. • Todd Eastman, ministère de l’Énergie, du Développement du Nord et des Mines de l’Ontario • Conrad Lacroix, Granules de bois LacWood (I.C.S. Lacroix Lumber) • Steven Law, ministère de l’Environnement, de la Protection de la nature et des Parcs de l’Ontario • Terrence Sauvé, ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et des Affaires rurales de l’Ontario • Jonathan Halasz, ministère des Richesses naturelles et des Forêts de l’Ontario • Heather Reid, Abbey Gardens • Marc-Antoine Cantin, Stove Builder International Inc. (SBI) • Roland Kilpatrick, Innovation Initiatives Ontario North • Sally Krigstin, Université de Toronto L’auteur apprécie le travail de l’équipe des communications de FPInnovations qui a coordonné la production de ce guide.
Table des matières
6 RÉSUMÉ
13 3. BIOCOMBUSTIBLES
SOLIDES
7 1. INTRODUCTION • Propriétés importantes des
• À qui ce guide sera-t-il utile? biocombustibles solides
• En quoi consistent la • Bois de chauffage
biomasse, le biocombustible et • Copeaux de bois
la biothermie?
• Briquettes de bois
• Les systèmes de biothermie
sont-ils complexes? • Granules de bois
• Que trouve-t-on dans ce
guide?
21 4. SYSTÈMES DE
COMBUSTION DE
9 2. LES AVANTAGES DE BIOTHERMIE
• Poêles
CHOISIR LA BIOTHERMIE
• Soutien du développement • Générateurs d’air chaud
économique et des emplois • Chaudières
locaux
30
• Un combustible renouvelable
et durable
5. FACTEURS
IMPORTANTS À PRENDRE
• Coûts d’énergie stables et peu
élevés
EN CONSIDÉRATION
LORS DU CHOIX DE LA
• Approvisionnement fiable en
combustible
BIOTHERMIE
32
• Combustible à faibles
émissions de carbone
6. COMPARAISON ENTRE
DES INSTALLATIONS DE
• Moins de risque
environnemental qu’avec les
BIOTHERMIE NEUVES
combustibles fossiles ET DES INSTALLATIONS
• Les systèmes de biothermie
RÉNOVÉES
33
sont fiables et faciles
d’utilisation 7. PROJETS DE
• Stimulation du développement BIOTHERMIE
des communautés RÉSIDENTIELS
• Habitations écoénergétiques
• Financement d’activités locales
de gestion forestière • Étapes de planification
• Réglementation applicable
4 TABLE DES MATIÈRES
36 8. PROJETS
INSTITUTIONNELS ET 54 ANNEXE B :
ÉTUDES DE CAS
• Confederation College
COMMERCIAUX DE
BIOTHERMIE • Abbey Gardens
• Planification du projet • Générateur d’air chaud
• Établissement des dimensions résidentiel au bois
d’un système de biothermie • Viessmann Manufacturing
• Réglementation pertinente Company Inc.
• Financement d’un projet de
67
biothermie ANNEXE C : RESSOURCES
ADDITIONNELLES
46 9. AUTRES SYSTÈMES DE • Autres guides et ressources
BIOTHERMIE générales sur la biothermie
• Systèmes de chauffage • Chauffage aux granules
centralisé résidentiel et des petits
• Systèmes de production bâtiments commerciaux
combinée de chaleur et • Biocombustibles
d’électricité • Études de cas additionnelles
• Chauffage centralisé
47 10. RÉFÉRENCES • Production combinée de
chaleur et d’électricité
50 ANNEXE A : AVANTAGES
POUR L’ENVIRONNEMENT
• Calculatrices d’énergie
thermique du bois
ET CONSIDÉRATIONS • Émissions de la biothermie
• Biothermie et cycle du
carbone • Biothermie et changements
climatiques
• Émissions
• Aménagement forestier
• Aménagement forestier
durable au Canada et en
durable en Ontario
Ontario
• Bureaux de district du
ministère des Richesses
naturelles et des Forêts
• Bureaux régionaux du
ministère de l’Environnement,
de la Protection de la nature et
des Parcs
TABLE DES MATIÈRES 5
RÉSUMÉ Les systèmes de chauffage au
Ce guide a été élaboré afin de donner bois modernes qui utilisent des
de l’information aux résidents des biocombustibles solides renouvelables
communautés rurales et éloignées de locaux permettent de réduire les
l’Ontario et les rassurer sur l’utilisation émissions de gaz à effet de serre, de créer
du bois provenant de forêts ontariennes des emplois locaux dans le secteur de
gérées de façon durable en vue de l’énergie propre, de garder l’argent dans
produire de la chaleur et de l’eau chaude les communautés locales, de réduire le
domestique. Il s’adresse aux dirigeants risque de déversements de combustible
de communautés, comme ceux qui font et d’accroître la production locale
partie des administrations municipales, d’énergie et la sécurité économique.
des conseils de bande, des commissions
Ce guide donne de l’information détaillée
scolaires, des groupes religieux, des
sur les biocombustibles solides qui
organisations à but non lucratif et des
sont disponibles en Ontario et sur les
petites entreprises, de même qu’aux
systèmes de combustion qui peuvent
propriétaires privés.
brûler ces biocombustibles. Les quatre
Les systèmes modernes de biothermie types de biocombustibles solides dont
consistent en des systèmes mécaniques il est question dans ce guide sont le
de haute technologie qui fournissent de bois de chauffage, les copeaux de bois,
la chaleur et de l’eau chaude domestique les briquettes de bois et les granules
aux entreprises et aux bâtiments de bois. Les trois types de systèmes
communautaires ainsi qu’aux maisons de combustion sont les poêles, les
privées. Ce guide s’applique aux systèmes générateurs d’air chaud et les chaudières.
d’une puissance inférieure à 1 MW et Ce guide présente les principales
qui utilisent des biocombustibles solides considérations en ce qui concerne
pour la production de chaleur. L’Ontario l’approvisionnement et l’utilisation
a un important approvisionnement en de chaque type de biocombustible
biomasse ligneuse provenant de forêts et système de combustion pour
gérées de façon durable, incluant des les applications institutionnelles/
résidus de récoltes et d’usines et du bois commerciales et résidentielles. Le guide
sur pied non marchand, qui pourrait porte sur les étapes de planification et
servir de biocombustible solide. les options de financement pour les
systèmes de biothermie.
6 RÉSUMÉ
1. INTRODUCTION
À qui ce guide sera-t-il utile?
Ce guide a été élaboré afin de donner des conseils de bande, des commissions
de l’information aux résidents des scolaires, des groupes religieux, des
communautés rurales et éloignées de organisations à but non lucratif et des
l’Ontario et les rassurer sur l’utilisation petites entreprises, de même qu’aux
du bois provenant de forêts ontariennes propriétaires privés. Ce guide contient
gérées de façon durable en vue de suffisamment de détails pour que
produire de la chaleur et de l’eau chaude les consultants, les ingénieurs et les
domestique. Il s’adresse aux dirigeants fournisseurs de systèmes de combustion de
de communautés, comme ceux qui font biomasse ligneuse et de biocombustibles le
partie des administrations municipales, trouvent également utile.
En quoi consistent la biomasse, le biocombustible et la biothermie?
La biomasse englobe « l’ensemble des matières organiques d’origine biologique » et
peut provenir des activités de foresterie, d’arboriculture, d’agriculture, d’horticulture
et d’aquaculture (Groupe CSA, 2015). Lorsque la biomasse est transformée et utilisée
comme combustible en vue de produire de la chaleur ou de l’électricité, on l’appelle
biocombustible. La production de chaleur lors de la combustion du biocombustible est
appelée la biothermie.
Ce guide traite uniquement des biocombustibles solides issus de ressources forestières.
Les quatre catégories de biocombustibles solides sont le bois de chauffage (figure 1),
les copeaux de bois (figure 2), les briquettes de bois (figure 3) et les granules de bois
(figure 4).
Les systèmes de biothermie a été préparé. Les professionnels
sont-ils complexes? de la biothermie de l’Ontario sont
Les systèmes de biothermie ne sont hautement qualifiés et soucieux d’aider
pas complexes. La technologie est bien ceux qui veulent installer un système
développée et grandement utilisée en de biothermie. Les lecteurs peuvent
Europe, en Alaska et dans le nord-est avoir l’impression que les systèmes
des États-Unis, ainsi que dans l’ensemble sont complexes, mais cela est dû à la
du Canada. Les systèmes de biothermie nouveauté des systèmes de biothermie
sont relativement nouveaux en Ontario, dans la province, non pas à la complexité
et c’est la raison pour laquelle ce guide des systèmes eux-mêmes.
INTRODUCTION 7
Que trouve-t-on dans ce guide?
Ce guide s’applique aux systèmes d’une
puissance thermique inférieure à 1 MW
qui utilisent des biocombustibles
solides pour la production de chaleur.
Ce guide ne traite pas des chaudières
extérieures, des systèmes de combustion
d’une puissance thermique supérieure
à 1 MW, des systèmes de production Figure 2. Copeaux de bois de qualité
supérieure (à gauche) et de moins bonne
combinée de chaleur et d’électricité de qualité (à droite).
quelque puissance que ce soit, ou des
biocombustibles liquides produits à partir
du bois massif. Le guide comprend les
sections suivantes :
• Section 1 : Introduction
• Section 2 : Les avantages de choisir la
biothermie
• Section 3 : Biocombustibles solides
• Section 4 : Systèmes de combustion de
biothermie
• Section 5 : Facteurs importants à Figure 3. Divers types de briquettes de bois.
prendre en considération lors du choix (Photo : CanmetÉNERGIE, Ressources naturelles
Canada)
de la biothermie
• Section 6 : Comparaison entre des
installations de biothermie neuves et
des installations rénovées
• Section 7 : Projets résidentiels de
biothermie
• Section 8 : Projets institutionnels et
commerciaux de biothermie
• Section 9 : Autres systèmes de
biothermie
Figure 4. Granules de bois.
Figure 1. Bois de chauffage empilé et couvert.
8 INTRODUCTION
2. LES AVANTAGES DE CHOISIR que toutes les forêts de la Couronne
LA BIOTHERMIE doivent être gérées de façon durable et
Soutien du développement que l’Ontario doit utiliser une approche
économique et des emplois locaux scientifique rigoureuse pour la gestion
Comme les biocombustibles sont des forêts de la Couronne. Ainsi, les
habituellement de provenance locale utilisateurs de biocombustible issu des
ou régionale, la plupart des avantages forêts de la Couronne ont la certitude
économiques restent locaux ou qu’ils utilisent un combustible durable
régionaux. De la main-d’œuvre locale est et renouvelable. On peut obtenir plus
nécessaire pour récolter, transformer d’information sur l’aménagement forestier
et livrer le biocombustible, de même durable en Ontario à l’annexe A.
que pour faire fonctionner et entretenir
Coûts d’énergie stables et
les systèmes de combustion. Tout cela
peu élevés
crée des occasions de développement
Le biocombustible est souvent le moins
et de croissance pour les particuliers et
dispendieux des combustibles de
pour les entreprises. Le fait de garder
chauffage offerts. Il peut être entre
l’argent à l’échelle locale et d’avoir des
34 p. 100 et 81 p. 100 moins cher que les
coûts d’énergie plus faibles procure un
autres combustibles de chauffage, selon
avantage économique aux communautés
le biocombustible utilisé et le combustible
rurales et éloignées. Lorsqu’il faut
qu’il remplace. Le prix du biocombustible
acheter des combustibles fossiles ou
a également tendance à être plus stable
de l’électricité, une bonne partie de cet
que celui des autres combustibles.
argent quitte la communauté.
Le passage à la biothermie permet
Les biocombustibles solides sont souvent de réduire les coûts et de protéger la
faits à partir de biomasse sous-utilisée communauté contre les fluctuations de
ou de mauvaise qualité. Les entreprises prix des combustibles fossiles. Le gaz
forestières locales qui trouvent un naturel est souvent plus économique que
marché pour cette biomasse réduisent la biothermie, mais il ne peut procurer
les coûts, ce qui permet de maintenir et les mêmes avantages socio-économiques
de créer de nouveaux emplois locaux que le biocombustible solide de
ainsi que de diversifier l’éventail de provenance locale.
produits forestiers.
Approvisionnement fiable
Un combustible renouvelable en combustible
et durable La production de biocombustible est
L’Ontario a un vaste approvisionnement bien établie et est en hausse partout
durable de biomasse forestière (résidus dans le monde, plus de gens réalisant
de coupe et d’usines, bois sur pied) qui les avantages de passer à la biothermie.
peut servir à produire du biocombustible Le bois de chauffage et les granules sont
solide. La Loi sur la durabilité des forêts facilement disponibles à de nombreux
de la Couronne de l’Ontario stipule endroits en Ontario. Les copeaux de
LES AVANTAGES DE CHOISIR LA BIOTHERMIE 9
bois sont grandement disponibles, mais être retourné dans les gisements initiaux,
il faut s’assurer que les fabricants locaux une bonne partie du carbone émis
peuvent fournir des copeaux de bonne demeure dans l’atmosphère et contribue
qualité. À certains endroits, les copeaux aux changements climatiques. Lors de
de bois peuvent déjà être promis à la combustion de biocombustibles, les
d’autres utilisateurs. émissions de carbone peuvent être
captées de nouveau par la forêt lorsque
Combustible à faibles émissions de nouveaux arbres poussent pour
de carbone remplacer les arbres qui ont été récoltés
De nombreuses personnes ne réalisent afin de produire le biocombustible. Pour
pas que la biothermie utilise un plus d’information sur la biothermie et les
combustible à faibles émissions de émissions de carbone, consulter l’annexe A.
carbone. Le biocombustible est une
ressource renouvelable qui produit moins Moins de risque environnemental
d’émissions de gaz à effet de serre que qu’avec les combustibles fossiles
les combustibles fossiles, pourvu que la Certaines personnes ou communautés
forêt soit gérée de façon durable. Lors sont persuadées que les systèmes de
de la combustion des combustibles biothermie sont de gros pollueurs et que
fossiles, du carbone ancien est rejeté les systèmes utilisant des combustibles
dans l’atmosphère, et comme il ne peut fossiles sont beaucoup plus propres.
Cela n’est pas vrai. Tous les types de
combustion, y compris celle utilisant des
biocombustibles et des combustibles
fossiles, produisent des émissions comme
du dioxyde de soufre, de l’oxyde nitreux,
du monoxyde de carbone, du dioxyde de
carbone, des composés organiques volatils
et des particules. Les systèmes modernes
de biothermie génèrent des quantités
d’émissions beaucoup plus faibles qu’un
poêle à bois résidentiel classique, et
sont comparables à leurs équivalents
en combustibles fossiles. Les niveaux
d’émission des nouveaux systèmes de
biothermie diminuent constamment. Pour
plus d’information sur la biothermie et les
émissions de carbone, consulter l’annexe A.
Les combustibles fossiles liquides peuvent
poser un risque de contamination en
cas de déversement. Le biocombustible
ne pose aucun risque de déversement.
10 LES AVANTAGES DE CHOISIR LA BIOTHERMIEIl se décompose simplement de façon différences, mentionnons le nettoyage,
naturelle sans effets nocifs sur la l’entretien et la gestion du combustible.
population ou l’environnement. Les avantages valent souvent les efforts
additionnels. Avec une bonne conception,
Les systèmes de biothermie sont on peut souvent faire en sorte que le
fiables et faciles d’utilisation travail requis pour le fonctionnement
Les systèmes de biothermie comportent d’un système de biothermie corresponde
les mêmes caractéristiques et la même aux capacités du propriétaire ou de
fiabilité que n’importe quel autre l’exploitant.
système de chauffage neuf. Les systèmes
de biothermie sont des systèmes Stimulation du développement
mécaniques de haute technologie, tout des communautés
comme les systèmes électriques ou aux Les systèmes de biothermie, en
combustibles fossiles. La plupart de ces particulier les systèmes communautaires
systèmes présentent un fonctionnement plus gros, nécessitent des partenariats
automatique convivial et procurent un avec des groupes locaux. Cela peut
rendement fiable, et tous doivent être mener à de nouvelles possibilités de
conçus et installés par des professionnels développement pour la communauté
qualifiés. Les éventuels propriétaires et comme de l’emploi, de la formation et
concepteurs doivent cependant savoir des interactions sociales. Les avantages
qu’il y a des différences importantes sociaux peuvent souvent être le facteur
entre les systèmes de biothermie et les décisif lors de l’étude de viabilité d’un
autres systèmes de chauffage. Parmi ces projet de biothermie. Parmi les possibles
LES AVANTAGES DE CHOISIR LA BIOTHERMIE 11avantages sociaux, il y a :
• sécurité énergétique;
• énergie renouvelable de provenance
locale;
• emplois locaux;
• renforcement des liens dans la
communauté grâce à un projet
collaboratif;
• confiance dans l’avenir de la
communauté;
• possibilité d’établir de nouveaux
partenariats et de la collaboration au
sein de la communauté.
Financement d’activités locales de
gestion forestière
Certaines activités reliées à la production
de biocombustible peuvent être
financées. C’est le cas de l’éclaircie
précommerciale, du reboisement et
des initiatives Intelli-feu. Ces initiatives
réduisent le risque de dommages dus
aux feux en retirant une partie du
combustible de la forêt (les arbres et le
bois mort) près des bâtiments et des
communautés.
12 LES AVANTAGES DE CHOISIR LA BIOTHERMIE3. BIOCOMBUSTIBLES SOLIDES
Cette section décrit chaque biocombustible solide dont il est question dans ce guide.
Comme les systèmes résidentiels n’utilisent généralement pas de copeaux de bois,
ceux qui s’intéressent aux systèmes résidentiels peuvent omettre la section sur les
copeaux de bois. Le tableau 1 donne un résumé des principales propriétés de chaque
type de combustible, y compris son coût approximatif. Les coûts indiqués sont des
estimations générales et ne devraient pas être utilisés à des fins de planification. Le coût
des combustibles devrait être vérifié auprès des fournisseurs locaux. Le contenu de
cette section a été adapté des Bulletins d’information sur les biocombustibles solides
de Ressources naturelles Canada (Ressources naturelles Canada, n.d.-a, b, c, d, e, f, g).
Ces bulletins constituent une lecture recommandée pour avoir plus de détails sur les
normes pour les biocombustibles ligneux, leur provenance et la description de chaque
type de combustible.
Tableau 1. Comparaison des coûts et des propriétés des combustibles en Ontarioa
Combustible Teneur en Plage type Plage type Plage type Demande Coût livré Coût du
humidité de teneur de masse de pouvoir de pointe nominal combustible
en cendres volumique calorifique de ($ par livré ($/GJ)
(% base (kg/m3) supérieur chauffage volume
sèche) (MJ/kg) du unitaire)
bâtimentb
400 $ par
Bois de
10 kW à corde
chauffage 1 MW
à l’air) tassés par tonne
20 kW à 1,14 $
Mazout (n° 2) s.o s.o. 850 42 33 $
>1 MW par L
20 kW à 0,80 $
Propane s.o s.o. 1,7 50 35 $
>1 MW par L
20 kW à 0,25 $
Gaz naturel s.o s.o. 0,7–0,9 43 6,70 $
>1 MW par m3
20 kW à 0,18 $
Électricité s.o s.o. s.o s.o. 50 $
>1 MW par kWh
a
Les coûts sont uniquement des estimations et ne devraient pas servir à des fins de planification détaillée. Les coûts devraient être vérifiés auprès
d’un fournisseur. (Adapté de Ressources naturelles Canada, n.d.-a, b, c, d, e, f, g; les estimations de coûts reposent sur les taux du marché de
2018.)
b
Une limite supérieure à >1 MW a été utilisée pour ce tableau aux fins d’uniformité avec la portée du guide. Des systèmes plus puissants sont
disponibles.
c
Coûts pour la livraison en vrac dans des bacs, par camion souffleur ou sur des palettes.
d
Les copeaux de bois peuvent être séchés jusqu’à un taux inférieur à 45 %. Lors du traitement mécanique, on peut atteindre 25 %.
s.o. : sans objet
BIOCOMBUSTIBLES SOLIDES 13Propriétés importantes des humidité, la teneur en cendres, la masse
biocombustibles solides volumique et le pouvoir calorifique.
Les normes CAN/CSA-ISO 17225,
La taille des particules correspond à
Biocombustibles solides, sont des normes
la dimension des éléments individuels
volontaires sur les combustibles et ont
du biocombustible. Les systèmes de
été adaptées à partir des normes sur
combustion sont conçus de manière à
les biocombustibles solides établies
fonctionner en utilisant un biocombustible
par l’Organisation internationale de
dont les particules ont une certaine taille.
normalisation (ISO) (Ressources naturelles
Des particules trop grosses ou trop petites
Canada, n.d.-c; Groupe CSA, 2015).
peuvent entraîner des problèmes pour
Les normes établissent les classes
les systèmes de manutention, la santé
pour chaque type de biocombustible
respiratoire, les émissions et l’efficacité de
solide (bois de chauffage, copeaux de
la combustion (Marinescu, 2013).
bois, briquettes de bois et granules
de bois) selon la provenance et les La teneur en humidité indique la quantité
propriétés du biocombustible. Les d’eau contenue dans un combustible,
normes sont importantes, car la exprimée en pourcentage du poids du
qualité du biocombustible peut varier combustible. Elle est mesurée à l’état
considérablement selon la provenance et humide ou à l’état sec. Une teneur
les méthodes de transformation. La qualité élevée en humidité comporte plusieurs
du biocombustible a des incidences sur désavantages, comme des coûts de
l’efficacité de la combustion, la durée
du biocombustible
de vie du système de combustion et les avec une teneur en
émissions rejetées. Les fournisseurs et les humidité de
acheteurs canadiens de biocombustibles
solides peuvent utiliser ces normes 20 %
peut produire environ
17 MJ/kg
afin de communiquer de l’information
sur les exigences en matière de qualité
du biocombustible et afin d’élaborer
des conventions d’achat. L’Ontario une différence
utilise la norme CAN/CSA-ISO 17225, de presque
30 %
Biocombustibles solides, pour sa
réglementation sur la qualité de l’air et ses
lignes directrices sur les petits dispositifs
de combustion au bois (systèmes de du biocombustible
biothermie). avec une teneur en
humidité de
Lors du choix d’un combustible, il faudrait
prendre en considération cinq propriétés 50 %
peut produire environ
12 MJ/kg
du combustible. Par ordre d’importance,
il y a la taille des particules, la teneur en
14 BIOCOMBUSTIBLES SOLIDEStransport plus élevés par unité d’énergie, teneur en cendres résiduelles lorsqu’on
des émissions atmosphériques accrues, se procure du biocombustible (Marinescu,
des risques de dégradation causés par les 2013). On peut utiliser les cendres propres
activités fongiques et bactériennes lors pour amender le sol sur des terres privées,
du stockage (compostage), des risques de des terres municipales et des terres
combustion spontanée et de dégagement de réserve indienne, mais pas sur des
gazeux. Une teneur élevée en humidité terres de la Couronne (sauf pour des cas
diminue également la quantité d’énergie spéciaux comme des essais de recherche).
utile obtenue lors de la combustion, car Il faut s’assurer que les cendres sont
il faut plus d’énergie pour évaporer l’eau. propres et ne contiennent pas de métaux
Ainsi, lorsqu’on brûle du combustible, lourds ou d’oligo-éléments.
une quantité considérable d’énergie est
La masse volumique indique combien
gaspillée à évaporer l’eau plutôt qu’à
pèse le combustible par volume unitaire
fournir de la chaleur utile.
(par exemple, kg/m3) et inclut l’espace d’air
Par exemple, du biocombustible avec entre les particules du combustible. Plus
une teneur en humidité de 20 p. 100 un biocombustible solide est dense, plus
peut produire environ 17 MJ/kg, tandis il contient d’énergie par volume unitaire.
que du biocombustible avec une teneur Les biocombustibles solides d’une masse
en humidité de 50 p. 100 peut produire volumique plus importante sont plus
environ 12 MJ/kg. Il s’agit d’une différence économiques à transporter et occupent
de presque 30 p. 100, ce qui signifie que moins d’espace de stockage (Marinescu,
si un système utilise du biocombustible 2013).
ayant une teneur en humidité de
Le pouvoir calorifique est la quantité
50 p. 100, il lui faudra brûler 30 p. 100
d’énergie par unité de poids (par exemple,
plus de combustible pour produire la
même quantité de chaleur qu’avec du MJ/kg ou MJ/m3 de biocombustible)
biocombustible ayant une teneur en que fournit le biocombustible lors de
humidité de 20 p. 100. Lors de l’achat de sa combustion. Cette valeur peut être
biocombustible, la teneur en humidité présentée selon un pouvoir calorifique
devrait être garantie. supérieur (PCS) ou un pouvoir calorifique
inférieur (PCI). Pour le PCS, on suppose
Les cendres sont les résidus qui que toute la vapeur d’eau formée
restent après la combustion et il faut pendant la combustion a été condensée
s’en débarrasser régulièrement d’une et que toute la chaleur disponible a été
quelconque façon. Les combustibles dont récupérée. Pour le PCI, on suppose que
la teneur en cendres est faible réduisent l’eau contenue dans le combustible s’est
la manutention et les coûts d’élimination. évaporée et n’a pas été récupérée. Le PCS
Une teneur élevée en écorce ou la est la valeur le plus couramment indiquée
contamination par la saleté ou de la terre au Canada (Marinescu, 2013).
font augmenter les cendres résiduelles.
On devrait chercher à avoir une faible
BIOCOMBUSTIBLES SOLIDES 15par corde normale de bois (en tenant
compte d’un espace d’air de 30 p. 100
dans le bois empilé) (Gouvernement de
Bois de chauffage l’Ontario, 2018).
Le bois de chauffage (figure 1) est la
forme de biocombustible solide la moins Le bois de chauffage devrait être séché
transformée et la plus courante. On afin d’atteindre 20 p. 100 de teneur en
l’obtient en coupant des billes de longueur humidité, et ce, pendant deux saisons
appropriée, puis en les fendant au besoin. de temps de séchage (printemps et
Comme son transport est dispendieux, été); il devrait aussi être protégé contre
on se le procure souvent dans des forêts les intempéries (figure 1). Le bois de
locales. Les essences feuillues comme chauffage qui n’est pas recouvert ou séché
l’érable et le bouleau ont une densité suffisamment longtemps aura une teneur
énergétique (kJ/kg de bois) plus élevée que en humidité élevée, produisant ainsi plus
les essences résineuses comme le pin et d’émissions et brûlant inefficacement, ce
l’épinette. Les systèmes de combustion qui nécessitera plus de bois pour fournir la
qui utilisent du bois de feuillus ont besoin même quantité de chaleur.
d’être alimentés moins souvent. La Le bois de chauffage est le combustible
pratique exemplaire consiste à transformer qui demande le plus de travail pour
et à brûler localement le bois de chauffage l’utilisateur. Du bois de chauffage pré-
et à ne pas le déplacer sur de grandes transformé peut être acheté et livré,
distances afin de réduire le risque de mais l’utilisateur doit souvent l’empiler
déplacer des espèces envahissantes. lui-même. Si l’utilisateur décide de
Manutention et stockage du bois de récolter et de transformer lui-même le
chauffage bois de chauffage, cela représentera
Le bois de chauffage est souvent vendu plus de travail, mais pourra entraîner
en fonction du volume, par exemple à la des économies. Comme il est difficile
corde (3,62 m3, 4 pi x 8 pi x 4 pi, empilé), d’automatiser l’alimentation des systèmes
ou transformé par l’utilisateur s’il a de combustion en bois de chauffage, il
accès à un terrain boisé. Les utilisateurs doit y avoir une personne sur place pour
résidentiels peuvent obtenir un permis de charger le système à des intervalles de
production de bois de chauffage auprès quelques heures.
du ministère des Richesses naturelles
et des Forêts pour récolter du bois de
chauffage sur les terres de la Couronne
dans un but de chauffage personnel. Des Copeaux de bois
droits de coupe doivent être payés au Les copeaux de bois (figures 2 et 5) sont
gouvernement en fonction de la quantité obtenus en déchiquetant ou en broyant
de bois récolté. Les droits pour 2018 le bois, puis en tamisant les copeaux afin
étaient de 4,64 $/m3, soit environ 11,70 $ de s’assurer qu’ils sont d’une grosseur
16 BIOCOMBUSTIBLES SOLIDESet une masse volumique plus faible. On
peut utiliser des systèmes automatisés
de manutention du combustible pour
alimenter les systèmes de combustion
en copeaux de bois. Les copeaux de bois
de qualité inférieure, souvent appelés
Figure 5. Cette installation de production « résidus de coupe » (figure 6), peuvent
de copeaux de bois pour la biothermie a être de taille et de contenu (bois, écorce,
une plateforme d’asphalte afin d’éliminer la
contamination par le sable et la saleté et les brindilles, pierres, saleté) variés et ne
copeaux sont couverts afin de permettre leur constituent pas un combustible adéquat
séchage. La capacité de stockage est de
1 000 tonnes anhydres. (Photo : Biothermic)
pour les systèmes de combustion dont il
est question dans ce guide.
Manutention et stockage des copeaux
de bois
Les copeaux sont généralement livrés
par camion dans un local ou un bac
de collecte situé près du système de
combustion. Il doit y avoir de l’espace
Figure 6. Les résidus de coupe (illustrés ici) près du lieu de stockage pour la livraison.
ne peuvent être utilisés dans les systèmes de
combustion dont il est question dans ce guide.
Une installation de stockage de plus
grande dimension permet de faire
uniforme. Ils sont généralement obtenus moins de livraisons, mais nécessite plus
à partir de résidus d’usine, comme des d’espace. Les dimensions de la zone
dosses, de l’écorce ou des rognures, et à de stockage du combustible devraient
partir de résidus de coupe. Les copeaux être telles que les véhicules de livraison
de bois utilisés comme biocombustible, peuvent toujours livrer un chargement
aussi appelés copeaux d’énergie, sont complet, de manière à avoir un
différents des copeaux à pâte. Les approvisionnement suffisant pour deux
copeaux à pâte doivent souvent répondre à quatre semaines de fonctionnement
à des exigences de qualité supérieure. pour les plus petits systèmes (d’un plancher mobile) afin d’acheminer les and Procurement (Groupe CSA) donne
copeaux de bois directement au système des instructions plus détaillées sur la
de combustion. manutention des copeaux de bois. Les
fabricants de systèmes de combustion
Les copeaux de bois doivent être protégés donnent également des indications sur le
par un toit afin d’éviter que la pluie et stockage des copeaux de bois.
la neige les rendent humides (figure 5).
L’eau réduit la teneur en énergie des Il est possible pour l’utilisateur de
copeaux, et lorsqu’elle pénètre entre les fabriquer les copeaux de bois, mais
copeaux et gèle, ceux-ci se transforment la production de biocombustible
en gros blocs et deviennent difficiles à dépasse le cadre de ce guide. Il faut des
manipuler, bloquant alors les systèmes déchiqueteuses spéciales et d’autre
d’alimentation automatisés. Les copeaux équipement pour la production de
devraient être stockés sur une plateforme copeaux. Les fabricants et les concepteurs
de béton ou d’un matériau semblable de systèmes de combustion peuvent
afin d’éviter la contamination par la donner des indications à ce sujet.
terre et les pierres. La contamination,
comme les pierres, le sable, la saleté
ou la terre, encrassera le système
de combustion, fera augmenter les Briquettes de bois
Les briquettes de bois (figure 3) ne sont
émissions et entraînera la défaillance
pas d’utilisation courante en Ontario,
du système. Du combustible contaminé
mais le sont dans d’autres régions
aux produits chimiques ne doit pas non
plus être utilisé pour la combustion. Ces du monde. Elles ont des propriétés
hautement uniformes, ce qui procure un
exigences de manutention s’appliquent
fonctionnement uniforme du système
à la fois à l’installation de stockage du
fournisseur qu’à l’installation de stockage de combustion. Elles ressemblent aux
de l’utilisateur. Les copeaux stockés granules de bois, car elles se composent
pendant de longues périodes (plus de de résidus de bois comprimés, mais
deux semaines) et en grandes quantités elles sont moins denses que les
peuvent commencer à poser des risques granules de bois et sont faites de plus
pour la sécurité : émission de monoxyde grosses particules. Elles sont souvent
de carbone et combustion spontanée offertes sous deux formats : des
occasionnées par la décomposition du grosses briquettes de la taille d’une
combustible. La plupart des systèmes de bûche (semblables au format du bois
combustion utilisent les copeaux avant de chauffage) et des petites briquettes
qu’ils commencent à poser des risques. de la taille d’une rondelle (semblables
Il est préférable d’empiler les billes, à une boîte de conserve). Étant donné
puis de les déchiqueter au besoin afin leur faible teneur en humidité et leur
d’éviter ces problèmes. Le Guide to Wood taille uniforme, elles conviennent bien au
Chip Fuel: Characteristics, Supply, Storage transport. Au Canada, il est rare d’utiliser
des liants additionnels dans le processus
18 BIOCOMBUSTIBLES SOLIDESde fabrication afin que les briquettes se des sacs (figure 7) ou sur des palettes
tiennent bien. (figure 8), ou directement par camion
souffleur dans un bac ou un silo, ce qui
Manutention et stockage des briquettes élimine la nécessité pour les utilisateurs
de bois de manipuler eux-mêmes les granules
Les briquettes sont vendues au sac, à la de bois (figure 9). La livraison par camion
boîte ou à la palette. Elles peuvent être souffleur est la méthode de livraison la
chargées manuellement dans un système plus pratique et est actuellement offerte
de combustion, ou on peut installer un dans certaines régions de l’Ontario
système de chargement automatique. (centre et nord-ouest).
Les briquettes doivent être conservées
entièrement au sec sinon elles se
détérioreront et se désintégreront.
Granules de bois
Les granules de bois (figure 4) sont Figure 7. Les granules de bois peuvent être
obtenus en comprimant de la sciure livrés en sacs emballés de 18 kg sur des
palettes (à gauche) ou dans de grands sacs (à
de bois sous forme de petits granules droite). (Photo : ICS Lacroix)
cylindriques de 6 à 8 mm de diamètre
et d’au plus 40 mm de longueur. La
lignine présente naturellement dans
le bois fait en sorte que les granules
se tiennent bien. Au Canada, il est peu
courant d’utiliser des liants additionnels
dans le processus de fabrication afin
que les granules se tiennent bien. Les
granules de bois ont des propriétés
Figure 8. Installation résidentielle de stockage
hautement uniformes, ce qui procure un et de transport de granules de bois en sacs.
fonctionnement uniforme du système de (Photo : Innovations Initiatives Ontario North)
combustion. Elles sont peu coûteuses à Les granules de bois dureront plus
manipuler et à transporter et conviennent longtemps s’ils sont conservés au sec, mais
bien pour les systèmes automatisés de se détérioreront et se désintégreront en
manutention du combustible. sciure de bois s’ils sont exposés même
Manutention et stockage des granules à très peu d’humidité. Les granules de
de bois bois stockés dans des sacs devraient être
Les granules de bois sont vendus au conservés dans un endroit sec, comme
sac ou par camion de livraison de vrac. un sous-sol ou une remise fermée, ou
La livraison de vrac peut se faire dans recouverts d’une bâche de plastique
BIOCOMBUSTIBLES SOLIDES 19(figure 8). Si les granules de bois sont livrés l’approvisionnement soit suffisant pour
en vrac par camion, il faut alors un bac de assurer le fonctionnement des plus
stockage extérieur (figure 9) ou intérieur petits systèmes (1 à 2 MW) pendant trois jours
Ils peuvent être faits sur mesure, pourvu (Community Energy Association, 2014).
qu’ils puissent bien contenir les granules et Lorsque l’espace le permet, les systèmes
la poussière et conserver les granules au peuvent être conçus de manière à ne faire
sec. On utilise souvent des silos agricoles la livraison qu’une fois l’an.
pour le stockage extérieur (figure 9). Les
Les fabricants de systèmes de combustion
dimensions de la zone de stockage du
donnent également des indications sur
combustible doivent être telles que les
le stockage des granules de bois. Au
véhicules de livraison puissent toujours
début de 2019, le Groupe CSA procédait
livrer un chargement complet et que
à l’élaboration de
nouvelles normes
pour le stockage
des granules de
bois.
Figure 9. Camion de livraison déchargeant des granules
de bois dans un silo agricole à l’aide d’un tuyau
souffleur. Un système de commande automatique
indique au système de combustion quand acheminer
des granules de bois du silo à la trémie du système de
combustion. (Photo : Biothermic)
Figure 10. Système
pneumatique de livraison de granules de bois. Les granules
sont stockés dans une salle (à droite) puis automatiquement
acheminés à la chaudière à l’aide de têtes d’aspiration, (sur le
plancher, à droite). Ceci permet d’acheminer les granules à
partir d’un contenant à fond plat. (Photo : Biothermic)
20 BIOCOMBUSTIBLES SOLIDES4. SYSTÈMES DE COMBUSTION DE thermique inférieure à 1 MW. Les granules
BIOTHERMIE de bois et les copeaux de bois sont les
Les systèmes de combustion de biocombustibles le plus couramment
biothermie sont des systèmes utilisés. Environ 10 p. 100 de ces
mécaniques de haute technologie ayant installations se trouvent en Ontario.
de nombreuses similitudes en matière Les projets de biothermie ont été
d’efficacité, de rendement et d’émissions mis en œuvre avec succès dans
avec les systèmes de chauffage toutes les industries. Les installations
électriques ou aux combustibles fossiles institutionnelles en constituent la majeure
modernes. La technologie d’un système partie (S. Madrali, communication
de combustion de biothermie est bien personnelle, 7 janvier 2017).
établie et son expansion se poursuit
Dans cette section, on décrit chaque
partout dans le monde et en Ontario.
système de combustion dont il est
Cette technologie est populaire en Europe
question dans ce guide. Le tableau 2
et dans le nord des États-Unis, et a été
donne un résumé de l’utilisation type
largement implantée dans l’ensemble du
de chaque système de combustion
Canada. En plus des nombreux poêles
et des coûts estimés. Ces coûts sont
à bois, on comptait au Canada à la fin
des estimations et ne devraient pas
de 2017 environ 400 installations d’une
être utilisés à des fins de planification.
puissance thermique variant entre 50 kW
Le tableau 3 indique les types de
et 5 MW en service dans les secteurs
combustibles qui peuvent être utilisés
commerciaux, institutionnels et agricoles
avec chaque type de système de
(comme les serres). La plupart de ces
combustion.
installations avaient une puissance
SYSTÈME DE COMBUSTION DE BIOTHERMIE 21Tableau 2. Divers dispositifs de combustion et types de combustibles associés, avec les
coûts d’installation et la consommation annuelle approximative de biocombustiblea
Plage
Dispositif et consommation Coût
d’efficacité
annuelle de combustible d’installationb
nominalec
Poêle au bois de
750 $ à 7 500 $
chauffage
58 % à 87 %d
Poêle aux granules
1 750 $ à 7 500 $
de bois
(2,7 à 12 tonnes par année)
Générateur d’air
chaud au bois de 3 000 $ à 11 000 $ 33 % à 79 %
Résidentiel
chauffage
Générateur d’air
(18 à 225 tonnes par année)
chaud aux granules 6 500 $ à 13 000 $ 48 % à 89 %
de bois
Institutionnel
Chaudière au bois
60 % à 83 %
de chauffage
Le double du
coût d’un
Grandes institutions
tonnes par année)
centralisé (>1 000
Chaudière aux
système au 85 % à 90 %
et chauffage
granules de bois
combustible
fossilee
Chaudière aux
85 % à 90 %
copeaux de bois
a
Adapté de Becker et coll. (2014) et de conversations avec des fabricants et des fournisseurs.
b
D’après des conversations avec des fabricants et des fournisseurs.
c
Tiré de USEPA 2018a, 2018 b, 2018c. Mesure de l’efficacité des poêles d’après l’Association canadienne de normalisation (CSA) B415.1; tous les
autres d’après le PCS. L’efficacité des chaudières prend uniquement en considération les systèmes munis de cuves tampon.
d
Les données ne permettaient pas de faire de distinction entre les poêles au bois de chauffage et aux granules de bois.
e
Les systèmes de chaudières varient considérablement quant à la taille et au coût selon des facteurs propres aux sites. Il n’est donc pas utile
d’indiquer une plage de coûts.
Tableau 3. Combustibles utilisés avec chaque type de système de combustiona
Système de combustion Combustibles utilisés Application
Bois de chauffage, briquettes, Résidentiel
Poêle
granules (10 kW à 50 kW)
Bois de chauffage, briquettes, Résidentiel, commercial et institutionnel
Générateur d’air chaud
granules (30 kW à 500 kW)
Résidentiel, commercial, institutionnel et
Bois de chauffage, briquettes,
Chaudière petite installation de chauffage centralisé
granules, copeaux de bois
(15 kW à 1 MW)
a
es systèmes de combustion individuels sont habituellement conçus de manière à utiliser un seul type de combustible. Par exemple, un poêle
L
peut brûler du bois de chauffage ou des granules de bois, mais pas les deux.
22 SYSTÈME DE COMBUSTION DE BIOTHERMIEPoêles afin d’enlever la créosote; elle devrait Les poêles à bois (figure 11) sont également être inspectée afin de les appareils de chauffage les plus détecter les défectuosités. Les poêles aux couramment utilisés pour chauffer des granules nécessitent un certain nettoyage pièces individuelles ou des maisons périodique qui n’est pas nécessaire unifamiliales. Ils peuvent être conçus pour les poêles à bois. Les fabricants de afin d’utiliser du bois de chauffage et poêles donnent des recommandations des briquettes de bois ou des granules concernant le nettoyage et la sécurité de bois. Traditionnellement, les poêles de leurs produits. Des systèmes propres étaient peu efficaces (
Figure 13. Générateur d’air chaud aux granules
de bois avec stockage des granules à l’intérieur.
Figure 12. Les granules sont chargés dans la (Photo : SBI)
trémie du poêle à granules, comme illustré.
Un système de commande achemine ensuite
automatiquement les granules dans la chambre
de combustion du poêle, au besoin. (Photo :
Innovations Initiatives Ontario North)
fonctionner sans électricité et sont donc
à l’abri des pannes de courant. Les poêles
à granules de bois offrent généralement
un meilleur contrôle et une meilleure
efficacité que les poêles à bois, mais ils Figure 14. Générateur d’air chaud au bois de
ont besoin d’électricité pour fonctionner. chauffage avec système d’appoint électrique et
stockage du bois à l’intérieur.
Des systèmes à batterie de secours sont
disponibles en cas de pannes d’électricité.
Les granules de bois sont chargés dans
une trémie à l’arrière du poêle (figure 12)
chaque jour ou aux deux jours, puis
sont automatiquement acheminés dans
le poêle. L’utilisateur ne charge pas les
granules directement dans la chambre de
combustion.
Générateurs d’air chaud
Les générateurs d’air chaud (figures 13 Figure 15. Les thermostats modernes
contrôlent les systèmes de combustion.
et 14) peuvent être utilisés pour chauffer (Photo : SBI)
de petits espaces, comme des maisons
unifamiliales ou des petits bâtiments sont installés au même endroit, comme
commerciaux ou institutionnels. Ils dans la pièce de service au sous-sol.
peuvent être conçus afin d’utiliser du bois Les générateurs d’air chaud utilisent un
de chauffage et des briquettes ou des système avec ventilateur et conduits
granules. Ils ressemblent et fonctionnent afin de faire circuler l’air chaud dans la
de manière semblable aux générateurs maison et sont commandés à l’aide d’un
d’air chaud aux combustibles fossiles et thermostat central (figure 15).
24 SYSTÈME DE COMBUSTION DE BIOTHERMIELes nouveaux modèles sont dotés chaud donnent des recommandations
de commandes afin de réguler la concernant le nettoyage et la sécurité
combustion, la température, le débit de leurs produits. Des systèmes propres
d’air et l’admission des granules (pour les fonctionneront de façon sûre et efficace,
générateurs d’air chaud aux granules). et dureront plus longtemps.
Ces commandes permettent de réduire
les émissions, d’améliorer l’efficacité
de la combustion et de diminuer la
consommation de combustible. Un
système de chauffage d’appoint est
habituellement nécessaire lorsqu’on
utilise un générateur d’air chaud; les
appareils peuvent être achetés avec un
système d’appoint intégré électrique ou
Figure 16. Chaudière au bois de chauffage de
au propane. Les générateurs d’air chaud 30 kW utilisée pour fournir de la chaleur à une
au bois de chauffage sont conçus afin maison ou à un petit immeuble de bureaux. On
voit à droite le réservoir de stockage de l’eau
de fonctionner avec des commandes chaude (2 250 L) servant à stocker l’énergie et à
électroniques et un ventilateur de accroître l’efficacité du système.
(Photo : Biothermic)
conduits, mais ils peuvent aussi
fonctionner sans électricité (avec un
rendement moindre) en cas de panne Chaudières
Les chaudières peuvent servir pour le
de courant.
chauffage des locaux et de l’eau chaude
Ils nécessitent peu de travail et cela domestique, éliminant ainsi la nécessité
englobe le nettoyage du bac à cendres d’avoir un deuxième système pour le
et le chargement du bois de chauffage chauffage de l’eau domestique. Pour le
ou des briquettes de bois dans le chauffage des locaux, on peut facilement
générateur d’air chaud. La manutention les intégrer à un système existant de
du combustible peut être grandement distribution de chaleur à l’eau chaude
automatisée pour les générateurs (circuit du système de chauffage à eau
d’air chaud aux granules de bois. Les chaude) ou à un système qui utilise
utilisateurs peuvent choisir de charger des conduits et des ventilateurs. Elles
chaque jour les granules dans une trémie peuvent être conçues de manière
à l’arrière du générateur d’air chaud à utiliser du bois de chauffage, des
ou utiliser un bac de collecte plus gros copeaux de bois, des briquettes ou des
qui charge automatiquement la trémie granules. Elles peuvent consister en des
(figures 9 et 13). La cheminée devrait être systèmes plus petits (figure 16), servant
nettoyée périodiquement afin d’enlever à répondre aux besoins des maisons et
la créosote et elle devrait être inspectée de petits immeubles à bureaux, ou en
afin de détecter les défectuosités. des systèmes plus gros afin de répondre
Les fabricants de générateurs d’air aux besoins de grands bâtiments
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