Chaufferies bois : quels leviers de décision ?

Chaufferies bois : quels leviers de décision ?

Mathieu Fleury - Directeur chargé de développement de Biomasse Normandie a fait une présentation dans le cadre d’une journée organisée par EFE. La présentation visait la valorisation énergétique et agronomique de la biomasse à travers le bois énergie, et les déchets organiques… Il répond par ailleurs aux questions posées sans ambiguïté…

L'objet de cet entretien est tout d'abord de présenter le combustible bois et la problématique d'approvisionnement des chaufferies bois en abordant respectivement : la caractérisation de la ressource, le coût moyen du combustible à l'heure actuelle, la présentation des différents acteurs.
Ensuite, seront précisés les différents types de projets avec en particulier : le chauffage domestique, le chauffage industriel, le chauffage collectif, la cogénération. La dernière partie porte sur les chaufferies collectives au bois, en traitant plus particulièrement les aspects techniques, mais aussi l'analyse économique, les montages juridiques, les facteurs influençant sur la réussite des projets.

Le bilan de la situation petit panorama

Quels sont les principaux combustibles à l'heure actuelle ?

Parmi les différents types de combustible possibles, on peut citer : les écorces, les sciures et copeaux humides, les sciures et copeaux secs, les plaquettes calibrées, les plaquettes fibreuses, les granulés et briquettes.
Ces différents matériaux seront soit issus de produits connexes, c'est-à-dire dérivant directement de l'industrie du bois, ou bien soit issu de l'industrie du déchet avec en particulier les broyats de palettes et enfin la toute nouvelle génération de plaquettes issues des rémanents forestiers et proposées par ONF Energie – (qui résulte de la fusion de l'ONF avec le groupement de l'ensemble des coopératives forestières françaises FN Cofor.)

Il faut enfin mentionner le marché émergent des granulés et des briquettes qui constituent un combustible plus évolué, davantage réservé au chauffage individuel.

Ces différents types de combustible présentent un pouvoir calorifique très différent. Si les copeaux fins et secs peuvent atteindre un pouvoir calorifique de 4 400 kWh/T, les écorces grossières et humides ne dépassent pas 2 000 kWh/T. Entre ces deux extrêmes, en fonction de la granulométrie et de l'humidité, on rencontre toute la plage de pouvoir calorifique.

Cette donnée a une grande importance puisque pour un combustible donné en fonction du taux d'humidité, on obtiendra une performance énergétique très variable.

Quelle relation peut-on mettre en évidence entre la nature des combustibles et le statut des installations ?

Selon la qualité des bois, certaines destinations seront autorisées ou interdites. Si la matière première ligneuse est une biomasse naturelle propre, elle peut être brûlée en chaufferie sans traitement de fumées. Cette chaufferie relève de la rubrique ICPE 2910 A. C'est le cas de figure le plus fréquent. Ensuite, selon la puissance de la chaudière, inférieure ou supérieure à 20 MW, le projet sera soumis à simple déclaration ou bien nécessitera une autorisation d'exploiter.

Comment se positionnent les plaquettes issues de déchets de bois, sur le marché des combustibles ?

Les plaquettes issues de biomasse naturelle « propre » telle que des palettes, des caisses non traitées, non souillées et des emballages légers, c'est-à-dire des bois issus déchetteries, mais n'ayant pas subi de traitement, donc considérés comme non traités et donc « propres » ont représenté et représentent encore, le combustible le plus répandu pour les chaufferies collectives.

Cela s'explique essentiellement par leur prix à la tonne et au mégawatt heure PCI qui jusqu'à présent a été, assez faible. Du moins beaucoup plus bas que celui de la plaquette fabriquée à partir de bois d'origine forestière ou bocagère.

On considère que le gisement de plaquettes forestières ne dépasse pas actuellement 100 000 t/an en France. C'est vraiment très modeste.
En effet, il y a eu un phénomène de spéculation massive suite aux projets CRE, le prix de la plaquette issue de palettes est passée environ de 10 € du MWh PCI à 15 € par MWh PCI,. La plaquette forestière se situe autour de 30 € du MWh PCI. Le différentiel avec la plaquette forestière ou bocagère est donc en train de se réduire.

Source Biomasse Normandie, Juin 2008

Il est à noter que le marché des granulés reste relativement confidentiel : 10 000 t de granulés sont produits par an, environ. Par ailleurs, ce marché serait en surproduction par rapport aux besoins, (essentiellement domestiques). Cependant l’intérêt pour la filière des granulés se maintien comme en témoignent les multiples journées techniques et manifestations sur ce thème-. Voir encart ci-dessous.>

Que représente le gisement disponible de bois et biomasse, à l'heure actuelle en France ?

L’évaluation des gisements disponibles est la suivante :

Remarques : Il est important de rappeler les engagements du Grenelle et l’objectif en 2020 de 20 millions de TEP de biomasse sur un total de 36 millions de TEP d'énergies renouvelables . Le bois devra assurer 13 millions de TEP, c'est-à-dire une augmentation de 4 millions par rapport à la situation de 2005.

Le gisement disponible est donc important, cependant il est peu ou pas facilement mobilisable.

La consommation de bois : passé / présent / futur

Que représente la consommation de bois énergie dans le contexte énergétique français ?

En 2006, la production primaire de bois énergie, considérée comme équivalente à la consommation, représentait en tout, 9,30 millions de TEP soit 42 millions de tonnes de bois par an et 5,5 % de la consommation d'énergie finale.

Source CEREN - ADEME

On constate donc la place prépondérante du chauffage domestique qui avec 7,3 millions de TEP et 37 millions de tonnes consommées chaque année confirme une augmentation des quantités de bois de chauffage consommé.

Comment a évolué cette consommation de bois énergie au fil du temps ?

La consommation de bois a progressivement décliné jusque dans les années 1980, cela s'interprète par la diminution du nombre d'agriculteurs, qui étaient les principaux utilisateurs de bois en chauffage en base. La reprise à partir de 1982 est imputée à une augmentation d’utilisation du bois dans les maisons individuelles à la suite du deuxième choc pétrolier. En effet 60 % des maisons individuelles construites entre 1982 et 1992 ont un de chauffage au bois souvent en association avec un chauffage électrique. Depuis 1990, la consommation globale de bois énergie est en moyenne proche de 10 millions de TEP par an avec cependant un infléchissement vers 9 millions de TEP depuis 1997. La tendance récente est à la stagnation du fait d'une réduction du bois consommé par les appareils de base traditionnels (réduction du nombre de poêles et de cuisinière à bois), associée à une meilleure performance énergétique des nouveaux poêles à bois mis sur le marché.

L'évolution de la consommation primaire de bois par secteur de 1980 à 2006

Source CEREN/ADEME

Comment ont évolué parallèlement les ventes d'appareils de chauffage à bois domestique ?

Les ventes d'appareils à un chauffage domestique sont fortement corrélées à l'évolution du cours des énergies conventionnelles. En particulier, ils suivent bien le cours du prix du fioul domestique.
- 100 % de hausse depuis 2003 pour le fioul domestique,
- 65 % de hausse pour le gaz naturel depuis 2003.

On assiste ainsi après une période structurelle de diminution puis un plafonnement jusqu'à 1999 à une remontée sensible entre les années 2000 et 2004 puis à un véritable décollage des ventes d'appareils de chauffage domestique depuis 2004.

Il faut également souligner une politique incitative de la part des pouvoirs publics : une TVA à 5,5 % sur les équipements et sur le combustible, un crédit d'impôt de 50 % à l’achat d’appareils certifiés « flamme verte», et des aides de l'ANAH si l'habitation a plus de 15 ans, auxquelles se cumule des aides locales par les Conseils Régionaux et Généraux au cas par cas.
Cependant les freins au chauffage domestique restent la formation insuffisante des professionnels, c'est-à-dire des chauffagistes et le prix des appareils qui reste relativement élevé.

Quelle est la vision prospective en matière de consommation de bois en France à l'horizon 2015 ?

Si la consommation s'établit actuellement à 9 millions de TEP, on estime qu'à l'horizon 2010 elle établira autour de 11 millions de TEP (soit une augmentation de 26 % entre 2006 et 2010) et à l'horizon 2015 elle s’établira à plus de 15 millions de TEP (soit une augmentation supplémentaire de 37 % entre 2010 et 2015).

On n'exclut pas un risque de tension et de concurrence sur le marché du bois qui pourrait être lié au chauffage domestique du fait d'un effet de masse, ainsi qu’aux projets de grosses unités de cogénération susceptibles de consommer une quantité importante de bois sur un nombre réduit de sites. Il est fait état même de 20 millions de TEP consommées, à l'horizon 2015.

Les différents niveaux de levier

Comment les quotas de CO2 peuvent-ils contribuer à développer le marché du bois énergie ?

Au titre des principaux leviers, on peut citer la mise en place du marché des quotas de CO2. Dans la mesure où le marché des quotas se met en place, avec une valeur actuelle de 25 € la tonne de CO2, l'obligation de quotas pour les installations de puissance supérieure à 20 MW thermiques peut constituer une réelle opportunité pour les installations de chauffage au bois et à la biomasse.
Rappelons que les 300 principaux sites industriels français concernés, vont devoir soit réduire leurs émissions (restituer leurs quotas de CO2), soit acheter des droits d'émission sur le marché.

La construction d'une chaufferie bois sur un réseau existant est donc susceptible de générer des quotas de CO2, (en fonction notamment du taux de couverture des besoins par le bois). La vente des quotas à 15 € par tonne peut représenter environ 15 % du montant d'investissement, pour une chaufferie de 10 MW.

Rappelons qu'en France les projets domestiques peuvent profiter de la finance carbone. La caisse des dépôts et consignations a lancé un appel à projets dans ce sens. Elle garantirait le rachat de la tonne de CO2 à environ 10 € la tonne pour les projets domestiques. Elle proposera ensuite ces tonnes de CO2 sur le marché.

Comment les kWh cumac peuvent-ils contribuer à développer le marché du bois énergie ?

La mise en oeuvre d'un réseau de chaleur au bois génère 11,5 kWh cumac/ kWh utiles de bois. En supposant que le bénéficiaire puisse valoriser ses certificats d'économies d'énergie sur le marché (acteur obligé ayant atteint ses obligations par ailleurs ou acteurs non obligées ayant recueilli suffisamment de certificats), l'influence de ce mécanisme sur l'économie globale du projet représente l'équivalent de 6 % à 46 % de subventions.
6 % correspond à 0,5 centimes d'euro par kWh généralement pour des petites puissances et 46 % correspond à 1,5 centimes d'euro par kWh pour des fortes puissances.
C'est donc tout à fait sensible.

Quelle est l'influence de la TVA sur le marché du bois énergie ?

La Loi portant engagement national sur le logement autorise désormais l'application d'une TVA à taux réduit « aux abonnements relatifs aux livraisons d'énergie calorifique... distribuée par réseaux, ainsi qu'à la fourniture de chaleur lorsqu'elle est produite au moins à 60 % à partir de la biomasse, de la géothermie, des déchets et d'énergie de récupération ».
Concernant la majorité des réseaux de chaleur au bois, une TVA à 5,5 % s'applique donc sur l'ensemble de la facture énergétique (R1 +R2).

À noter que ces dispositions concernent les réseaux de chaleur au sens juridique du terme. Les réseaux techniques et les chaufferies dédiées ne sont pas concernés par cette mesure.

Par ailleurs la réduction de la TVA sur la vente de chaleur permet de réduire fortement la facture énergétique et accentue l'écart de 4 % pour des puissances de 1 MW, et jusqu'à 13 % pour des puissances de 2,5 MW avec la situation de référence.
Cette mesure fiscale représente l'équivalent d'une aide publique de 15 % (petite puissance) à 30 % (forte puissance).

Quelle est l’importance des subventions publiques ?

L'importance des subventions publiques est tout à fait stratégique, les aides publiques sont d'autant plus sensibles que la part de l'investissement est importante dans le coût global.

Illustration : Pour un réseau de 1 MW, l'impact des subventions permet de passer d'un coût de 100 € TTC/MWh utile pour une subvention nulle jusqu'à près de 40 €//MWh utile pour une subvention proche de 60 %. Cela représente une économie totale maximale de 36 € TTC/MWh utile dans le cadre d'un projet de 1 MW. Cette économie s'établit au maximum à 15 € TTC/MWh utile pour une future installation de 2,5 MW. Puis pour des installations plus puissantes, de 10 MW, l'impact des subventions est moindre. Il aboutira au maximum à une économie de 8 € TTC/MWh utile.

Les chaudières bois et la conception d'un projet bois

Quelles sont les principales étapes de la conception d'un projet bois ?

Il faut tout d'abord se préoccuper du choix du lieu d'implantation pour la chaufferie bois. Cela constitue un des points clés de la réussite d'un projet bois énergie. Cette localisation doit répondre aux quatre critères suivants. La disponibilité d'une surface de terrain suffisante, un accès routier aisé pour la livraison de combustible, la proximité des bâtiments à desservir pour limiter les longueurs de réseaux chaleur à créer, et enfin l'intégration architecturale dans l'espace environnant. Le deuxième point essentiel est la réalisation d'un stockage de bois bien dimensionné. Il faut pour cela avoir défini la puissance de la chaudière et sa durée d'autonomie. Il faut réfléchir au mode de livraison envisagé, au contrat de livraison et la disponibilité des équipements et du personnel sur le site.

Enfin il faut avoir défini le choix d'une technologie adaptée au combustible. En effet en fonction de la nature du combustible on définira la nature de la chaudière.

Y a-t-il des précautions particulières à prendre en matière de stockage ?

Les silos sont généralement enterrés et doivent correspondre à une capacité de chauffage correspondant entre 3 à 4 jours en pleine puissance. Cela semble un minimum en cas de réalisation dans des secteurs peu faciles d'accès (barrières hors gel). On peut recommander des durées de stockage allant de une à deux semaines. De manière générale, le volume utile du silo se situe entre 30 et 300 m³. Divers systèmes de désileurs sont possibles, soit par pale, par vis rotative, ou par racleur.
En cas de petite puissance (jusqu'à 800 kW) des conteneurs métalliques de 15 à 30 m³ utiles présentent l'avantage des solutions moins coûteuses en génie civil.

Quels sont les aspects réglementaires et les textes de référence pour les chaufferies bois ?

Les chaufferies de moins de 2 MW relèvent de l'arrêté du 23 juin 1978 relatifs aux installations fixes destinées au chauffage et à la production d'eau chaude sanitaire des habitations, bureaux et établissements recevant du public. Elles relèvent également de la réglementation sécurité incendie dans les établissements recevant du public.
En ce qui concerne les chaufferies de 2 MW jusqu'à 20 MW, ces chaufferies sont soumises à déclaration au titre des ICPE. Elles relèvent de l'arrêté du 25 juillet 1997.
En ce qui concerne les chaufferies de plus de 20 MW, le site sera soumis à autorisation au titre des ICPE. Il relève de l'arrêté du 20 juin 2002. Par ailleurs des normes d'émission en matière de gaz de fumée s'appliquent.

Quelles sont les valeurs limite d'émission ?

Les valeurs limite d'émission réglementaire sont exprimées en mg par Nm3 à 11 % d'oxygène pour les chaufferies de plus de 2 MW (puissance totale installée).

Les technologies pour respecter les valeurs limitent d'émission sont différentes en fonction de la taille de la chaudière. Pour le traitement des poussières, on recommande des cyclones pour les petites puissances et des électro filtres ou bien des filtres à manche, au-delà de 3 à 4 MW.

En ce qui concerne le traitement des NOx, on propose un système de combustion étagée ou bien des injections d’urée ou d'ammoniac. Pour limiter la production de monoxyde de carbone, on recommande de réaliser des combustions complètes.

Quelles sont les principales recommandations en matière de montage de projets ?

On recommande la création d'une régie à autonomie financière ou bien à personnalité morale. Si la collectivité locale le souhaite, elle peut mettre en place un service public industriel et commercial (SPIC) si le chiffre d'affaires est supérieur à 27 000 euros par an. Elle pourra récupérer la TVA sur les investissements et le fonctionnement. Par ailleurs la TVA sera à 5,5 % sur la facturation de l'énergie (R1) et sur l'abonnement (R2). Cela nécessite la mise en place d'un budget annexe. Il faut également que le SPIC supporte la taxe professionnelle.

Si la collectivité ne souhaite pas fonctionner en régie, elle peut faire appel à un concessionnaire. Le réseau de chaleur sera alors exploité par un délégataire. Cela présente l'avantage pour la collectivité de ne pas avoir à supporter l'investissement. L'exploitation de la chaufferie et la gestion de la facturation seront donc externalisés. La TVA sera maintenue à 5,5% sur la facturation d'énergie (R1) et de l'abonnement (R2).

De manière générale, on recommandera à la collectivité locale, pour un projet inférieur à 1 MW de fonctionner en régie et pour une installation supérieure à 1 MW, de faire appel à un concessionnaire.

Combien coûte une chaufferie bois ?

Quel est le coût des chaufferies bois ?

Le coût des chaufferies bois industrielles est fortement lié à la puissance installée.
Les prix moyens pratiqués par les distributeurs de chaufferies bois présents en France se distinguent selon deux technologies : les chaufferies à bois humide et les chaufferies à bois secs.

Ces coûts exprimés HT comprennent : la chaudière, l'alimentation automatique en combustible, le système de décendrage, le silo de stockage, l'aménagement du local chaufferie et les prestations liées à la pose des équipements.

Quelle est l’importance du prix de la fourniture sur la facture finale ?

Les variations du prix de la fourniture ont leur importance. Une augmentation de 1 € hors taxes par MWh PCI, provoque une augmentation de 1,5 % de la facture énergétique. On voit donc immédiatement l'importance du coût de la fourniture dont on estime que le prix de référence se situe autour de 75 € TTC/MWh utile.

Quelle corrélation peut-on établir entre la taille d'une installation et l'intérêt de réaliser une chaufferie bois?

Il faut effectivement définir une réponse au cas par cas, cependant on peut estimer que plus l'établissement est consommateur de calories, plus l'intérêt de réaliser une chaufferie bois est élevé.

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Annexes : Les combustibles bois-énergie

Le terme bois énergie recouvre la valorisation du bois en tant que combustible sous toutes ses formes, de la bûche à la sciure, en passant par les plaquettes forestières et bocagères. Le tableau suivant décrit les principaux combustibles répertoriés :

(1) humidité sur masse brute (masse totale, eau comprise)
(2) par tonne sauf mention contraire