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Par ners We will be under the same roof Ingénierie des Procédés- Etudes Général

Par ners We will be under the same roof Ingénierie des Procédés- Etudes Générales Audits Energétiques- Cogénération 18, rue Nelson Mandela2045 L’Aouina-Tunis Tél. : (00 216) 71 724 032/760 110 – Fax : (00 216) 71948 402/71 760 110/724 032 Mobile : (00 216) 98 270 992 e-mail : nejib.boujnah@partners-tun.com Site Web : partners-tun.com G GU UI ID DE E C CO OG GE EN NE ER RA AT TI IO ON N Date : 01/2008 Rév. : 0 Par : PARTNERS Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 2/10 SOMMAIRE 1- LE POTENTIEL : ............................................................................................................................................ 3 2- LES TECHNOLOGIES:.................................................................................................................................. 4 2-1- LES TURBINES A VAPEUR ............................................................................................................................ 4 2-2- LES TURBINES A GAZ................................................................................................................................... 6 2-3- LES MOTEURS A GAZ.................................................................................................................................. 7 2-4- LES MICROTURBINES ................................................................................................................................. 8 3- PROFILS ENERGETIQUES :........................................................................................................................ 9 4- MODELISATION ET CALCULS ECONOMIQUES : .............................................................................. 10 Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 3/10 1- LE POTENTIEL : Le principe de la cogénération est de produire simultanément de l’électricité et de la chaleur. La chaleur est généralement consommée en totalité sur place et l’électricité est consommée partiellement ou totalement pour satisfaire les propres besoins de l’établissement Cogénérateur et l’excédent est revendu à une société de distribution. En Tunisie, les systèmes de cogénération sont réglementés par le décret N°2002-3232 du 3 décembre 2002, définissant les systèmes de cogénération économes pouvant bénéficier d’un tarif de cession de l’électricité avantageux par rapport au statut d’auto producteur d’électricité. PARTNERS a estimé le potentiel de la cogénération pour l’industrie tunisienne. Celui-ci varie entre 120 et 500 mégawatts selon que l’on dimensionne les systèmes de cogénération pour les besoins électriques ou thermiques. PORTEFEUILLE TOTAL Secteur POTENTIEL SELON EL ECTRICITE POTENTIEL SELON THERMIQUE 80% POTENTIEL SELON THERMIQUE 60% POTENTIEL SELON CESSION POTENTIEL OPTIMAL REPARTITION MW MW MW MW MW % PLASTIQUE - - - - - PAPIER 17 32 55 33 33 13% TEXTILE 13 26 45 33 30 12% IME 1 5 8 4 4 2% IMCCV 41 114 195 104 99 40% Cimenteries - - - - - 0% Céramique 7 26 44 18 16 6% Briqueteries 30 76 130 72 71 28% Divers 5 12 21 14 12 5% DIVERS 2 3 5 5 3 1% CHIMIE 14 50 86 32 32 13% AGRO 27 55 94 64 50 20% TOTAL 117 285 488 276 251 100% Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 4/10 Evolution du coût de l’énergie en Tunisie 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1/5/03 1/05/04 1/02/05 1/07/05 1/01/06 15/06/06 01/07/07 Mill./kWh 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 5,1 5,2 5,3 5,4 Prix Elect./ Prix G.N Elect. Mill/kWh G.N Mill/kWh Elec./GN 2- LES TECHNOLOGIES: Il existe principalement deux technologies de cogénération : - Technologie par combustion externe, comprenant les turbines à vapeur à contre pression - Technologie par combustion interne, comprenant les turbines et les moteurs à gaz 2-1- LES TURBINES A VAPEUR Ce type d’installation comprend en général : - Une chaudière Moyenne ou Haute Pression - Une turbine à Vapeur - Un alternateur La taille de ces systèmes, à l’échelle industrielle, varie entre 500 et 4 000 kW. Les performances de ces systèmes dépendent principalement • des conditions d’admission de la vapeur (pression et température) • des conditions d’échappement de la vapeur (pression et température) • du rendement isentropique de la turbine Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 5/10 En général ces systèmes sont adoptés lorsque les besoins thermiques sont importants et pour la récupération des détentes perdues. En effet pour la production d’un MWe, il faudrait détendre plus de 13 tonnes de vapeur de 40 bars et 425°C à 3 bars. Ces systèmes sont installés chez STS, SNCPA et STIR. La consommation spécifique de ces systèmes est de l’ordre de 1 thermie par kWe. Paramètre Turbine 1 Turbine 2 Pression admission : 28 b.a. 10 b.a. Température admission : 300°C 180°C Pression échappement : 1 b.a. 0,2 b.a. Débit vapeur : 11,5 t/h 5 t/h Puissance mécanique : 1 051 kW 435 kW Puissance sortie alternateur : 1 004 kW 405 kW Vapeur HP Chaudière HP Turbine Alternateur Vapeur BP/MP Dégazeur Eau d'appoint Bâche de Condensat Détenteur SCHEMA TURBINE A VAPEUR Retour Condensat Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 6/10 2-2- LES TURBINES A GAZ Les turbines à gaz permettent d’émettre toute la chaleur récupérable sous forme de gaz chauds, pouvant être utilisés pour la production de vapeur, d’eau surchauffée, d’huile thermique, ou utilisés directement dans des séchoirs. La température de ces gaz est souvent entre 450 et 550°C. Les performances électriques de ces turbines dépendent de la température de l’air ambiant. La consommation spécifique de ces turbines est de l’ordre de 3 thermies/kWe, mais dépend de la taille de la turbine (plus la puissance est élevée, meilleure est la consommation spécifique.) Les turbines à gaz travaillent avec du gaz entre 18 et 20 bars, ce qui n’est pas le cas de tous les industriels qui sont souvent raccordés à une pression de 4 bars. Dans ce cas un surpresseur du gaz naturel est nécessaire. Les turbines à gaz exigent un entretien rigoureux pour garder les mêmes performances. Les fournisseurs de ces turbines fournissent des contrats de maintenance de différents niveaux. Turbine 5 MW ISO en Modulation 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Puissance ISO (kW) C o n s .S p é c (T h /k W ) 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% R e n d e m e n t (% ) Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 7/10 2-3- LES MOTEURS A GAZ Les moteurs à gaz (Moteurs Alternatifs) sont des équipements donnant des rendements mécaniques nettement plus élevés que les turbines à gaz (35 à 45%). D’autre part, le rendement mécanique de ces moteurs varie peu avec la variation de l’allure et ne dépend pas des conditions climatiques. Le gaz naturel doit être entre 3 et 4 bars. Les puissances disponibles sont souvent limitées à 2,4 MWe. La chaleur thermique récupérable sur les moteurs à gaz est fournie sous forme d’eau chaude à différentes températures et de gaz chauds à près de 450°C. Certains fournisseurs proposent de fournir toute la chaleur sous forme de gaz chauds pour s’adapter aux besoins de certaines industries notamment les briqueteries. Températ ure Puiss. Développée Consommation Spécifique Rendement Electrique Rendement Thermique Rendement Global ° C kW Th/kWh kg/s ° C % % % 0 5 512 2,80 21,6 507 31% 48% 78% 5 5 351 2,82 21,2 509 31% 48% 79% 10 5 173 2,84 20,8 512 30% 49% 79% 15 4 993 2,86 20,3 514 30% 49% 79% 20 4 807 2,89 19,9 517 30% 50% 80% 25 4 600 2,92 19,4 520 29% 51% 80% 30 4 366 2,97 18,8 524 29% 52% 81% 35 4 102 3,04 18,1 529 28% 52% 81% 40 3 819 3,13 17,5 534 27% 53% 81% 45 3 569 3,23 16,9 539 27% 54% 81% Gaz Chauds INFLUENCE DES CONDITIONS CLIMATIQUES Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 8/10 2-4- LES MICROTURBINES Gaz Naturel à 5 bars Modulaire : n x 60 kW - Souplesse pour coller au profil énergétique îlotage Coût élevé ( 20 à 30% sup. aux turbines à gaz) Coût maintenance comparable aux turbines à gaz Débit d’air chaud important mais à faible température ( 300°C) Application: Briqueteries/Laminoir/ Tertiaire Disponibilité > 95% MOTEUR A GAZ 95° C 83° C 92° C 80° C 80° C 90° C 70° C MOTEURS A GAZ: PRODUCTION VAPEUR & EAU CHAUDE VAPEUR EAU CHAUDE AERO Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 9/10 3- PROFILS ENERGETIQUES : La réussite du dimensionnement et du calcul économique d’un système de cogénération dépend beaucoup de la maîtrise du profil énergétique. Celui-ci doit être évalué par des analyses du passé énergétique de la société, par des mesures instantanées ainsi qu’une compréhension des procédés de fabrication. Exemple de profil électrique Variation Puissance Totale - 500 1 000 1 500 2 000 0 100 200 300 400 500 600 Heure kW Exemple de corrélation entre le profil électrique et le profil thermique Profil Energétique Sur 7 jours 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 0 24 48 72 96 120 144 168 192 Heures kW Elec.-kg Vap. Vapeur (kg/h) Electricité ( kW) Thermique Max.( Kg/h) Par ners We will be under the same roof PARTNERS-Rév.0-01-2008 10/10 4- MODELISATION ET CALCULS ECONOMIQUES : PARTNERS dispose de l’expérience et des moyens pour une modélisation précise des systèmes de cogénération. Exemple de modélisation d’un système de cogénération : 1 er cas 2ème cas 3ème cas 4ème cas Unité Réseau STEG Réseau STEG ILOTAGE ILOTAGE Besoins Electrique kWh 10 000 000 10 000 000 10 000 000 10 000 000 Besoisn Gaz Th PCS 55 280 519 55 280 519 55 280 519 55 uploads/Science et Technologie/ co-generation.pdf