Presentation denis cormier[1]

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Presentation denis cormier[1]

  1. 1. BIENVENUE<br />LA FORÊT, SOURCE D’APPROVISIONNEMENTPOUR LA BIOÉNERGIE :<br />UN DOSSIER BRÛLANT<br />Denis Cormier, ing.f., M.Sc.<br />FPInnovations - Feric<br />
  2. 2. La forêt, source d’approvisionnement pour labioénergie : un dossier brûlant<br />Denis Cormier, ing.f. M.Sc.<br />Québec, février 2009<br />
  3. 3. Des questions brûlantes :<br />Quantité? <br />Est-ce suffisant? <br />Localisation?<br />Accessibilité?<br />Appauvrissement des sols?<br />Caractéristiques?<br />Méthode de récupération?<br />Combien ça coûte?<br />
  4. 4. Les réponses????<br />Perspective<br />Disponibilité: <br />Adéquation : offre/demande<br />Sources de biomasse d’origine forestière<br />Facteurs affectant la quantité disponible<br />Systèmes de récupération<br />Considérations:<br />Financières<br />Qualité<br />Outils d’analyse (modèle BiOS)<br />Défis et opportunités<br />
  5. 5. PerspectiveNouvel engouement mais présence endémique<br /><ul><li>Utilisation traditionnelle des résidus d’usine et de la liqueur noire
  6. 6. Infrastructure de la chaîne d’approvisionnement simple des usines de sciages vers la cogénération
  7. 7. La biomasse forestière générée par les opérations actuelles est utilisée dans des chaudières</li></li></ul><li>PerspectiveL’industrie forestière leader en bioénergie<br />Pourcentage de l’énergie tiré de la biomasse – Membres de l’APFC (usines de pâtes et papiers) Réalisations des membres de l’AP FC<br />Source : Rapport de surveillance de la consommation d’énergie de l’APFC, 1990 – 2007.<br />
  8. 8. Disponibilité Adéquation : offre/demande<br />Sources traditionnelles de biomasse<br />Produits conjoints du sciage<br />− Sciures = aucune disponibilité<br />− Rabotures = aucune disponibilité<br />− Écorces = aucune disponibilité<br /><ul><li>Estimation de la disponibilité de la biomasse forestière 2007-2008
  9. 9. François Fortin, MRNF, Développement de l'industrie des produits forestiers</li></li></ul><li>Disponibilité Adéquation : offre/demande<br /><ul><li>Estimation de la disponibilité de la biomasse forestière 2007-2008
  10. 10. François Fortin, MRNF, Développement de l'industrie des produits forestiers</li></li></ul><li>Disponibilité Adéquation : offre/demande<br />6,4 M tma / an<br />1000 à 1200 MW<br />(10 M MWh)<br />Éthanol<br />1,8 MM Litres<br />2500 à 3000 MW<br />(25 M MWh)<br />
  11. 11. Disponibilité Adéquation : offre/demande<br />2500 à 3000 MW<br />(25 M MWh)<br />Plus d’un million de foyers<br />
  12. 12. Disponibilité Adéquation : offre/demande<br />La puissance électrique disponiblepar source d'énergie au 31 décembre 2007<br />Remplacement des énergies non-renouvelables<br /><ul><li> Besoins = 2866 MW
  13. 13. Potentiel = 1000 à 1200 MW</li></ul>Sources : Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec,Hydro-Québec et Statistique Canada <br />
  14. 14. Disponibilité Adéquation : offre/demande<br />Consommation totale d'énergie en 2006<br /><ul><li> 17,3 milliards de litres de produits pétroliers
  15. 15. Potentiel d’éthanol = 1,8 milliards de litres
  16. 16. Un peu plus de 10%</li></ul>http://www.mrnfp.gouv.qc.ca/energie/statistiques/statistiques-consommation-energie.jsp<br />
  17. 17. Disponibilité: Sources de biomasse d’origine forestière<br />Résidus de coupe*<br />Résiduels non-marchands*<br />Résidus de triage <br />Traitements précommerciaux<br />Souches<br />Plantations d’énergie<br />Peuplements non-commerciaux<br />Brûlis et épidémies<br />*utilisés dans les estimations de Fortin (2008)<br />
  18. 18. Disponibilité: Sources de biomasse d’origine forestière<br />Disponibilité potentielle de biomasse après la récolte de bois marchands:<br />Biomasse du peuplement =<br />Bois marchands +<br />Résidus de récolte +<br />Arbres résiduels<br />
  19. 19. Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible<br />Disponibilité potentielle / technique / économique<br />Biomasse totale<br />Disponibilité économique ?<br />Disponibilité technique<br />Disponibilité potentielle<br />
  20. 20. Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible<br />Potentiel<br />Niveau d’utilisation (composition des peuplements, essences récoltées, diamètre d’écimage, tiges non marchandes, saison et fraicheur)<br />Particularités des essences<br />Technique<br />Niveau d’intégration avec la récolte<br />Système de récolte utilisé (bord de route, à la souche) <br />Équipement de récupération (ex. déchiqueteuse, broyeuse) <br />Coûts<br />Limites techniques affectant les coûts (accès, conditions de terrain, distance, saison, etc.)<br />Prix plafond fixé par le client ou l’entrepreneur<br />
  21. 21. Disponibilité potentielle: Niveau d’utilisation de la récolte<br />Varie avec les conditions de marché (principalement pour les produits de faible valeur)<br />Plus grand diamètre d’écimage<br />Arbres résiduels ><br /> objectifs de rétention<br />
  22. 22. <ul><li>Aiguilles
  23. 23. Aiguilles
  24. 24. 6%
  25. 25. Branches
  26. 26. 13%
  27. 27. Branches
  28. 28. 4%
  29. 29. 6%
  30. 30. Écorce
  31. 31. Dry Wt: 276 kg
  32. 32. Écorce
  33. 33. Dry Wt: 231 kg
  34. 34. 6%
  35. 35. 8%
  36. 36. Tige
  37. 37. Tige
  38. 38. 73%
  39. 39. 84%</li></ul>Épinette noire:<br />17.5 ODT/ha*<br />Pin gris:<br />7.7 ODT/ha*<br />Volume disponible selon le modèle BiOS de Feric<br />Single tree biomass: Black Spruce vs. Jack Pine (DBH: 26 cm, Ht: 18 m)<br />Ontario FRI: Sb90 Pj10 vs. Pj90 Sb10 (Site Class 2, 90% stocking, 100 yr)<br />Disponibilité potentielle: Particularités des essences<br />
  40. 40. Disponibilité technique: Système de récolte<br />Résidus d’ébranchage:<br />Bord de route (ébrancheuse à flèche ou déchiquetage)<br />À la souche<br />Impact sur la localisation, le type et le niveau de concentration<br />Opérations intégrées?<br />
  41. 41. Disponibilité technique: Exemple: épinette noire (arbres entiers)<br />Disponibilité potentielle<br />50,5 tma/ha<br />Bord de route<br />32,6 tma/ha<br />Arbres résiduels<br />2,5 tma/ha<br />Parterre<br />15,5 tma/ha<br />Biomasse récupérée<br />25,2 tma/ha<br />
  42. 42. Disponibilité technique: Exemple: mélangé (faible utilisation)<br />Disponibilité potentielle<br />131,0 ODt/ha<br />Bord de route<br />40,5 tma/ha<br />Arbres résiduels<br />47,8 tma/ha<br />Parterre<br />42,7 tma/ha<br />Biomasse récupérée<br />31,9 tma/ha<br />
  43. 43. Disponibilité technique: Exemple: mélangé (bois tronçonnés)<br />Disponibilité potentielle<br />55,8 tma/ha<br />Parterre de coupe<br />31,8 tma/ha<br />Biomasse récupérée<br />24,0 tma/ha<br />
  44. 44. Systèmes de récupération<br />Systèmes de récupération de biomasse<br />Adaptés à la source de biomasse<br />Adaptés au procédé de conversion<br />Choix de l’équipement approprié <br />Logistique de transport<br />
  45. 45. Systèmes de récupération À la souche<br />Récolte par bois tronçonnés: récupération de résidus sur l’ensemble de l’aire de coupe<br />Nécessite un assemblage et un débardage des résidus<br />Importance d’un niveau minimum d’intégration avec la récolte<br />Systèmes développés dans les pays nordiques à adapter aux conditions locales<br />
  46. 46. Systèmes de récupération À la souche<br />Changement à la méthode de récolte pour laisser les résidus sur le côté plutôt que dans les sentiers<br />Défis pour la protection de la régénération<br />Potentiel plus élevé de dommages et perturbations - entrée supplémentaire<br />
  47. 47. Systèmes de récupération À la souche<br /><ul><li>Même équipement de débardage</li></ul> Les paniers peuvent être modifiés pour augmenter la charge et faciliter la manutention des résidus<br />
  48. 48. Systèmes de récupération À la souche<br /><ul><li>Technologie de compaction</li></ul>Continue<br />Discontinue<br />Compacteur – Conteneur<br />
  49. 49. Systèmes de récupération Bord de route<br />Ébranchage-Écorçage-Déchiquetage<br />Ébrancheuse à flèche<br />Arbres entiers:<br /><ul><li> récupération des résidus à la jetée en bordure de route
  50. 50. pré-empilage et broyage</li></li></ul><li>Systèmes de récupération Bord de route<br />À portée de main?<br /><ul><li> Déjà en bordure de route
  51. 51. Encore traité comme un résidus
  52. 52. Dépenses pour s’en débarrasser
  53. 53. Localisation et condition de la route
  54. 54. Niveau de contamination et d’humidité</li></li></ul><li>Systèmes de récupération Bord de route<br />Opération de pré-empilage<br /><ul><li>Facilite le séchage
  55. 55. Améliore la productivité du broyage
  56. 56. Essentiel à une opération de récupération efficace
  57. 57. Financièrement avantageuse</li></li></ul><li>Systèmes de récupération Choix de l’équipement<br />Équipement disponible dans une variété de tailles et de couleurs<br />
  58. 58. Systèmes de récupération Choix de l’équipement<br />Déchiquteuse à disque<br />Plus uniforme<br />Déchiqueteuse à tambour<br />Grosseur du matériel<br />Plus sensible<br />Moins uniforme<br />Contaminants<br />Broyeuse horizontale<br />Moins sensible<br />Déchiqueteur lent<br />
  59. 59. Systèmes de récupérationLogistique de transport<br />Chargement direct<br />Difficile de bien gérer le transport<br />Pertes de temps du broyeur<br />Chargement différé<br /><ul><li>Productivité du transport et du broyage améliorée
  60. 60. Ajout d’une machine supplémentaire pour le chargement
  61. 61. Contamination et pertes </li></li></ul><li>Considérations financières:Coûts d’approvisionnement et compétitivité<br />Dans la majorité des procédés, le coût d’approvisionnement sera la composante la plus importante de la structure de coûts d’un produit d’origine forestière.<br />
  62. 62. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (arbres entiers)<br />Pré-empilage<br />Broyage<br />Transport: - 120 km (aller), remorque à plancher mobile<br />Autres: - routes, supervision, frais généraux, entretien, règlements, droits<br />*Estimés tirés du modèle BiOS<br />
  63. 63. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (transport)<br />La base du problème: <br />Transport d’un produit de faible valeur, avec une faible densité en vrac, une pourcentage d’humidité élevé sur de longues distances<br />Importance d’optimiser la charge utile<br />
  64. 64. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (transport)<br />Il pourrait être avantageux financièrement de convertir les matériaux directement en forêt pour les transport dans un format plus dense<br />ex.: pyrolyse mobile<br />Advanced Biorefinery Inc.<br />
  65. 65. Considérations financières:Coûts élevés de transformation (broyage)<br />Coûts élevés d’investissement: <br />Déchiqueteuse: $400 000 à $500 000; <br />Broyeuse avec chargeuse indépendante: $500 000 à $850 000 <br />Sensible à la contamination, à la planification du camionnage et au niveau de concentration des résidus<br />Faible taux d’utilisation, consommation élevée de carburant<br />Pas conçu pour travailler en bordure de route<br />
  66. 66. Considérations financières:Intégration aux opérations forestières<br />La récolte affecte les coûts et la qualité des opérations de récupération des résidus<br />Disposition des résidus, contaminants, cédule d’opération, conception et entretien des routes, etc.<br />O<br />P<br />
  67. 67. Considérations de qualitéLe taux d’humidité<br />Pour la combustion et la plupart des procédés thermochimiques, le taux d’humidité est une considération majeure.<br />Effet direct sur l’efficacité énergétique<br />
  68. 68. Considérations de qualitéLe taux d’humidité<br />Taux d’humidité en forêt (30 to 65%)<br />Une période de repos (prorogation) ainsi que de meilleures techniques d’empilement et d’entreposage peuvent réduire le taux d’humidité de façon importante mais pas suffisamment pour certains procédés<br />From Nurmi 2005<br />
  69. 69. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport)<br />Limite totale en charge = 57,5 tonnes<br />Volume maximum = 113 m3 <br />Taux de foisonnement = 37%<br />Paiement selon le poids transporté<br />
  70. 70. 16,3 tonnes<br />22,6 tonnes<br />Charge<br />Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport – charge de bois)<br />Bop<br />55%<br />35%<br />Air<br />56%<br />52%<br />11%<br />Eau<br />17%<br />37%<br />Bois<br />27%<br />
  71. 71. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport – charge énergétique)<br />Bop<br />55%<br />35%<br />12,6 GJ/tonne<br />15,1 GJ/tonne<br />Pouvoir calorifique<br />20%<br />57 MWh<br />95 MWh<br />Énergie totale<br />
  72. 72. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(Coût de transport)<br />Bop<br />55%<br />35%<br />* 15 $/tonne verte<br />9,50 $/MWh<br />5,50 $/MWh<br />Coût de l’énergie<br />Donc 4 $/MWh <br />de plus <br />pour l’eau<br />
  73. 73. Considérations de qualitéNiveau d’homogénéité<br />Sensibilité de certains procédés de conversion à l’hétérogénéité du matériel:<br />Contaminants, écorces, aiguilles and brindilles, etc.<br />Est-ce que le procédé se limite au bois blanc, nécessite des essences particulières ou est limité par la taille des particules?<br />Le procédé complet peut être plus restrictif que certaines de ses constituantes (bioraffinage limité par le procédé de mise en pâte)<br />Développer des méthodes de triage, tamisage et séparation<br />
  74. 74. Outils d’analyse (modèle BiOS)<br /><ul><li>BiOS V.1: a Biomass Opportunity Supply model for Ontario</li></li></ul><li>Outils d’analyse (modèle BiOS)Structure de BiOS<br /><ul><li>Attributs de peuplement</li></ul>Scénarios de récupération<br />Scénarios de récolte<br /><ul><li>Incitatifs et coûts connexes
  75. 75. Module de coûts</li></ul>Module d’approvisionnement<br /><ul><li>Résultats</li></li></ul><li>Outils d’analyse (modèle BiOS)Approvisionnement (flux de disponibilité)<br />Biomasse totale<br />Marchand (récolte)<br />Disponibilité potentielle<br />Bord de route<br />Arbres résiduels<br />À la souche<br />Rétention sylvicole ou écologique<br />Disponibilité technique<br />Biomasse récupérable<br />
  76. 76. Outils d’analyse (modèle BiOS)Résultats<br />
  77. 77. Outils d’analyse (modèle BiOS)Intégration de BiOS à Interface Map<br />
  78. 78. Outils d’analyse (modèle BiOS)Plateforme GIS pour BiOS<br /><ul><li>Approvisionnement et coûts basés sur les plans d’aménagement
  79. 79. Impacts de la sélection de sites ou de modifications à la planification
  80. 80. Choix d’un scénario pour balancer le panier de produits
  81. 81. Localisation de la récupération basée sur la distance de transport et sur l’approvisionnement nécessaire</li></li></ul><li>Défis à l’utilisation de la biomasse forestière<br />Origine<br />Politiques<br />Financiers<br />Technologiques<br />Logistiques<br />Transport<br />Précision de l’approvisionnement<br />Fertilité et rendements<br />
  82. 82. Défis à l’utilisation de la biomasse forestière Origine<br /><ul><li>Complexité logistique:</li></ul>Lieux d’approvisionnement de diverses tailles<br />Nombreux fournisseurs pouvant être différents de l’approvisionnement traditionnel<br /><ul><li> Liée au rythme et à la dispersion des aires de coupe
  83. 83. Augmente les effets induits par la variabilité saisonnière sur le taux d’humidité et les volumes disponibles
  84. 84. Règlementation plus importante</li></li></ul><li>Défis à l’utilisation de la biomasse forestièrePolitiques<br /><ul><li>Politiques et incitatifs clairs?</li></ul>Accès, droits et redevances<br /><ul><li> Urgent besoin d’un guide de saines pratiques</li></li></ul><li>Défis à l’utilisation de la biomasse forestièreFinanciers<br /><ul><li>État de l’industrie et disponibilité de capitaux
  85. 85. Faible valeur des résidus forestiers</li></ul>Faible densité apparente<br />Haut taux d’humidité <br /><ul><li>Coût d’approvisionnement élevé
  86. 86. Investissements importants pour un entrepreneur</li></ul>Un contrat de 50 000 tma demande un investissement de plus de 2 millions $ en capitaux et un autre 2 millions en frais d’opération<br />Rétention ou création de 11 à 12 emplois<br />
  87. 87. Défis à l’utilisation de la biomasse forestièreTechnologiques<br /><ul><li>Arbres entiers</li></ul>Moins coûteux<br />Systèmes de récupération efficace à développer<br /><ul><li> Bois tronçonnés</li></ul>Bien développés en Europe<br />Manque d’équipement et d’expertise au Canada<br /><ul><li> Choix de l’équipement basé sur les besoins du client
  88. 88. Manque de méthodes éprouvées de tamisage et séparation pour l’homogénéisation du matériel
  89. 89. Technologies de conversion en développement</li></li></ul><li>Défis à l’utilisation de la biomasse forestièreTransport<br /><ul><li>La distance et la dispersion affectent grandement les coûts</li></ul>Difficulté à atteindre la charge maximale permise sauf pour des débris humides<br />
  90. 90. Défis à l’utilisation de la biomasse forestière Précision de l’approvisionnement<br /><ul><li> Beaucoup de biomasse mais nécessité d’établir des valeurs réalistes basées sur des contraintes biologiques, opérationnelles et techniques
  91. 91. Validation des modèles
  92. 92. Aucune données de disponible au niveau de la précision des estimés</li></li></ul><li>Défis à l’utilisation de la biomasse forestièreFertilité et rendements<br /><ul><li>Établissement de niveaux de récupération soutenables
  93. 93. Surtout pour l’ébranchage à la souche, les plantations de bois d’énergie et les jeunes peuplements
  94. 94. Impossible de tout récolté
  95. 95. Prescriptions et niveaux de récupération spécifiques au site
  96. 96. Comme les volumes requis ne sont pas encore importants, faire preuve de prudence</li></li></ul><li>Sommaire et opportunités<br />Les opportunités reliées aux bioproduits révolutionneront notre façon de voir et de gérer la forêt<br />Un nouveau réseau de produit provenant des opérations forestières <br />Redistribution des coûts fixes sur l’ensemble des produits<br />Diminution des coûts pour les produits traditionnels<br />Possibilité d’envisager la récolte de peuplements normalement laissés sur pied<br />Potentiel d’améliorer l’accès à plus de volumes de bois marchands<br />Améliorations sylvicoles pouvant conduire à une forêt de plus grande valeur<br />
  97. 97. Sommaire et opportunités<br />La récupération de biomasse soutiendra ou créera des emplois dans le milieu forestier<br />Base de nouveaux procédés industriels, d’une nouvelle industrie et une source d’opportunités pour une gamme de fournisseurs et de manufacturiers d’équipement<br />
  98. 98. Un regard vers le futurUn plus grand besoin de la biomasse forestière<br />D’une usine de pâte à une bioraffinerie forestière (Division Paprican)<br />Émissions<br />Énergie<br />Carburants<br />Résidus forestiers<br />Produits chimiques<br />Résidus d’usine<br />Pâte<br />Copeaux<br />Produits chimiques<br />Résidus solides<br />Effluents<br />
  99. 99. Questions?<br />

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