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La valorisation thermique de la
biomasse forestière

Paramètres-clés au développement harmonieux de
cette filière énergétique au Québec




Nicolas Laflamme, ing. f.
Chargé de programme en bioénergie
Sommaire de la présentation
     Présentation de l’Agence de l’efficacité énergétique

     L’Agence et le développement des filières des
     bioénergies

     Filière de la valorisation thermique de la biomasse
     forestière

     Paramètres-clés du développement de la filière

     Programmes de l’Agence en matière de bioénergies

     Conclusion




2
Présentation de l’Agence de
l’efficacité énergétique
L’Agence de l’efficacité énergétique
     Organisme créé en 1997 à la suite de l’adoption de la
     Loi sur l’Agence de l’efficacité énergétique

     Mission
      • Promouvoir l’efficacité énergétique et le développement
        de nouvelles technologies :
          pour toutes les formes d’énergie;

          dans tous les secteurs d’activité;

          au bénéfice de l’ensemble des régions du Québec.




4
L’Agence et le
développement des filières
des bioénergies
L’Agence et les bioénergies
     Intérêt de l’Agence face aux différentes filières des
     bioénergies
      • Biocombustibles

      • Biocarburants

      • Biogaz

     Analyse du cycle de vie (ACV) des filières des
     bioénergies
      • Revue exhaustive de la documentation mondiale

      • Développement par l’Agence d’un outil d’analyse et d’aide
        à la décision en matière d’ACV




6
Filière de la valorisation
thermique de la biomasse
forestière
Valorisation thermique de la biomasse forestière
     Facteurs de développement de cette filière au Québec
      • Croissance de la demande globale en énergie dans une
        perspective anticipée de la hausse du coût des
        combustibles fossiles à l’échelle mondiale

      • Préoccupation constante envers la réduction de la
        dépendance aux énergies fossiles et amélioration du bilan
        environnemental

      • Situation de crise qui prévaut dans le secteur forestier
        québécois

      • Valorisation thermique de la biomasse forestière comme
        une des filières les plus matures du secteur des
        bioénergies




8
Valorisation thermique de la biomasse forestière
     Secteurs d’application
      • Procédés de fabrication industrielle (eau chaude et
        vapeur)

      • Chauffage des bâtiments

      • Cogénération (chaleur et électricité)

     Scénario d'utilisation de la biomasse forestière d’ici
     2016 (MRNF, novembre 2008)
          6,4 millions de tma de biomasse forestière disponibles sur
          une base annuelle au Québec




9
Valorisation thermique de la biomasse forestière
      Scénario d'utilisation de la biomasse forestière d’ici
      2016 (MRNF, novembre 2008)
           828 771 tma pour 6,6 % des 6,4 millions de tma valorisés à
           des fins thermiques
             • Chauffage industriel : 230 000 tma

             • Cogénération : 170 000 tma (valorisation thermique)

             • Chauffage institutionnel et commercial : 428 571 tma

             • TOTAL : 11 429 TJ




10
Valorisation thermique de la biomasse forestière
           Chaîne de valeur

                               ACCEPTABILITÉ SOCIAL
          STRUCTURE
     D’APPROVISIONNEMENT            TECHNOLOGIES
                                                           COMMERCIALISATION
              ET                         DE
                                                                 DES                   MARCHÉ
       CONDITIONNEMENT             TRANSFORMATION
                                                             BIOÉNERGIES
             DE LA                   (COMBUSTION)
           BIOMASSE

                  FINANCEMENT D’UNE FILIÈRE NAISSANTE

- Mode de récolte ($)   - Efficacité énergétique   - Réseau de distribution - Transformation du marché
- Répercussions         - Émissions polluantes    - Définition d’un        - Recherche d’un service
  écologiques           - Adaptation des biomasses « modèle d’affaires »     énergétique « commodité »
  (biodiversité; sol)     diverses                - Financement d’une      - Soutien à l’implantation d’une
- Disponibilité         - Développement d’une       nouvelle filière         filière naissante
 (long terme)             expertise québécoise
- Normalisation des
 biocombustibles




11
Paramètres-clés du
développement de la filière
de la valorisation
thermique de la biomasse
forestière
Paramètres-clés du développement de la filière
      L’acceptabilité sociale, une question incontournable…
       • En matière énergétique, le gouvernement du Québec,
         dans sa Stratégie énergétique 2006-2015, a clairement
         indiqué son intention de développer la filière de la
         valorisation thermique de la biomasse forestière au
         Québec.

       • Il est primordial de bien camper le débat social sur le
         développement accéléré de cette nouvelle filière
         énergétique dans un contexte d’autonomie et de
         diversification énergétique, de développement
         économique et environnemental.




13
Paramètres-clés du développement de la filière
      L’acceptabilité sociale, une question incontournable…
       • Les incidences environnementales globales, dont celles en
         matière de santé public, doivent être analysées afin de
         moduler, le cas échéant, les exigences du projet de
         règlement sur l’assainissement de l’atmosphère,
         actuellement en préparation au Québec.

       • Sans acceptabilité sociale, il ne peut y avoir de
         développement accéléré et harmonieux de la filière de la
         valorisation thermique de la biomasse forestière.




14
Paramètres-clés du développement de la filière
      Chaîne de valeur
       • Méthode de récupération, de transport et de
         conditionnement de la biomasse forestière
           Scénario dominant de récupération
             • Déchiquetage des résidus au bord du chemin

              Récolte des résidus     Transport par porteur   Déchiqueteuse en
              bordure de route

             • Déchiquetage sur le site

              Récolte et déchiqueteuse des résidus sur le parterre de coupe
              Transport par porteur en bordure de route      Transbordement
              dans des conteneurs ou semi-remorque

             • Compactage et transport en fagots

              Récolte et compactage des résidus sur un porteur forestier
              Les fagots transportés par porteur et empilés au bord du chemin
              Transport par camion auto-chargeur vers centre de
              conditionnement      déchiquetage des fagots


15
Paramètres-clés du développement de la filière
      Chaîne de valeur
       • Méthode de récupération, de transport et de
         conditionnement de la biomasse forestière
           Conditionnement
             • Entreposage de la biomasse avant le déchiquetage préférable à
               l’entreposage à long terme des copeaux (perte de la capacité
               calorifique)

             • Entreposage sous bâche respirante en bordure de route

             • D’un point de vue opérationnel, la méthode de conditionnement et
               d’entreposage des biomasse doit tenir compte :

                  des critères des équipements de combustion du client
                  (granulométrie et % d’humidité);

                  du modèle d’affaires de l’entreprise de service énergétique.




16
Paramètres-clés du développement de la filière
      Disponibilité théorique et réelle de la biomasse
       • Étude approvisionnement détaillée par projet à l’échelle
         régionale

       • Contrats d’approvisionnement avec des partenaires
         crédibles

      Normalisation des biocombustibles
       • Pratique encore marginale

       • Besoin d’une pratique standardisée selon des normes
         reconnues




17
Paramètres-clés du développement de la filière
      Normalisation des biocombustibles solides pour le
      chauffage
       • Amélioration globale de l’efficacité énergétique en fonction
         du design des équipements de combustion et des
         combustibles utilisés

       • Diminution des répercussions environnementales en
         matière d’émission de particules fines et de polluants
         atmosphériques (COV, HAP, etc.)

       • Développement d’un modèle d’affaires stable, fiable et
         concurrentiel dans un environnement de services
         énergétiques intégrés « commodité »




18
Paramètres-clés du développement de la filière
      Principales caractéristiques de la biomasse dans une
      perspective de normalisation
       • Origine de la biomasse (forestière, résiduelle adjuvantée
         ou non adjuvantée)

       • Paramètres dits « normatifs »
           Granulométrie

           Taux d’humidité

           Taux de cendre

       • Paramètres dits « informatifs »
           Quantité d’énergie par unité de masse (kJ/kg)

           Taux de chlore




19
Paramètres-clés du développement de la filière
        Granulométrie
           • Le choix de la granulométrie de la biomasse doit s’établir
             en fonction du type d’installation de combustion.

        TYPE D’INSTALLATION         PUISSANCE               COMBUSTIBLES

                                                        Humidité de 10 % à 25 %
     CHAUDIÈRE À GRILLES PLANES    15 kW à 800 kW
                                                     Granulométrie : 3 cm grand côté

                                                        Humidité de 25 % à 50 %
     CHAUDIÈRE À GRILLES MOBILES   120 kW à 25 MW
                                                      Granulométrie : 10 cm à 30 cm

                                                        Humidité de 40 % à 65 %
         CHAUDIÈRE À GRILLES        2 MW à 25 MW
                                                        Écorces, bois très humide
             ROTATIVES


                                                         Humidité jusqu’à 65 %
      CHAUDIÈRE À LIT FLUIDISÉ     20 MW à 600 MW         Granulométrie fine




20
Paramètres-clés du développement de la filière
      Humidité
       • Le taux d’humidité du combustible représente un facteur
         déterminant du rendement thermique du système mais
         aussi de ses rejets dans l’atmosphère.

      Facteurs influençant le taux d’humidité
       • Essence de bois

       • Grosseur du bois (volume aubier/volume total)

       • Période d’exploitation

       • Condition de stockage avant et après la mise en plaquette
         (sous abri ou à l’air libre)

       • Mode de séchage (air libre ou séchoir)




21
Paramètres-clés du développement de la filière
      Taux de cendre
       • La cendre est un sous-produit de la combustion qu’il faut
         stocker, valoriser ou éliminer.

       • Les cendres non exogènes sont générées par les matières
         constitutives de la biomasse.

       • Les cendres exogènes sont générées par les impuretés
         acheminées avec la biomasse (non exogènes).

       • La détermination du taux de cendre généré par un
         biocombustible est essentielle à la détermination du
         pouvoir calorifique inférieur (PCI).




22
Paramètres-clés du développement de la filière
      Quantité de chaleur fournie
       • Pouvoir calorifique
           Quantité d’énergie dégagée par un corps lors de sa
           combustion complète (CEN/TS 14588)

       • Pouvoir calorifique inférieur (PCI) de la biomasse
           Chaleur maximale qui pourra être produite dans une
           chaudière classique
             • S’exprime en kWh ou en joule

             • Varie peu selon les essences forestière (feuillus : 18 à 19 MJ/kg,
               résineux : 20 MJ/kg)

             • Dépend principalement de l’humidité du combustible

             • Déterminé à partir d’échantillonnage de taux d’humidité des
               combustibles




23
Paramètres-clés du développement de la filière
      Chauffage à la biomasse et pollution atmosphérique
       • La normalisation des biocombustibles est un élément
         fondamental pour la fiabilité et l’efficacité des systèmes
         de chauffage, ce qui a un effet direct sur les émissions de
         plusieurs polluants.




24
Paramètres-clés du développement de la filière
      Commercialisation des bioénergies
       • Définition d’un modèle d’affaires adapté à la clientèle
           Recherche d’un service énergétique concurrentiel et fiable en
           substitution des carburants fossiles

       • Mise en place d’un réseau de distribution

       • Besoin d’infrastructures d’importance (p. ex. : mise en
         place d’une flotte de camions adaptés au besoin)

      Financement d’une nouvelle filière énergétique
       • Défi pour les nouveaux joueurs en production, notamment
         en matière d’immobilisation et de commercialisation d’un
         nouveau service énergétique comme la biomasse




25
Paramètres-clés du développement de la filière
      Développement du marché
       • S’inscrit dans une dynamique de transformation du
         marché énergétique au Québec
           Diversification du portefeuille énergétique

       • Différentes clientèles
           Recherche d’un service énergétique concurrentiel et fiable en
           substitution des carburants fossiles

       • Besoins de soutien financier à l’implantation des nouveaux
         clients dans une filière naissante comme la valorisation
         énergétique de la biomasse




26
Programmes de l’Agence
en matière de bioénergies
Programmes de l’Agence en matière de
     bioénergies

      Programme de démonstration des technologies vertes
      visant la réduction des émissions de gaz à effet de
      serre - Technoclimat*

      Programme d’aide à l’innovation en énergie (PAIE)

      Programme d’aide à l’utilisation de la biomasse
      forestière pour le chauffage (pilote)*

      Programme de réduction de consommation de mazout
      lourd*

      Programme d’appui au secteur manufacturier*




                                   *
28
Programme d’aide à
l’utilisation de la biomasse
forestière pour le chauffage
Objectifs
      Favoriser le développement d’une filière énergétique
      propre à la biomasse forestière

      Remplacer de façon durable les combustibles fossiles
       • À l’exception du mazout lourd

      Diminuer les émissions de GES




30
Clientèle admissible
      Gestionnaires d’établissements institutionnels
      appartenant aux pouvoirs publics

      Propriétaires de bâtiments à vocation commerciale ou
      religieuse

      Gestionnaires de réseaux de chaleur
       • Réseaux de chaleur fournissant obligatoirement la
         majorité (50 % et plus) de l’énergie produite pour des
         institutions, des commerces ou des bâtiments religieux




31
Budget et cible
      Budget
       • Enveloppe globale de 10 M$, jusqu’au 31 mars 2012

      Cible
       • Réduction des émissions de GES de 200 000 tonnes de
         CO2 équivalent (CO2e) sur une période de 10 ans




32
Projet admissibles

      Réception des propositions de projets admissibles
       • En tout temps, selon le principe «premier arrivé, premier
         servi»

      Exemples de projets admissibles
       • Étude de faisabilité et d’approvisionnement dans une
         école secondaire consommant du mazout léger et de
         l’électricité pour se chauffer et désirant convertir son
         système de chauffage à la biomasse forestière résiduelle

       • Implantation d’un réseau de chaleur à la biomasse
         forestière desservant des bâtiments admissibles pour plus
         de 50 % de l’énergie produite




33
Aide financière
        Le moindre des montant suivants :
             Volet analyse                          Volet implantation
                                          Montant pour ramener la PRI à quatre
 75 % des coûts
                                          ans
 25 000 $ par site pour les études de
                                          50 % des coûts
 faisabilité
 25 000 $ par site pour les études
                                          500 000 $ par projet
 d’approvisionnement
                                          Montant original demandé par le
                                          requérant


               Contribution minimale du requérant de 25 % des coûts si
               obtention d’autres sources d’aide financière

               Propositions de projets acceptées en tout temps selon le
               principe du « premier arrivé, premier servi »




34
Volet analyse
      Description de l’étude de faisabilité
       • 1. Introduction
            Identifier le principal problème d’efficacité énergétique dans les
            installations.
            Expliquer comment il sera traité par l’analyse proposée, en précisant la
            méthode utilisée.

       • 2. Contexte
            Donner une description détaillée des installations et de l’endroit où
            elles sont situées.
            Préciser le contexte énergétique du site, la production/unité de service,
            le type et la capacité de production et les services publics desservant
            le site.

       • 3. Buts et objectifs
            Décrire le but de l’analyse et ses aspects précis.
            Les objectifs de l’analyse doivent être opérationnels et mesurables et
            doivent provenir directement des buts.




35
Volet analyse
      Description de l’étude de faisabilité
       • 4. Portée de l’analyse
            Identifier les activités de l’analyse et la description des tâches à
            accomplir dans chaque activité.
            Chacune des activités doit comprendre un résultat mesurable
            aboutissant à une conclusion.
            Identifier les tâches exécutées par le consultant et celles exécutées par
            le requérant.
       • 5. Documents à produire
            Donner une description des documents produits.
              • Rapport d’analyse
              • Diagrammes de procédés
              • Modèle de simulation
              • Rapports
              • Calculs détaillés

       • 6. Échéancier de l’analyse
            Donner les dates de début et de fin de l’analyse ainsi que les points de
            repère mesurables.




36
Volet analyse
      Description de l’étude de faisabilité
       • 7. Budget
            Identifier la quantité de travail fourni et les coûts associés à l’analyse.
              • Les frais de déplacement, y compris les frais de subsistance, devront être
                précisés.

       • 8. Expérience
            Identifier les personnes qui travailleront à l’analyse.
            Décrire leur expertise démontrant leur capacité à exécuter le travail.




37
Volet analyse
      Description de l’étude d’approvisionnement
       • 1. Introduction
            Présenter globalement le contexte en regard de la disponibilité et de
            l’utilisation de la biomasse forestière résiduelle à l’échelle locale et
            régionale (structure de l’industrie forestière).

       • 2. Objectifs de l’analyse
            Présenter les objectifs poursuivis par l’étude d’approvisionnement en
            biomasse forestière résiduelle en lien avec le projet potentiel de
            chaufferie.

       • 3. Biomasse forestière résiduelle
            Dresser un portrait de la disponibilité des différentes sources de
            biomasse forestière résiduelle à l’échelle locale et régionale en forêt
            public et privée (bois rond, biomasse résiduelle provenant de la récolte
            et des travaux sylvicole en forêt, etc.).
              • Ne pas considérer les produits conjoints de la transformation du bois (sciures,
                rabotures et écorces).




38
Volet analyse
      Description de l’étude d’approvisionnement
       • 4. Scénario d’approvisionnement
           Présenter les caractéristiques recherchées des combustibles bois
           énergie.
             • Type de granules

             • Granulométrie

             • Taux d’humidité

           Présenter les différents scénarios d’approvisionnement possibles.
             • Localisation de la biomasse forestière résiduelle

             • Transport

             • Conditionnement

             • Entreposage

             • Coût du combustible

             • Fournisseurs potentiels




39
Volet implantation
      Conditions d’admissibilité d’un projet
       • Avoir pour objet la mise en oeuvre de mesures de
         remplacement de combustibles fossiles utilisés
         directement dans la production de chaleur pour les
         besoins d’un ou de plusieurs bâtiments par de la biomasse
         forestière résiduelle.

       • Avoir fait l’objet d’une recommandation écrite signée par
         un membre en règle d’une corporation professionnelle
         d’ingénieurs.

       • Obtenir auprès du ministère des Ressources naturelles et
         de la Faune (MRNF), secteur Forêt Québec, un avis de
         pertinence positif portant sur les hypothèses
         d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle
         proposées par le requérant.




40
Volet implantation
      Projets non admissibles
       • Projets ayant une PRI inférieure à quatre années ou supérieure à
         la durée de vie de la mesure implantée.

       • Projets proposant des équipements avec une efficacité inférieure
         aux normes prescrites dans l’industrie ou généralement
         reconnues.

       • Projets ne pouvant obtenir un avis de pertinence positif portant
         sur les hypothèses d’approvisionnement en biomasse forestière
         résiduelle de la part du MRNF.

       • Projets ne nécessitant pas d’investissement en capital ou
         impliquant de façon permanente la cessation des activités d’un
         site.

       • Projets pouvant présenter un impact négatif sur la santé, la
         sécurité ou l’environnement.




41
Volet implantation
      Norme ISO 14064
       • Projets proposés dans le cadre du présent programme
         considérés comme des projets de réduction des émissions
         de GES
       • Programme de l’Agence inspiréde la norme internationale
         ISO 14064-2, spécifiant les lignes directrices d’un projet
         de réduction des émissions de GES
           Établissement d’un processus simplifié de planification et de
           mise en oeuvre du projet




42
Admissibilité des coûts
      Coûts admissibles
       • Coûts d’achat des équipements, incluant les équipements
         de mesurage
       • Coûts des travaux réalisés par le personnel du client,
         jusqu’à concurrence d’un plafond préalablement approuvé
         à l’étape de la proposition
       • Coûts d’ingénierie, d’installation et de mise en fonction
         des équipements, lorsque réalisées par une tierce partie
       • Coûts de mesurage, de quantification et de vérification
         réalisés avant et après l’implantation
      Coûts non admissibles
       • Pertes de production, rebuts et autres pertes
         occasionnées par des activités liées à l'analyse ou à
         l'implantation
       • Coûts des travaux d'ingénierie réalisés avant la date
         d’acceptation du projet par l’Agence



43
Programme de réduction
de consommation de
mazout lourd
Objectif, clientèle et budget
        Objectif
           • Réduire les émissions de GES de 1 000 000 tonnes
             annuellement d'ici 2012
                  Diminution de la consommation de mazout lourd de l’ordre de
                  510 millions de litres par année

        Clientèle admissible
           • Toute personne morale consommant du mazout lourd* et
             ayant un établissement au Québec

        Budget
           • Enveloppe globale de 150 M$ répartie sur cinq ans




     * Comprend le mazout lourd (n° 4, 5 et 6), le
     charbon, le coke utilisé comme combustible et le
45   coke de pétrole.
Composante B - Conversion vers la biomasse
      Objectif
       • Réduire de façon durable la consommation de mazout
         lourd par une conversion vers la biomasse forestière
         résiduelle
           Inclut tout arbre ou portion d’arbre n’étant pas utilisé ou ne
           faisant pas partie de la possibilité forestière

           Inclut les boues et les liqueurs de papetières ainsi que les bois
           de démolition et de récupération

           Exclut les sciures, les rabotures et les écorces




46
Composante B - Conversion vers la biomasse
      Aide financière offerte
       • Le moindre des montant suivants :

            Volet analyse                    Volet implantation
     50 % des coûts (faisabilité et
                                      Montant pour ramener la PRI à un an
         approvisionnement)
              50 K$ / site                      75 % des coûts

         Analyse d’intégration                  5 M$ par projet
                                          40 $ / tCO2éq. sur la période
                                       d’engagement (maximum 10 ans)


       • Contribution minimale du requérant de 25 % des coûts si
         obtention d’autres sources d’aide financière




47
Exemple de projet en bioénergies
      Énergie Matane inc. et Emballages Smurfit-Stone
      Canada
       • Implantation de deux chaudières à la biomasse
           Réduction de la consommation de mazout lourd par l’usine de
           Smurfit-Stone de Matane et les systèmes afférents à son
           fonctionnement, dont le système de manutention de la
           biomasse

       • Aide financière octroyée
           5 M$




48
Conclusion
Conclusion
      Valorisation thermique de la biomasse forestière
       • Bon potentiel de développement au Québec,
         principalement en matière de substitution des carburants
         fossiles
           Marchés industriel, institutionnel, commercial et résidentiel

      Filière naissante
       • Besoin de structuration et d’amélioration de la chaîne de
         valeur
           Développement d’une structure d’approvisionnement
           compétitive, étendue et stable dans le temps

           Besoin de mettre en place un mécanisme de normalisation
           des biocombustibles crédible, opérationnel et adapté au
           besoin du Québec




50
Conclusion
          Besoin d’appuyer les équipementiers actifs en matière de
          technologies de combustion afin de répondre aux exigences
          des clients et du gouvernement québécois au chapitre de
          l’efficacité énergétique et des répercussions
          environnementales
           • Programme PAIE et Technoclimat de l’Agence

          Besoin de développer des mécanismes de communication
          crédibles et transparents avec la population qui s’appuie sur
          des outils adaptés, comme l’analyses de cycle de vie « ACV »
           • Développement d’outils en matière d’ACV à l’Agence




51
Conclusion
       • Besoin d’appuyer la clientèle en matière d’adoption de
         nouvelles technologies énergétiques
           Programme de réduction de consommation de mazout lourd
           et Programme d’aide à l’utilisation de la biomasse forestière
           pour le chauffage de l’Agence




52
Renseignements supplémentaires
     Direction générale des secteurs de l’innovation
     technologique, du transport et du développement de
     l’industrie
     Agence de l'efficacité énergétique
     5700, 4e Avenue Ouest, RC
     Québec (Québec) G1H 6R1

     Téléphone : 418 627-6379
     Sans frais : 1 877 727-6655
     Télécopieur : 418 643-5828
     Site Internet : www.aee.gouv.qc.ca
     Courriel : nicolas.laflamme@aee.gouv.qc.ca




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La valorisation thermique de la biomasse forestiere

  • 1. La valorisation thermique de la biomasse forestière Paramètres-clés au développement harmonieux de cette filière énergétique au Québec Nicolas Laflamme, ing. f. Chargé de programme en bioénergie
  • 2. Sommaire de la présentation Présentation de l’Agence de l’efficacité énergétique L’Agence et le développement des filières des bioénergies Filière de la valorisation thermique de la biomasse forestière Paramètres-clés du développement de la filière Programmes de l’Agence en matière de bioénergies Conclusion 2
  • 3. Présentation de l’Agence de l’efficacité énergétique
  • 4. L’Agence de l’efficacité énergétique Organisme créé en 1997 à la suite de l’adoption de la Loi sur l’Agence de l’efficacité énergétique Mission • Promouvoir l’efficacité énergétique et le développement de nouvelles technologies : pour toutes les formes d’énergie; dans tous les secteurs d’activité; au bénéfice de l’ensemble des régions du Québec. 4
  • 5. L’Agence et le développement des filières des bioénergies
  • 6. L’Agence et les bioénergies Intérêt de l’Agence face aux différentes filières des bioénergies • Biocombustibles • Biocarburants • Biogaz Analyse du cycle de vie (ACV) des filières des bioénergies • Revue exhaustive de la documentation mondiale • Développement par l’Agence d’un outil d’analyse et d’aide à la décision en matière d’ACV 6
  • 7. Filière de la valorisation thermique de la biomasse forestière
  • 8. Valorisation thermique de la biomasse forestière Facteurs de développement de cette filière au Québec • Croissance de la demande globale en énergie dans une perspective anticipée de la hausse du coût des combustibles fossiles à l’échelle mondiale • Préoccupation constante envers la réduction de la dépendance aux énergies fossiles et amélioration du bilan environnemental • Situation de crise qui prévaut dans le secteur forestier québécois • Valorisation thermique de la biomasse forestière comme une des filières les plus matures du secteur des bioénergies 8
  • 9. Valorisation thermique de la biomasse forestière Secteurs d’application • Procédés de fabrication industrielle (eau chaude et vapeur) • Chauffage des bâtiments • Cogénération (chaleur et électricité) Scénario d'utilisation de la biomasse forestière d’ici 2016 (MRNF, novembre 2008) 6,4 millions de tma de biomasse forestière disponibles sur une base annuelle au Québec 9
  • 10. Valorisation thermique de la biomasse forestière Scénario d'utilisation de la biomasse forestière d’ici 2016 (MRNF, novembre 2008) 828 771 tma pour 6,6 % des 6,4 millions de tma valorisés à des fins thermiques • Chauffage industriel : 230 000 tma • Cogénération : 170 000 tma (valorisation thermique) • Chauffage institutionnel et commercial : 428 571 tma • TOTAL : 11 429 TJ 10
  • 11. Valorisation thermique de la biomasse forestière Chaîne de valeur ACCEPTABILITÉ SOCIAL STRUCTURE D’APPROVISIONNEMENT TECHNOLOGIES COMMERCIALISATION ET DE DES MARCHÉ CONDITIONNEMENT TRANSFORMATION BIOÉNERGIES DE LA (COMBUSTION) BIOMASSE FINANCEMENT D’UNE FILIÈRE NAISSANTE - Mode de récolte ($) - Efficacité énergétique - Réseau de distribution - Transformation du marché - Répercussions - Émissions polluantes - Définition d’un - Recherche d’un service écologiques - Adaptation des biomasses « modèle d’affaires » énergétique « commodité » (biodiversité; sol) diverses - Financement d’une - Soutien à l’implantation d’une - Disponibilité - Développement d’une nouvelle filière filière naissante (long terme) expertise québécoise - Normalisation des biocombustibles 11
  • 12. Paramètres-clés du développement de la filière de la valorisation thermique de la biomasse forestière
  • 13. Paramètres-clés du développement de la filière L’acceptabilité sociale, une question incontournable… • En matière énergétique, le gouvernement du Québec, dans sa Stratégie énergétique 2006-2015, a clairement indiqué son intention de développer la filière de la valorisation thermique de la biomasse forestière au Québec. • Il est primordial de bien camper le débat social sur le développement accéléré de cette nouvelle filière énergétique dans un contexte d’autonomie et de diversification énergétique, de développement économique et environnemental. 13
  • 14. Paramètres-clés du développement de la filière L’acceptabilité sociale, une question incontournable… • Les incidences environnementales globales, dont celles en matière de santé public, doivent être analysées afin de moduler, le cas échéant, les exigences du projet de règlement sur l’assainissement de l’atmosphère, actuellement en préparation au Québec. • Sans acceptabilité sociale, il ne peut y avoir de développement accéléré et harmonieux de la filière de la valorisation thermique de la biomasse forestière. 14
  • 15. Paramètres-clés du développement de la filière Chaîne de valeur • Méthode de récupération, de transport et de conditionnement de la biomasse forestière Scénario dominant de récupération • Déchiquetage des résidus au bord du chemin Récolte des résidus Transport par porteur Déchiqueteuse en bordure de route • Déchiquetage sur le site Récolte et déchiqueteuse des résidus sur le parterre de coupe Transport par porteur en bordure de route Transbordement dans des conteneurs ou semi-remorque • Compactage et transport en fagots Récolte et compactage des résidus sur un porteur forestier Les fagots transportés par porteur et empilés au bord du chemin Transport par camion auto-chargeur vers centre de conditionnement déchiquetage des fagots 15
  • 16. Paramètres-clés du développement de la filière Chaîne de valeur • Méthode de récupération, de transport et de conditionnement de la biomasse forestière Conditionnement • Entreposage de la biomasse avant le déchiquetage préférable à l’entreposage à long terme des copeaux (perte de la capacité calorifique) • Entreposage sous bâche respirante en bordure de route • D’un point de vue opérationnel, la méthode de conditionnement et d’entreposage des biomasse doit tenir compte : des critères des équipements de combustion du client (granulométrie et % d’humidité); du modèle d’affaires de l’entreprise de service énergétique. 16
  • 17. Paramètres-clés du développement de la filière Disponibilité théorique et réelle de la biomasse • Étude approvisionnement détaillée par projet à l’échelle régionale • Contrats d’approvisionnement avec des partenaires crédibles Normalisation des biocombustibles • Pratique encore marginale • Besoin d’une pratique standardisée selon des normes reconnues 17
  • 18. Paramètres-clés du développement de la filière Normalisation des biocombustibles solides pour le chauffage • Amélioration globale de l’efficacité énergétique en fonction du design des équipements de combustion et des combustibles utilisés • Diminution des répercussions environnementales en matière d’émission de particules fines et de polluants atmosphériques (COV, HAP, etc.) • Développement d’un modèle d’affaires stable, fiable et concurrentiel dans un environnement de services énergétiques intégrés « commodité » 18
  • 19. Paramètres-clés du développement de la filière Principales caractéristiques de la biomasse dans une perspective de normalisation • Origine de la biomasse (forestière, résiduelle adjuvantée ou non adjuvantée) • Paramètres dits « normatifs » Granulométrie Taux d’humidité Taux de cendre • Paramètres dits « informatifs » Quantité d’énergie par unité de masse (kJ/kg) Taux de chlore 19
  • 20. Paramètres-clés du développement de la filière Granulométrie • Le choix de la granulométrie de la biomasse doit s’établir en fonction du type d’installation de combustion. TYPE D’INSTALLATION PUISSANCE COMBUSTIBLES Humidité de 10 % à 25 % CHAUDIÈRE À GRILLES PLANES 15 kW à 800 kW Granulométrie : 3 cm grand côté Humidité de 25 % à 50 % CHAUDIÈRE À GRILLES MOBILES 120 kW à 25 MW Granulométrie : 10 cm à 30 cm Humidité de 40 % à 65 % CHAUDIÈRE À GRILLES 2 MW à 25 MW Écorces, bois très humide ROTATIVES Humidité jusqu’à 65 % CHAUDIÈRE À LIT FLUIDISÉ 20 MW à 600 MW Granulométrie fine 20
  • 21. Paramètres-clés du développement de la filière Humidité • Le taux d’humidité du combustible représente un facteur déterminant du rendement thermique du système mais aussi de ses rejets dans l’atmosphère. Facteurs influençant le taux d’humidité • Essence de bois • Grosseur du bois (volume aubier/volume total) • Période d’exploitation • Condition de stockage avant et après la mise en plaquette (sous abri ou à l’air libre) • Mode de séchage (air libre ou séchoir) 21
  • 22. Paramètres-clés du développement de la filière Taux de cendre • La cendre est un sous-produit de la combustion qu’il faut stocker, valoriser ou éliminer. • Les cendres non exogènes sont générées par les matières constitutives de la biomasse. • Les cendres exogènes sont générées par les impuretés acheminées avec la biomasse (non exogènes). • La détermination du taux de cendre généré par un biocombustible est essentielle à la détermination du pouvoir calorifique inférieur (PCI). 22
  • 23. Paramètres-clés du développement de la filière Quantité de chaleur fournie • Pouvoir calorifique Quantité d’énergie dégagée par un corps lors de sa combustion complète (CEN/TS 14588) • Pouvoir calorifique inférieur (PCI) de la biomasse Chaleur maximale qui pourra être produite dans une chaudière classique • S’exprime en kWh ou en joule • Varie peu selon les essences forestière (feuillus : 18 à 19 MJ/kg, résineux : 20 MJ/kg) • Dépend principalement de l’humidité du combustible • Déterminé à partir d’échantillonnage de taux d’humidité des combustibles 23
  • 24. Paramètres-clés du développement de la filière Chauffage à la biomasse et pollution atmosphérique • La normalisation des biocombustibles est un élément fondamental pour la fiabilité et l’efficacité des systèmes de chauffage, ce qui a un effet direct sur les émissions de plusieurs polluants. 24
  • 25. Paramètres-clés du développement de la filière Commercialisation des bioénergies • Définition d’un modèle d’affaires adapté à la clientèle Recherche d’un service énergétique concurrentiel et fiable en substitution des carburants fossiles • Mise en place d’un réseau de distribution • Besoin d’infrastructures d’importance (p. ex. : mise en place d’une flotte de camions adaptés au besoin) Financement d’une nouvelle filière énergétique • Défi pour les nouveaux joueurs en production, notamment en matière d’immobilisation et de commercialisation d’un nouveau service énergétique comme la biomasse 25
  • 26. Paramètres-clés du développement de la filière Développement du marché • S’inscrit dans une dynamique de transformation du marché énergétique au Québec Diversification du portefeuille énergétique • Différentes clientèles Recherche d’un service énergétique concurrentiel et fiable en substitution des carburants fossiles • Besoins de soutien financier à l’implantation des nouveaux clients dans une filière naissante comme la valorisation énergétique de la biomasse 26
  • 27. Programmes de l’Agence en matière de bioénergies
  • 28. Programmes de l’Agence en matière de bioénergies Programme de démonstration des technologies vertes visant la réduction des émissions de gaz à effet de serre - Technoclimat* Programme d’aide à l’innovation en énergie (PAIE) Programme d’aide à l’utilisation de la biomasse forestière pour le chauffage (pilote)* Programme de réduction de consommation de mazout lourd* Programme d’appui au secteur manufacturier* * 28
  • 29. Programme d’aide à l’utilisation de la biomasse forestière pour le chauffage
  • 30. Objectifs Favoriser le développement d’une filière énergétique propre à la biomasse forestière Remplacer de façon durable les combustibles fossiles • À l’exception du mazout lourd Diminuer les émissions de GES 30
  • 31. Clientèle admissible Gestionnaires d’établissements institutionnels appartenant aux pouvoirs publics Propriétaires de bâtiments à vocation commerciale ou religieuse Gestionnaires de réseaux de chaleur • Réseaux de chaleur fournissant obligatoirement la majorité (50 % et plus) de l’énergie produite pour des institutions, des commerces ou des bâtiments religieux 31
  • 32. Budget et cible Budget • Enveloppe globale de 10 M$, jusqu’au 31 mars 2012 Cible • Réduction des émissions de GES de 200 000 tonnes de CO2 équivalent (CO2e) sur une période de 10 ans 32
  • 33. Projet admissibles Réception des propositions de projets admissibles • En tout temps, selon le principe «premier arrivé, premier servi» Exemples de projets admissibles • Étude de faisabilité et d’approvisionnement dans une école secondaire consommant du mazout léger et de l’électricité pour se chauffer et désirant convertir son système de chauffage à la biomasse forestière résiduelle • Implantation d’un réseau de chaleur à la biomasse forestière desservant des bâtiments admissibles pour plus de 50 % de l’énergie produite 33
  • 34. Aide financière Le moindre des montant suivants : Volet analyse Volet implantation Montant pour ramener la PRI à quatre 75 % des coûts ans 25 000 $ par site pour les études de 50 % des coûts faisabilité 25 000 $ par site pour les études 500 000 $ par projet d’approvisionnement Montant original demandé par le requérant Contribution minimale du requérant de 25 % des coûts si obtention d’autres sources d’aide financière Propositions de projets acceptées en tout temps selon le principe du « premier arrivé, premier servi » 34
  • 35. Volet analyse Description de l’étude de faisabilité • 1. Introduction Identifier le principal problème d’efficacité énergétique dans les installations. Expliquer comment il sera traité par l’analyse proposée, en précisant la méthode utilisée. • 2. Contexte Donner une description détaillée des installations et de l’endroit où elles sont situées. Préciser le contexte énergétique du site, la production/unité de service, le type et la capacité de production et les services publics desservant le site. • 3. Buts et objectifs Décrire le but de l’analyse et ses aspects précis. Les objectifs de l’analyse doivent être opérationnels et mesurables et doivent provenir directement des buts. 35
  • 36. Volet analyse Description de l’étude de faisabilité • 4. Portée de l’analyse Identifier les activités de l’analyse et la description des tâches à accomplir dans chaque activité. Chacune des activités doit comprendre un résultat mesurable aboutissant à une conclusion. Identifier les tâches exécutées par le consultant et celles exécutées par le requérant. • 5. Documents à produire Donner une description des documents produits. • Rapport d’analyse • Diagrammes de procédés • Modèle de simulation • Rapports • Calculs détaillés • 6. Échéancier de l’analyse Donner les dates de début et de fin de l’analyse ainsi que les points de repère mesurables. 36
  • 37. Volet analyse Description de l’étude de faisabilité • 7. Budget Identifier la quantité de travail fourni et les coûts associés à l’analyse. • Les frais de déplacement, y compris les frais de subsistance, devront être précisés. • 8. Expérience Identifier les personnes qui travailleront à l’analyse. Décrire leur expertise démontrant leur capacité à exécuter le travail. 37
  • 38. Volet analyse Description de l’étude d’approvisionnement • 1. Introduction Présenter globalement le contexte en regard de la disponibilité et de l’utilisation de la biomasse forestière résiduelle à l’échelle locale et régionale (structure de l’industrie forestière). • 2. Objectifs de l’analyse Présenter les objectifs poursuivis par l’étude d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle en lien avec le projet potentiel de chaufferie. • 3. Biomasse forestière résiduelle Dresser un portrait de la disponibilité des différentes sources de biomasse forestière résiduelle à l’échelle locale et régionale en forêt public et privée (bois rond, biomasse résiduelle provenant de la récolte et des travaux sylvicole en forêt, etc.). • Ne pas considérer les produits conjoints de la transformation du bois (sciures, rabotures et écorces). 38
  • 39. Volet analyse Description de l’étude d’approvisionnement • 4. Scénario d’approvisionnement Présenter les caractéristiques recherchées des combustibles bois énergie. • Type de granules • Granulométrie • Taux d’humidité Présenter les différents scénarios d’approvisionnement possibles. • Localisation de la biomasse forestière résiduelle • Transport • Conditionnement • Entreposage • Coût du combustible • Fournisseurs potentiels 39
  • 40. Volet implantation Conditions d’admissibilité d’un projet • Avoir pour objet la mise en oeuvre de mesures de remplacement de combustibles fossiles utilisés directement dans la production de chaleur pour les besoins d’un ou de plusieurs bâtiments par de la biomasse forestière résiduelle. • Avoir fait l’objet d’une recommandation écrite signée par un membre en règle d’une corporation professionnelle d’ingénieurs. • Obtenir auprès du ministère des Ressources naturelles et de la Faune (MRNF), secteur Forêt Québec, un avis de pertinence positif portant sur les hypothèses d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle proposées par le requérant. 40
  • 41. Volet implantation Projets non admissibles • Projets ayant une PRI inférieure à quatre années ou supérieure à la durée de vie de la mesure implantée. • Projets proposant des équipements avec une efficacité inférieure aux normes prescrites dans l’industrie ou généralement reconnues. • Projets ne pouvant obtenir un avis de pertinence positif portant sur les hypothèses d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle de la part du MRNF. • Projets ne nécessitant pas d’investissement en capital ou impliquant de façon permanente la cessation des activités d’un site. • Projets pouvant présenter un impact négatif sur la santé, la sécurité ou l’environnement. 41
  • 42. Volet implantation Norme ISO 14064 • Projets proposés dans le cadre du présent programme considérés comme des projets de réduction des émissions de GES • Programme de l’Agence inspiréde la norme internationale ISO 14064-2, spécifiant les lignes directrices d’un projet de réduction des émissions de GES Établissement d’un processus simplifié de planification et de mise en oeuvre du projet 42
  • 43. Admissibilité des coûts Coûts admissibles • Coûts d’achat des équipements, incluant les équipements de mesurage • Coûts des travaux réalisés par le personnel du client, jusqu’à concurrence d’un plafond préalablement approuvé à l’étape de la proposition • Coûts d’ingénierie, d’installation et de mise en fonction des équipements, lorsque réalisées par une tierce partie • Coûts de mesurage, de quantification et de vérification réalisés avant et après l’implantation Coûts non admissibles • Pertes de production, rebuts et autres pertes occasionnées par des activités liées à l'analyse ou à l'implantation • Coûts des travaux d'ingénierie réalisés avant la date d’acceptation du projet par l’Agence 43
  • 44. Programme de réduction de consommation de mazout lourd
  • 45. Objectif, clientèle et budget Objectif • Réduire les émissions de GES de 1 000 000 tonnes annuellement d'ici 2012 Diminution de la consommation de mazout lourd de l’ordre de 510 millions de litres par année Clientèle admissible • Toute personne morale consommant du mazout lourd* et ayant un établissement au Québec Budget • Enveloppe globale de 150 M$ répartie sur cinq ans * Comprend le mazout lourd (n° 4, 5 et 6), le charbon, le coke utilisé comme combustible et le 45 coke de pétrole.
  • 46. Composante B - Conversion vers la biomasse Objectif • Réduire de façon durable la consommation de mazout lourd par une conversion vers la biomasse forestière résiduelle Inclut tout arbre ou portion d’arbre n’étant pas utilisé ou ne faisant pas partie de la possibilité forestière Inclut les boues et les liqueurs de papetières ainsi que les bois de démolition et de récupération Exclut les sciures, les rabotures et les écorces 46
  • 47. Composante B - Conversion vers la biomasse Aide financière offerte • Le moindre des montant suivants : Volet analyse Volet implantation 50 % des coûts (faisabilité et Montant pour ramener la PRI à un an approvisionnement) 50 K$ / site 75 % des coûts Analyse d’intégration 5 M$ par projet 40 $ / tCO2éq. sur la période d’engagement (maximum 10 ans) • Contribution minimale du requérant de 25 % des coûts si obtention d’autres sources d’aide financière 47
  • 48. Exemple de projet en bioénergies Énergie Matane inc. et Emballages Smurfit-Stone Canada • Implantation de deux chaudières à la biomasse Réduction de la consommation de mazout lourd par l’usine de Smurfit-Stone de Matane et les systèmes afférents à son fonctionnement, dont le système de manutention de la biomasse • Aide financière octroyée 5 M$ 48
  • 50. Conclusion Valorisation thermique de la biomasse forestière • Bon potentiel de développement au Québec, principalement en matière de substitution des carburants fossiles Marchés industriel, institutionnel, commercial et résidentiel Filière naissante • Besoin de structuration et d’amélioration de la chaîne de valeur Développement d’une structure d’approvisionnement compétitive, étendue et stable dans le temps Besoin de mettre en place un mécanisme de normalisation des biocombustibles crédible, opérationnel et adapté au besoin du Québec 50
  • 51. Conclusion Besoin d’appuyer les équipementiers actifs en matière de technologies de combustion afin de répondre aux exigences des clients et du gouvernement québécois au chapitre de l’efficacité énergétique et des répercussions environnementales • Programme PAIE et Technoclimat de l’Agence Besoin de développer des mécanismes de communication crédibles et transparents avec la population qui s’appuie sur des outils adaptés, comme l’analyses de cycle de vie « ACV » • Développement d’outils en matière d’ACV à l’Agence 51
  • 52. Conclusion • Besoin d’appuyer la clientèle en matière d’adoption de nouvelles technologies énergétiques Programme de réduction de consommation de mazout lourd et Programme d’aide à l’utilisation de la biomasse forestière pour le chauffage de l’Agence 52
  • 53. Renseignements supplémentaires Direction générale des secteurs de l’innovation technologique, du transport et du développement de l’industrie Agence de l'efficacité énergétique 5700, 4e Avenue Ouest, RC Québec (Québec) G1H 6R1 Téléphone : 418 627-6379 Sans frais : 1 877 727-6655 Télécopieur : 418 643-5828 Site Internet : www.aee.gouv.qc.ca Courriel : nicolas.laflamme@aee.gouv.qc.ca 53