Bois énergie

La combustion du bois, lorsqu’elle est incomplète, peut libérer de fines particules de composés imbrûlés qui peuvent obstruer nos poumons. Cette combustion incomplète concerne les anciens appareils au bois bûche ou lorsque le bois bûche n’est pas de qualité (trop humide notamment).

En revanche, le bois déchiqueté (ou plaquette) utilisé dans les chaufferies collectives, industrielles ou les réseaux de chaleur émet très peu de particules fines grâce à la technologie performante de ces chaudières ainsi qu’à l’utilisation de filtres.

De même, le granulé utilisé dans les poêles ou les chaudières est très performant grâce à la technologie récente des appareils ainsi qu’au combustible très sec (<10%) qui permettent une combustion optimale.

Du fait de la modernité du parc, des filtres mis en place et de la règlementation stricte, le chauffage collectif et industriel, au bois déchiqueté ou au granulé, n’est pas significativement émetteur de particules fines. Ainsi à Grenoble, le chauffage urbain représente moins de 1% des émissions de particules du secteur résidentiel alors qu’il chauffe 45 000 logements sur les 228 000 du territoire. Un logement chauffé au chauffage urbain émet 40 fois moins de particules fines qu’un appartement chauffé avec un foyer fermé.

Dans le cadre d’une gestion forestière durable, le bois est considéré comme une énergie renouvelable puisque le CO₂ qu’il libère lors de sa combustion est réabsorbé par les arbres qui poussent là où il a été coupé.

Bien loin de s’épuiser, la forêt française a largement augmenté sa superficie en un peu plus d’un siècle et cet accroissement se poursuit chaque année. Ainsi selon l’IGN (Institut national de l’information géographique et forestière), en France métropolitaine :

• En 1908, la forêt couvrait 19% du territoire, avec près de 10 millions d’hectares ;
• En 2018, la forêt couvrait 31% du territoire, avec 16,8 millions d’hectares.

En France, le gisement forestier est largement préservé car les prélèvements de bois sont inférieurs à l’accroissement naturel de la forêt.  Selon l’IGN, en France, de 2009 à 2017 :

• l’accroissement est en moyenne de 90,8 millions de m³ par an ;
• la récolte représente en moyenne 48 millions de m³ par an.

Estimations à l’horizon 2035, en France :

• 19,8 millions de m³ de bois supplémentaires pourraient être mobilisés annuellement, sans entamer la pérennité de la forêt (source : étude IGN / FCBA / ADEME sur la disponibilité forestière pour l’énergie et les matériaux à l’horizon 2035).

De nombreux garde-fous préservent la qualité de la ressource forestière : notamment, la sylviculture intègre le renouvellement des peuplements par régénération naturelle ou par replantation.

Qu’en est-il en Auvergne-Rhône-Alpes ?

On estime à 4,7 millions de m³ le volume de bois mobilisé pour fournir les 12,4 TWh produits annuellement, soit 20% de l’accroissement naturel de la forêt régionale.

L’utilisation du bois énergie génère des activités économiques locales, créatrices d’emplois stables et non délocalisables. Le bois énergie est le secteur des énergies renouvelables totalisant le plus d’emplois en France : environ 40 000 emplois directs et indirects.

L’idée d’une chaufferie bois peut émerger soit dans le cadre d’un projet de rénovation ou de construction de bâtiments, soit dans le cas où les principaux critères technico-économiques permettant la réussite d’une telle installation sont présents. Avant de valider tout projet de chaufferie ou de réseau de chaleur bois, il convient de passer ces critères au crible d’une étude d’opportunité.

Les critères à étudier sont notamment :

• Le périmètre de consommation envisagé : la présence de bâtiments publics « gros consommateurs » d’énergie, leur localisation dans une aire restreinte ;
• Le fait que ces bâtiments soient équipés d’un chauffage à eau chaude ;
• Le coût de l’énergie (actuel et futur ; coût de l’énergie utilisée avant -vs- bois énergie) ,
• L’approvisionnement en combustibles en étudiant prioritairement l’offre locale ;
• Les ressources EnR&R pouvant potentiellement compléter la chaleur produite par le bois énergie (ex. : énergie solaire thermique, valorisation des eaux usées, etc.)
• Les subventions publiques mobilisables (ADEME, Région, Département, Europe, État, etc.)

Pour mener cette étape d’avant-projet, de recherches et de vérifications préalables, le maître d’ouvrage peut solliciter l’aide d’un conseiller technique du réseau des animateurs bois énergie. Ce dernier fournit des conseils, de la documentation et peut contribuer à la rédaction d’une note d’opportunité. Il peut aussi organiser des visites de sites (chaufferies bois, structures d’approvisionnement bois énergie) ou encore des réunions destinées aux élus et aux chargés de mission des collectivités territoriales.

Cette étape de l’étude d’opportunité permet de définir l’échelle pertinente du projet, de le dimensionner en fonction de l’aire concernée, du nombre de bâtiments consommateurs et des besoins à alimenter. Par exemple, s’agit-il d’alimenter un seul bâtiment ? Y a-t-il d’autres bâtiments gros consommateurs de chaleur à proximité avec lesquels un projet collectif pourrait être envisagé ? Le projet se déploiera-t-il à l’échelle d’un bâtiment, d’un quartier ou d’une ville ?

En outre, l’échelle du projet bois énergie conditionnera par la suite les demandes d’aides financières. Pour être éligible à un financement du Fonds Chaleur de l’ADEME, le réseau de chaleur doit avoir une densité thermique suffisante : au minimum 1,5 MWh (mégawattheure) par mètre linéaire de réseau livrés annuellement ; en zone rurale, ce minimum est de 1 MWh par mètre linéaire de réseau.

Une fois que le porteur de projet a finalisé son étude d’opportunité, il lance l’étude de faisabilité technico-économique (soit pour un réseau de chaleur, soit pour une chaufferie bois dédiée).

Cette phase implique la rédaction d’un cahier des charges, le lancement d’une consultation auprès des bureaux d’études spécialisés, la demande de financements auprès de l’ADEME et de la Région, la réalisation concrète de l’étude et sa présentation au maître d’ouvrage (le porteur de projet).

L’étude de faisabilité permet d’affiner les choix techniques préfigurés lors de la phase amont et d’élaborer le plan de financement. La qualité des résultats dépend de la commande passée aux bureaux d’études. L’élaboration du cahier des charges s’avère donc essentielle.

Pour gérer sa future installation bois énergie, le maître d’ouvrage doit choisir entre différents modes de gestion avec un degré d’implication plus ou moins grand et une gestion du risque plus ou moins élevée. Il dispose de plusieurs solutions : la régie, le contrat d’exploitation, l’affermage ou la concession, voire soutenir une initiative privée y compris citoyenne.

Deux cas de figure sont à considérer :

• La chaufferie dédiée (une chaudière alimente un bâtiment) : dans ce cas, la gestion pourra être directe et l’exploitation réalisée soit directement par le personnel de la collectivité, soit via un contrat d’exploitation avec société privée. Si la collectivité le souhaite, elle peut également utiliser un contrat de fourniture de chaleur ou de location pour éviter de porter elle-même le projet.
• Le réseau de chaleur : la chaufferie centrale alimente en chaleur plusieurs bâtiments, dont l’un au moins n’est pas propriété de la collectivité. Il y a donc vente d’énergie à un tiers. Selon qu’il s’agisse d’un réseau de chaleur technique, fiscal ou de service public, il existe une pluralité de modes de gestion. Une analyse multi-critères permettra de faire le choix d’un mode de gestion adapté aux besoins.

Le choix d’un mode de gestion doit se faire en fonction des objectifs et en connaissance des impératifs de continuité de service :

• Risques financiers, capacité de financement ;
• Risques d’exploitation, gestion des charges ;
• Compétences et gestion du personnel ;
• Relations avec les acteurs (usagers, abonnés, gestionnaire, collectivité).

Une fois la décision prise de réaliser l’installation bois énergie (chaufferie ou réseau), la collectivité va réaliser les étapes suivantes :

• Le plan de financement, établi en partenariat avec l’ADEME et/ou d’autres financeurs, sur la base des chiffres de l’étude de faisabilité.  Toutes les pistes de financements doivent être explorées. Des dossiers de demande de subvention sont déposés.
• La rédaction du cahier des charges et le lancement de la consultation pour identifier :
  • Un assistant à maîtrise d’ouvrage (AMO) et/ou maître d’œuvre ;
  • Un prestataire pour la réalisation de l’installation ;
  • Un fournisseur de combustible bois ;
  • Un exploitant de chauffage.
• La réalisation des travaux : réception des installations, mise en place d’un contrat d’approvisionnement en combustible.
• La gestion des installations bois énergie : suivi technique et économique, mise en place d’un contrat de maintenance, réalisation d’ajustements si nécessaire.

Pour une collectivité territoriale, il y a deux options possibles : la chaudière automatique à granulés ou la chaudière automatique à bois déchiqueté, autrement appelé « plaquettes ». Quels sont les avantages et les inconvénients de chacune des options ?

• La chaudière automatique à granulés est adéquate pour les petits projets, jusqu’à 200 kW de puissance (petite à moyenne collectivité), car relativement peu encombrante.  Raccordée au système de chauffage par radiateur ou plancher chauffant, elle offre le même degré de confort qu’une chaudière classique moderne. Elle permet aussi de produire de l’eau chaude sanitaire. Le rendement est particulièrement bon mais le coût du combustible est nettement plus élevé que celui des plaquettes de bois déchiqueté.

Les granulés sont livrés par camion souffleur ou par big bags en vrac. Le combustible est transporté automatiquement jusqu’au brûleur, puis s’enflamme grâce à un allumage électrique.

• La chaudière automatique à plaquettes sera adaptée aux projets de plus grande puissance. Ce type de chaudière se destine plutôt aux gros consommateurs (moyenne à grande collectivité). Le combustible est en effet abondant et peu onéreux, rendant ce mode de chauffage très économique. En revanche, l’investissement est plus lourd, l’encombrement plus important et l’entretien conséquent.

Les livraisons s’effectuent en règle générale par camion benne, soit directement dans un silo enterré via une trappe, soit au sol puis avec reprise pour un silo de plain pied. Certains fournisseurs proposent également une livraison par camion souffleur comme pour le granulé. Le silo maçonné de forme carrée est accolé à la chaufferie qu’il alimente par vis sans fin ou par des convoyeurs (système technique).  Sa contenance nécessite généralement plusieurs livraisons annuelles.

Les installations automatiques au bois sont structurées de la manière suivante :

• Le silo de stockage : le combustible bois y est livré et stocké. Il alimente la chaudière. Différents types de silos : enterré, de plain-pied, en conteneur ou textile (pour le granulé). Ceux-ci sont équipés de différentes modalités de remplissage (via camion souffleur, trappe, fosse de dépotage)
• Le convoyage : alimentation automatique de la chaufferie bois permet d’acheminer le combustible depuis le silo jusqu’au foyer. Cela se fait en 3 étapes : le dessilage du combustible, le convoyage, l’introduction dans le foyer. La nature du combustible bois (combustible solide et de granulométrie parfois irrégulière) nécessite des précautions particulières au niveau de l’alimentation automatique pour éviter des dysfonctionnements.
• Le générateur de chaleur : c’est l’enceinte dans laquelle l’énergie contenue dans le bois est libérée et transmise au fluide caloporteur. Il se compose de 2 principaux éléments : le foyer et l’échangeur de chaleur.
• La filtration des fumées et l’évacuation des cendres.

Chaque type de combustible bois a ses spécificités en termes de budget, de rentabilité et de stockage. En outre, qu’il s’agisse de plaquettes (forestières, issues de scieries, broyats de bois en fin de vie) ou de granulés, chaque matériau nécessite un système de combustion adapté. La composition, le taux d’humidité et la densité du bois font aussi partie des critères de choix.

Chaque modèle de chaudière fonctionne avec un combustible calibré en termes d’humidité et de granulométrie. Le cahier des charges d’approvisionnement en combustible doit spécifier l'humidité moyenne attendue sur masse brute (des valeurs limites hautes et basses doivent être précisées.) et des catégories spécifiques de granulométrie.

En Auvergne-Rhône-Alpes, la valorisation énergétique du bois représente la deuxième source d’énergie renouvelable après l’hydroélectricité.

La mise en place d’une installation bois énergie nécessite d’étudier avec attention la structuration de la filière locale : identifier les producteurs, les fournisseurs, les types de combustibles produits localement, les coûts pratiqués, les modalités de livraison, etc.

Plus de 200 producteurs de plaquettes de bois énergie, répartis dans toute la région, produisent 1,16 millions de tonnes de bois déchiqueté par an.

Il est recommandé d’établir un contrat d’approvisionnement pluriannuel afin de bien spécifier au fournisseur de bois énergie les caractéristiques du combustible attendu (granulométrie, pourcentage d’humidité), le suivi de la prestation et les modalités de livraison. L’acheteur peut également demander la reprise et le traitement des résidus de combustion (cendres sous foyer et, le cas échéant, fines de filtration). Ce contrat garantit un approvisionnement qualitatif et stable dans le temps.

Un marché groupé peut être pertinent, par exemple pour assurer l’approvisionnement de plusieurs entités consommatrices sur un secteur géographique défini. Une telle démarche permet de donner davantage de visibilité aux entreprises de la filière sur les besoins à moyen terme.

Dans certains cas, c’est la collectivité territoriale elle-même qui produit ses plaquettes de bois énergie. Pour cela, elle doit disposer de ressources forestières locales et d’une plateforme de production.

La certification permet d’apporter des garanties sur la qualité du combustible : humidité, dimensions, résistance, pouvoir calorifique, etc.

Les acteurs de la filière bois-énergie sont nombreux. De la racine à la cendre, on compte les propriétaires de forêts, les exploitants forestiers, les producteurs de combustibles, les gestionnaires de chaufferie, les maîtres d’ouvrage de réseaux de chaleur et de chaufferies bois, et les usagers directs ou indirects de la chaleur produite. Face à la diversité des problématiques, les acteurs régionaux du bois énergie sont rassemblés dans le Comité stratégique bois énergie (CSBE), qui assure le suivi du Schéma régional biomasse, sur le volet bois.

Le bois demeure le combustible le plus économique et le plus stable. Il est peu soumis aux fluctuations des cours internationaux des monnaies et des carburants.

Étant donné que l’achat du combustible ne représente que 35 à 50 % du coût global du mégawattheure (MWh), contre 60 à 90 % pour une solution à énergie fossile, le coût du MWh utile dépend deux fois moins du prix du combustible qu’avec le gaz ou le fioul. En outre, le bois étant local, contrairement aux énergies fossiles, son prix unitaire dépend nettement moins du contexte économique et géopolitique mondial.

La chaufferie bois représente un investissement plus important qu’une chaufferie au fioul ou au gaz mais celui-ci est compensé par des économies de fonctionnement

Pour compenser le surcoût d’investissement d’une chaufferie-bois et du réseau de chaleur, le cas échéant, le maître d’ouvrage peut faire appel à des dispositifs publics :

• aides à la décision (études d’opportunité, de faisabilité et frais d’assistance à maitrise d’ouvrage) : 50 % du coût des études (voir plus sur certains territoires) ;
• aides à l’investissement : de 20 à 60 % du coût des investissements liés à la chaufferie bois et/ou au réseau dans le cas d’un réseau de chaleur.

Ces aides sont apportées par l’Etat, la Région, certains départements et territoires et éventuellement l’Union européenne.

Il faudra notamment veiller à :

• Adapter la chaufferie aux besoins actuels et futurs ;
• Porter une attention particulière à la conception du silo (doit permettre un stockage adéquat, être adapté en fonction des modalités de livraison, etc.) ;
• S’insérer dans un contexte local ;
• Prévoir un suivi des performances dans le temps.

Pour des chaufferies bois amenées à fonctionner toute l’année, il peut être pertinent de combiner le bois au solaire thermique, permettant ainsi d’utiliser des énergies renouvelables sans interruption. Car certaines chaufferies bois ont un régime de fonctionnement qui ne permet pas de descendre en dessous d'une certaine puissance. Par conséquent, en été, elles sont soit arrêtées, soit le fioul ou le gaz prend le relais.

Autre possibilité, l’installation de plusieurs chaufferies bois, de tailles et de puissances différentes, en cascade, permet de répondre à l’ensemble des besoins au fil de l’année (notamment les pics saisonniers).

Enfin, il est possible de prévoir un stockage thermique grâce à un système de ballons tampons qui permettent d’optimiser le fonctionnement de la chaudière. Ce système est adapté dans les cas où les consommations de chaleur sont relativement régulières.