3. Un procédé à haut rendement : la cogénération de chaleur et d'électricité
La cogénération est un procédé consistant à produire de l'électricité puis de la chaleur à partir d'une source d'énergie unique .
Produire ensemble chaleur et électricité présente un rendement meilleur que si les deux énergies sont fabriquées séparément. La production classique d'électricité se fait par une turbine à vapeur à condensation. Si la vapeur en sortie n'est pas valorisée, son rendement est plafonné à 30 % 13 ( * ) . En revanche, si on règle la turbine pour que la vapeur en sortie soit plus chaude et à plus forte pression, on produit moins d'électricité mais la vapeur est utilisable pour le chauffage. Le rendement global utile est alors de 82 % pour les installations récentes, dont 37 % sous forme d'électricité et 45 % sous forme d'eau chaude ou de vapeur comprise entre 90 et 130° C.
Ce haut rendement permet des économies d'énergie primaire importantes . C'est pourquoi la cogénération entre parmi les critères de réseaux de chaleur vertueux, classables au sens de la loi n° 80-531 du 15 juillet 1980 relative aux économies d'énergie et à l'utilisation de la chaleur.
La cogénération a connu trois grandes périodes . Entre 1991 et 1997, grâce aux contrats d'achat et aux garanties apportées par EDF, 189 installations ont été créées, pour un total de production de 820 MW. Après ce frémissement de l'activité, le développement s'est intensifié, avec 3.600 MW supplémentaires, portant le nombre d'installations à 480 ; le principe était de rémunérer l'opérateur sur la base des coûts évités par EDF et d'ajouter à ce prix une garantie calculée sur les prix du gaz plafonnés. A partir de 2000, cependant, la dynamique a été brutalement freinée, avec seulement 580 MW supplémentaires installés. Aujourd'hui, la puissance totale s'élève donc à 5 GW, le tiers de l'approvisionnement énergétique des réseaux de chaleur provenant de la cogénération.
Unité de cogénération bois à Ydes (Cantal)
(Source : ADEME/O. Sébart)
Si le combustible le plus fréquemment utilisé est le gaz naturel fossile, on peut aussi brûler de la biomasse ou du biogaz : d'ailleurs la cogénération n'est pleinement vertueuse que si la source d'énergie est d'origine renouvelable .
4. Une piste expérimentale mais prometteuse : la trigénération
La trigénération consiste en la production frigorifique par valorisation de la chaleur d'une cogénération .
La cogénération étant aujourd'hui en partie limitée par des besoins en chaleur trop peu importants, le couplage d'un système de production de froid permet de valoriser la chaleur qui ne trouve pas d'application en dehors de la saison de chauffe. Elle permet aussi d'assurer la valorisation de la chaleur produite en été, ce cas de figure faisant notamment référence au secteur tertiaire où les locaux seraient chauffés en hiver et climatisés en été.
Une centrale de trigénération fonctionne à Montpellier depuis 2000, mais il s'agit de la seule trigénération actuellement raccordée à un réseau.
* 13 C'est ce que les spécialistes appellent le cycle de Carnot.