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Production de chaleur - Système à biomasse - Plusieurs bâtiments / Canada (Chibougamau-Chapais)
Mandat de l'étude de cas
Le conseil de bande d'une des Premières Nations du Canada vous mandate pour préparer une étude de préfaisabilité pour leur compte. Il désire construire un nouveau village dans le Nord du Québec au Canada. Ce village se chaufferait essentiellement avec une source d'énergie renouvelable : les résidus de bois provenant de l'industrie forestière, la principale activité économique de cette région. Les scieries locales alimenteraient une centrale thermique utilisant la biomasse. Ces scieries n'exploitent qu'une partie du bois récolté. Les résidus d'une scierie avec fours de séchage sont typiquement les suivants : les écorces, la sciure, les copeaux de rabotage et les copeaux résultant du déchiquetage des troncs et des branches qui ne peuvent être coupés aux dimensions imposées par le marché. Les responsables de la communauté veulent savoir si un système de chauffage urbain avec chaufferie centrale utilisant la biomasse serait plus rentable pour la communauté que d'équiper individuellement chaque foyer de plinthes électriques ou d'un chauffage au diesel (mazout #2). Ils sont intéressés d'essayer le système à la biomasse pour la phase initiale du village. Une fois les preuves d'une rentabilité financière établies, ils investiront dans une étude de conception pour un plus gros système qui sera en mesure d'alimenter en chauffage l'ensemble du village au fur et à mesure qu'il grossira.
Données techniques
Le nouveau développement à l'étude comprend 30 maisons unifamiliales de 125 m² chacune, construites selon des normes d'isolation thermique excédant celles du programme canadien R-2000. Les maisons sont en retrait de 12 m par rapport au centre de la rue et chaque terrain a une largeur de 20 m. La communauté prévoit aussi la construction d'une école de 700 m², un bureau pour le conseil de bande de 500 m² et une clinique médicale de 200 m². De plus, d'ici quelques années un centre culturel de 600 m² pourrait être ajouté. Ces bâtiments publics seront en retrait de 30 m par rapport au centre de la rue. Le plan d'urbanisme du village prévoit que le développement résidentiel futur de la communauté se fera immédiatement au nord de la centrale thermique. Le plan schématique du village est fourni à la page suivante de cette étude.
Le terrain choisi est sablonneux, sans roche. Une scierie se trouve à environ 26 km du village. La station météorologique la plus proche du site est l'aéroport de Roberval, Québec, Canada.
Données financières
Les données financières nécessaires à l'analyse vous sont fournies par la communauté : ratio d'endettement de 90 %, taux d'intérêts sur la dette de 8 %, taux d'actualisation de 12 %, durée de l'emprunt de 20 ans et taux d'inflation de 2,5 %. La communauté ne paye ni taxe, ni impôt et la durée de vie du projet est estimée à 25 ans.
Les résidus de bois seront fournis gratuitement par la scierie mais les frais de transport s'élèveront à 7 $/tonne. Le coût moyen de l'électricité est de 0,15 $/kWh et le prix du diesel (mazout #2) livré est de 0,45 $/litre. Les coûts de l'énergie devrait augmenter au même rythme que l'inflation. Le coût moyen d'un système de chauffage au diesel (mazout #2) conventionnel est en moyenne de 2 500 $ par bâtiment. La communauté est assez éloignée et le coût de la main-d'œuvre y est assez élevé.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Mandat de l'étude de cas
Le conseil de bande d'une des Premières Nations du Canada vous mandate pour préparer une étude de préfaisabilité pour leur compte. Il désire construire un nouveau village dans le Nord du Québec au Canada. Ce village se chaufferait essentiellement avec une source d'énergie renouvelable : les résidus de bois provenant de l'industrie forestière, la principale activité économique de cette région. Les scieries locales alimenteraient une centrale thermique utilisant la biomasse. Ces scieries n'exploitent qu'une partie du bois récolté. Les résidus d'une scierie avec fours de séchage sont typiquement les suivants : les écorces, la sciure, les copeaux de rabotage et les copeaux résultant du déchiquetage des troncs et des branches qui ne peuvent être coupés aux dimensions imposées par le marché. Les responsables de la communauté veulent savoir si un système de chauffage urbain avec chaufferie centrale utilisant la biomasse serait plus rentable pour la communauté que d'équiper individuellement chaque foyer de plinthes électriques ou d'un chauffage au diesel (mazout #2). Ils sont intéressés d'essayer le système à la biomasse pour la phase initiale du village. Une fois les preuves d'une rentabilité financière établies, ils investiront dans une étude de conception pour un plus gros système qui sera en mesure d'alimenter en chauffage l'ensemble du village au fur et à mesure qu'il grossira.
Données techniques
Le nouveau développement à l'étude comprend 30 maisons unifamiliales de 125 m² chacune, construites selon des normes d'isolation thermique excédant celles du programme canadien R-2000. Les maisons sont en retrait de 12 m par rapport au centre de la rue et chaque terrain a une largeur de 20 m. La communauté prévoit aussi la construction d'une école de 700 m², un bureau pour le conseil de bande de 500 m² et une clinique médicale de 200 m². De plus, d'ici quelques années un centre culturel de 600 m² pourrait être ajouté. Ces bâtiments publics seront en retrait de 30 m par rapport au centre de la rue. Le plan d'urbanisme du village prévoit que le développement résidentiel futur de la communauté se fera immédiatement au nord de la centrale thermique. Le plan schématique du village est fourni à la page suivante de cette étude.
Le terrain choisi est sablonneux, sans roche. Une scierie se trouve à environ 26 km du village. La station météorologique la plus proche du site est l'aéroport de Roberval, Québec, Canada.
Données financières
Les données financières nécessaires à l'analyse vous sont fournies par la communauté : ratio d'endettement de 90 %, taux d'intérêts sur la dette de 8 %, taux d'actualisation de 12 %, durée de l'emprunt de 20 ans et taux d'inflation de 2,5 %. La communauté ne paye ni taxe, ni impôt et la durée de vie du projet est estimée à 25 ans.
Les résidus de bois seront fournis gratuitement par la scierie mais les frais de transport s'élèveront à 7 $/tonne. Le coût moyen de l'électricité est de 0,15 $/kWh et le prix du diesel (mazout #2) livré est de 0,45 $/litre. Les coûts de l'énergie devrait augmenter au même rythme que l'inflation. Le coût moyen d'un système de chauffage au diesel (mazout #2) conventionnel est en moyenne de 2 500 $ par bâtiment. La communauté est assez éloignée et le coût de la main-d'œuvre y est assez élevé.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Lorsque l'on ne connaît pas la nature ni la qualité du bois qui sera utilisé, on applique une hypothèse généralement reconnue qui consiste à choisir un pouvoir calorifique intermédiaire et une teneur en eau de 40 %. Ce qui a été fait dans ce cas.
- Le village a été divisé en 14 groupes de bâtiments. Puisque il y a plus de bâtiments que de groupes de bâtiments, les sept dernières maisons de chaque ligne de distribution des résidences ont été mises dans un groupe à part (voir le schéma de répartition des groupes de bâtiments et du réseau des tuyaux). La ligne de distribution principale des sept dernières maisons est connectée avec la ligne de distribution secondaire DN32. Ainsi les 144 m de la ligne de distribution secondaire impliquent 3 x 20 m = 60 m de la ligne de distribution principale et 7 x 12 m = 84 m de la ligne de distribution secondaire réelle.
- La charge de chauffage du centre culturel est déjà incluse dans l'analyse même si sa construction n'est prévue que prochainement, de sorte que la ligne de distribution principale et la chaudière pourront répondre à sa demande lorsqu'il sera construit.
- Aucun surdimensionnement (0 %) de la tuyauterie du réseau principal n'a été prévu, car il n'est pas prévu d'expansion future du village dans cette direction.
- Un facteur de 0,8 a été appliqué aux coûts du réseau principal et des échangeurs de chaleurs et de 0,7 à ceux des boucles secondaires pour tenir compte de l'économie réalisée dans les travaux. Les coûts sont faibles étant donné que le réseau de chauffage est planifié et construit en même temps que les routes, les rues et les autres réseaux de services publics du nouveau village.
- Les coûts d'installation des équipements énergétiques sont plus élevés que la normal compte tenu de la situation du village en région éloignée, ce qui augmente le prix de revient de la main-d'oeuvre.
- Le réseau de chauffage urbain est comparé à l'option de placer une chaudière au diesel (mazout #2) dans chaque bâtiment. Une rentabilité encore plus intéressante du projet aurait pu être démontré si des plinthes électriques avaient été choisies ou si des frais annuels d'entretien de toutes les chaudières au diesel (mazout #2) réparties dans le village avaient été pris pour compte.
- L'énergie fournie par un système de chauffage urbain est parfois vendue au double du coût de l'énergie évitée (i.e. le coût d'une source d'énergie compétitive). Ceci reflète les bénéfices indirects du système de chauffage urbain apportés à la communauté : des emplois sont créés et l'argent demeure à l'intérieur de la communauté. Ces bénéfices ne sont pas considérés dans cette analyse.
Projet réel
Résultats
Le Conseil de bande Cris de Oujé-Bougoumou est situé près de Chibougamau, à environ 250 km au nord-ouest de Roberval, Québec, Canada. En 1992, lors de la planification d'un nouveau village, ce conseil a contacté le Centre de la technologie de l'énergie de CANMET, de Ressources naturelles Canada. Les membres du conseil avaient connaissance d'une chaufferie à la biomasse, qui avait été installée avec succès dans la région (station de radar (DEW) à Chibougamau) et ils voulaient savoir si un système de chauffage urbain avec chaufferie centrale utilisant la biomasse disponible localement serait plus rentable pour la communauté que d'équiper individuellement chaque foyer de plinthes électriques ou d'un chauffage au diesel (mazout #2).
L'étude initiale préparée par une firme de consultants et financée par CANMET, a démontré qu'un tel système utilisé pour répondre à la majorité des besoins serait rentable en utilisant une chaudière à diesel (mazout #2) pour répondre aux pointes de chauffage. Dès les travaux de l'été 1992, ce système de chauffage a donc été prévu avec un réseau à basse température de 90 oC.
En 2000, le système à la biomasse a couvert 89,2 % des besoins d'énergie en ne coûtant à exploiter que 17,8 % de la facture totale de chauffage du village. Cette année-là, la biomasse a permis de fournir 7 688 MWh d'énergie thermique, alors que seulement 873 MWh ont du être apportés en période de pointe par les chaudières au diesel (mazout #2).
Le village de Oujé-Bougoumou a reçu plusieurs distinctions relatives au développement durable :
Description du système
En 1992, la communauté a installé à Oujé-Bougoumou une chaudière à biomasse de 1 200 kW de KMW Energy en Ontario et une autre au diesel (mazout #2) de 1 500 kW comme chaudière de secours ou de soutien en période de pointe. La chaudière à biomasse est aussi équipée d'un brûleur au diesel (mazout #2) qui peut être activé en cas de besoin. Le réseau de distribution comprend 600 m de tuyau d'acier et environ 2 300 m de tuyau de plastique. Le diamètre de ces tuyaux varie entre 32 et 108 mm. Les travaux ont permis de brancher dès la première année 40 unités résidentielles et 5 bâtiments publics.
Les équipements énergétiques, le réseau de chaleur et les échangeurs installés en 1992 ont coûté environ 1,3 M$. La chaufferie et le collecteur principal du réseau ont permis d'absorber l'accroissement des besoins du village qui a suivi dans les 5 premières années de développement.
Le village s'est développé et en 2000, le système a été connecté à 89 maisons détachése, 11 maisons jumelées, 11 immeubles de 4 appartements et 17 bâtiments publics. La chaufferie comprend 2 chaudières au bois et 2 autres au diesel (mazout #2) en cas de nécessité ou pour répondre aux pointes de chauffage.
Les déchets de bois sont achetés à 6 $/tonne et les résidents paient en moyenne 192 $ au deux mois pour leur besoins en chauffage et en eau chaude.
Leçons à tirer
Aperçu général
Quand on crée une nouvelle communauté ou un nouveau quartier, l'option d'un réseau de chauffage urbain devrait être envisagée. Une chaufferie centrale permet de s'adapter plus facilement à des sources d'énergie non conventionnelles telles que la biomasse ou d'autres sources d'énergie renouvelable, pour assurer avec un meilleur rendement l'essentiel des besoins énergétiques. Ce type de système peut bénéficier plus facilement de certains tarifs préférentiels ou différenciés dans le temps proposés par des distributeurs d'énergie. Il peut aussi intégrer certaines technologies ou procédés qui ne sont pas rentables à l'échelle individuelle, par exemple, le stockage thermique. Il existe dans le monde entier des systèmes de chauffage urbain à énergie renouvelable, qui ont prouvé leur fiabilité et leur intérêt économique.
Photo
Communauté - Chauffage urbain - Oujé-Bougoumou, Québec, Canada
Références
Résultats
Le Conseil de bande Cris de Oujé-Bougoumou est situé près de Chibougamau, à environ 250 km au nord-ouest de Roberval, Québec, Canada. En 1992, lors de la planification d'un nouveau village, ce conseil a contacté le Centre de la technologie de l'énergie de CANMET, de Ressources naturelles Canada. Les membres du conseil avaient connaissance d'une chaufferie à la biomasse, qui avait été installée avec succès dans la région (station de radar (DEW) à Chibougamau) et ils voulaient savoir si un système de chauffage urbain avec chaufferie centrale utilisant la biomasse disponible localement serait plus rentable pour la communauté que d'équiper individuellement chaque foyer de plinthes électriques ou d'un chauffage au diesel (mazout #2).
L'étude initiale préparée par une firme de consultants et financée par CANMET, a démontré qu'un tel système utilisé pour répondre à la majorité des besoins serait rentable en utilisant une chaudière à diesel (mazout #2) pour répondre aux pointes de chauffage. Dès les travaux de l'été 1992, ce système de chauffage a donc été prévu avec un réseau à basse température de 90 oC.
En 2000, le système à la biomasse a couvert 89,2 % des besoins d'énergie en ne coûtant à exploiter que 17,8 % de la facture totale de chauffage du village. Cette année-là, la biomasse a permis de fournir 7 688 MWh d'énergie thermique, alors que seulement 873 MWh ont du être apportés en période de pointe par les chaudières au diesel (mazout #2).
Le village de Oujé-Bougoumou a reçu plusieurs distinctions relatives au développement durable :
- Les Nations Unies ont honoré le village dans la catégorie « We the Peoples : 50 Communities Award », dans la catégorie « Human Settlements ». Ce prix faisait partie des événements entourant le cinquantième anniversaire de fondation des Nations Unies.
- La Together Foundation et le United Nations Centre for Human Settlements (UNCHS) ont cité en 1995 le village de Oujé-Bougoumou comme une réalisation exemplaire dans le cadre d'une étude sur les meilleures pratiques d'établissement de communautés humaines.
- En 1994, la Société canadienne d'hypothèques et de logement (SCHL) a cité Oujé-Bougoumou de manière exemplaire dans le cadre d'un concours national d'innovation en construction dans la catégorie «Technologie et Production ».
- En 1995, l'Association des Nations Unies a cité le village comme « Citoyen mondial », parce que Oujé-Bougoumou avait su créer une communauté à la fois propice à l'environnement et agréable à l'épanouissement des individus.
Description du système
En 1992, la communauté a installé à Oujé-Bougoumou une chaudière à biomasse de 1 200 kW de KMW Energy en Ontario et une autre au diesel (mazout #2) de 1 500 kW comme chaudière de secours ou de soutien en période de pointe. La chaudière à biomasse est aussi équipée d'un brûleur au diesel (mazout #2) qui peut être activé en cas de besoin. Le réseau de distribution comprend 600 m de tuyau d'acier et environ 2 300 m de tuyau de plastique. Le diamètre de ces tuyaux varie entre 32 et 108 mm. Les travaux ont permis de brancher dès la première année 40 unités résidentielles et 5 bâtiments publics.
Les équipements énergétiques, le réseau de chaleur et les échangeurs installés en 1992 ont coûté environ 1,3 M$. La chaufferie et le collecteur principal du réseau ont permis d'absorber l'accroissement des besoins du village qui a suivi dans les 5 premières années de développement.
Le village s'est développé et en 2000, le système a été connecté à 89 maisons détachése, 11 maisons jumelées, 11 immeubles de 4 appartements et 17 bâtiments publics. La chaufferie comprend 2 chaudières au bois et 2 autres au diesel (mazout #2) en cas de nécessité ou pour répondre aux pointes de chauffage.
Les déchets de bois sont achetés à 6 $/tonne et les résidents paient en moyenne 192 $ au deux mois pour leur besoins en chauffage et en eau chaude.
Leçons à tirer
- La main-d'œuvre locale doit être utilisée au maximum pour bâtir des compétences locales, pour réduire les frais de d'installation et la durée des travaux.
- Dans les régions nordiques, la saison pendant laquelle les travaux de construction sont possibles est assez courte. Ainsi, une bonne planification des travaux est essentielle.
- La construction peut être retardée considérablement lorsque quelques outils ou pièces essentielles manquent. Il faut bien prévoir que tous les outils et des pièces de rechange soient présents sur le site avant de commencer les travaux.
- Le plan d'urbanisme doit être bien planifié de façon à éviter de laisser des terrains vacants.
Aperçu général
Quand on crée une nouvelle communauté ou un nouveau quartier, l'option d'un réseau de chauffage urbain devrait être envisagée. Une chaufferie centrale permet de s'adapter plus facilement à des sources d'énergie non conventionnelles telles que la biomasse ou d'autres sources d'énergie renouvelable, pour assurer avec un meilleur rendement l'essentiel des besoins énergétiques. Ce type de système peut bénéficier plus facilement de certains tarifs préférentiels ou différenciés dans le temps proposés par des distributeurs d'énergie. Il peut aussi intégrer certaines technologies ou procédés qui ne sont pas rentables à l'échelle individuelle, par exemple, le stockage thermique. Il existe dans le monde entier des systèmes de chauffage urbain à énergie renouvelable, qui ont prouvé leur fiabilité et leur intérêt économique.
Photo
Communauté - Chauffage urbain - Oujé-Bougoumou, Québec, Canada
Références
- Meloche, Nathalie, « Communications personnelles », Laboratoire de recherche en diversification énergétique de CANMET, 2000.
- Ressources naturelles Canada, Les petites installations de chauffage à la biomasse: Guide de l'acheteur, 2000.
- Oujé-Bougoumou - The Place Where People Gather, http://www.ouje.ca/expo2000/index.html.
- Snoek, Chris, « Communications personnelles », Centre de la technologie de l'énergie de CANMET, 2000.
- Ziegler, Urban, « Communications personnelles », PEMtec, 2000.
