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Un premier stœchiométre N²Air pour régler les poêles utilisant des granulés bois Vert Déshy

Article paru dans le Bioénergie International n°90 d’avril 2024

Un premier stœchiométre N²Air pour régler les poêles utilisant des granulés bois Vert Déshy

Le site de production de Vert Déshy, photo Jeremy Hugues Dit Ciles

La société Vert Déshy est une filiale du Groupe Bernard, au service de l’agriculture depuis plus d’un siècle dans le département de l’Ain. Créée historiquement pour déshydrater des produits agricoles, elle s’est rapidement spécialisée dans la production de granulés de bois pour ne plus faire que cela dès 2006. En 2008, Vert Déshy fut la première entreprise française dont les granulés ont été certifiés DIN+. Elle en produit aujourd’hui 35 000 tonnes par an, pour plus de 3000 clients, sur son site de Meximieux, une commune voisine de la célèbre cité médiévale de Pérouges, à 40 kilomètres du centre-ville de Lyon. La moitié de sa production est distribuée en vrac, dont 12 000 tonnes par ses propres camions souffleurs, au nombre de quatre, notamment sur l’agglomération lyonnaise, et le reste par des partenaires sur les départements voisins. L’autre moitié de la production est ensachée sous les marques Vert Déshy et Rhône-Alpes Granulés, et distribuée via des réseaux de clientèles différents. En 2024, Vert Déshy mettra en service un deuxième site de production d’une capacité de production de 40 000 tonnes par an, près de Pontarlier en région Bourgogne-France-Comté.

Trois des quatre camions souffleurs de Vert Déshy, photo Frédéric Douard

Se placer sur le marché à la pointe de la qualité

La production de Vert Déshy est réalisée à 100 % à partir de sciure résineuse en provenance de scieries situées à moins de 80 kilomètres. Particularité : comme l’entreprise ne dispose pas elle-même de déchets de biomasse, elle sèche sa matière première au gaz naturel, avec un sécheur rotatif, ce qui lui garantit de n’absolument pas polluer ses granulés avec des cendres de combustion. Et pour n’émettre quasiment pas de particules fines en sortie de son séchoir, l’entreprise a investi en 2018 dans une installation de cyclones optimisés Hurricane HR de la société ACS et qui garantit des émissions très réduites de l’ordre de 15 mg/m3 ! Vert Déshy garantit donc à ses clients une qualité irréprochable de granulés notamment en termes de taux de cendre, un facteur déterminant pour la bonne marche des poêles à granulés.

Livraison de sciure chez Vert Déshy devant le cyclone optimisé Hurricane ACS, photo Frédéric Douard

En 2023, pour aller encore plus loin dans la satisfaction de ses clients et dans l’innovation dans son métier, Christophe Saint-Cyr, le directeur de Vert Déshy, a souhaité faire confiance à la start-up N²Air qui propose un système qui permet à l’utilisateur de régler lui-même et très facilement son poêle à granulés. Car régler parfaitement son poêle à chaque changement de lot de granulés, comme le préconise l’ADEME, permet de faire potentiellement des économies importantes et d’émettre moins de particules fines. La raison de cette préconisation de l’ADEME, est que, même si les granulés sont produits avec le plus grand soin et qu’ils respectent rigoureusement tous les critères des certifications, le bois étant un matériau vivant et donc variable, certaines caractéristiques des granulés varient, comme la masse volumique, la répartition granulométrique ou encore la densité. Or, ces facteurs, qui ne peuvent être cadrés dans les certifications que dans des fourchettes de valeurs, du fait de leur variabilité, ont néanmoins un impact direct sur la quantité de bois qui arrive effectivement dans le foyer du poêle, ce qui demande une adaptation des réglages.

Produire des granulés, un métier qui demande de la rigueur

Nous venons de l’évoquer, la production de granulés doit répondre à des critères stricts de respect des caractéristiques certifiées. Pour cela, il est indispensable de suivre les caractéristiques de la matière avant et après l’opération de densification. Cette opération demande ainsi de connaître précisément l’humidité de la matière première juste avant le passage en presse. Pour réaliser ce contrôle fondamental, Vert Déshy a choisi un système de mesure en continu, basé sur une lecture infra-rouge de l’humidité, une mesure qui déclenche si besoin l’ajout d’eau au dernier moment. Car si tout le monde sait que le granulé doit faire moins de 10 % d’humidité en sortie de presse, pour y arriver, la sciure doit entrer dans la presse un peu plus humide, l’opération de pressage faisant évacuer de l’eau. Et si l’humidité est trop basse, alors le granulé va carboniser dans la presse. C’est la société Berthold qui a fourni cet équipement : le capteur MCT. Il utilise le principe de la réflexion de la lumière proche infrarouge, selon lequel les molécules d’eau absorbent l’énergie lumineuse à des longueurs d’ondes bien définies. La quantité d’eau dans le produit à mesurer étant proportionnelle à la quantité d’absorption, l’appareil n’a qu’à la mesurer.

Mesure de l’humidité du bois en continu avant granulation chez Verdéshy, photo Frédéric Douard

Chez Vert Déshy, la société Berthold a également fourni un système de détection des risques de feu : les systèmes à large spectre Firefly. En effet, dans le processus de granulation, une fois la matière première séchée, le processus de granulation mêle poussière de bois, moteurs puissants et températures élevées… un parfait cocktail pour un départ de feu ou une explosion. Pour cela, les systèmes de protection Firefly détectent et neutralisent les sources d’ignition en moins 300 millisecondes, le temps nécessaire pour créer une zone d’extinction avec de l’eau en ouvrant puis fermant une vanne rapide. Ils sont aussi efficaces sur des étincelles à 700 °C que sur des particules dites noires dont la température de 250 °C n’émet aucune lumière. Les particules noires qui amènent un risque d’inflammation se retrouvent dans les zones denses de matière comme dans un silo. Les phénomènes d’explosion se produisent quant à eux dans les zones où la matière est en mouvement comme à la sortie d’un broyeur ou dans un conduit de transport.

Le séchoir de la matière à granuler chez Vert Déshy, photo Frédéric Douard

Optimiser l’usage des poêles à granulés

Les premiers résultats d’une étude du laboratoire LERMAB de l’Université de Lorraine à Épinal montrent que le bon réglage d’un poêle à granulés permet, d’une part de garantir son bon fonctionnement (peu de mâchefers, vitre propre), et d’autre part d’obtenir des performances proches de celles annoncées par le constructeur (puissance, rendement, émissions de particules). Ainsi, la plupart des poêles à granulés peuvent-ils atteindre de très bonnes performances, mais à la condition de procéder à des réglages adaptés à chaque lot de combustible utilisé.

La qualité de la combustion dans un poêle à granulés dépend notamment de la vitesse de rotation de la vis d’alimentation, ou de l’écluse d’alimentation sur certains modèles, une vitesse qui détermine un débit volumique. Or, la quantité d’énergie potentielle déversée dans le foyer dépend aussi de caractéristiques comme la densité, l’humidité et la longueur des granulés. Ceci fait qu’un même débit volumique peut apporter jusqu’à +/- 30 % de pouvoir calorifique selon le pellet acheté !

Sac Vert Déshy sur la ligne d’ensachage, photo N²Air

L’étude du LERMAB montre également que le bon réglage permet de gagner jusqu’à 20 % sur le rendement de combustion. Ces performances s’expriment directement sur la quantité de combustible consommé, avec jusqu’à 20 % d’économie potentielle. Elles jouent également sur le niveau des émissions de particules fines, un bon réglage pouvant les réduire jusqu’à 50 % ! L’écart le plus important est observé lors du passage d’un granulé d’essences purement feuillues à un granulé d’essences purement résineuses, et vice-versa. Ainsi, si toutes les essences de bois peuvent brûler aussi bien les unes que les autres dans un poêle, c’est à la condition de régler spécifiquement l’appareil en respectant les caractéristiques particulières des granulés.

Un réglage simple et précis des poêles à granulés

L’utilisateur scanne le code QR du sac pour récupérer les informations de réglage de son poêle, photo N2Air

Pour ne pas imposer aux poêles à granulés, les régulations automatiques de combustion coûteuses que l’on trouve par exemple dans les chaudières automatiques à bois, l’idée de N²Air est d’analyser précisément toutes les caractéristiques des granulés chez les producteurs et de les transmettre à l’utilisateur pour qu’il adapte son réglage précisément au granulé qu’il vient d’acheter, cela en mettant en place un schéma de traçabilité de ces caractéristiques individuelles.

Pour réaliser ces analyses, N²Air propose donc d’installer un appareillage sur les sites d’ensachage, chez les producteurs et chez les distributeurs qui achètent du vrac, et qui va marquer tous les sacs d’un code QR qui va renseigner l’utilisateur sur les données précises du lot de granulés. L’utilisateur n’a ensuite plus qu’à flasher le code QR présent sur le sac qu’il utilise à l’aide de son téléphone.

L’application N²Air y apparaît alors automatiquement, sans qu’il y ait besoin de la télécharger, et va se connecter à la base de données N²Air. Le réglage s’affiche alors sur l’écran du smartphone et l’utilisateur n’a plus qu’à saisir la recette d’alimentation en granulé et/ou en air, selon les poêles, dans le menu pour finaliser le réglage. Cette opération peut même être automatique pour les poêles des constructeurs partenaires de N²Air, l’application transmettant les informations au poêle en un seul clic après flashage du code QR, par liaison Bluetooth ou Wifi, une solution mise en œuvre par exemple par la société Inovalp pour ses poêles Hoben, AlpenWood et Izyflam.

Ce service de réglage sera également disponible aux professionnels du dépannage et de la maintenance, ce qui leur fera gagner un temps précieux et leur permettra de réduire leur facture d’intervention.

Plus de souplesse pour les producteurs de granulés

Jusqu’à aujourd’hui, une fois la mise en service réalisée, le réglage des poêles n’est plus à la portée des utilisateurs et aucune modification n’est réalisée lors d’un changement de lot de granulés. Cette situation oblige les producteurs, pour garantir un usage le plus satisfaisant possible de leurs granulés, de limiter leurs sources d’approvisionnement pour stabiliser les caractéristiques de leur matière première. Le recours à la solution N²Air apporte aux producteurs la possibilité de diversifier leur approvisionnement, car ils peuvent répercuter à leurs clients le mode d’emploi de chaque lot de granulés.

La matière première de Vert Déshy provient de scieries situées à moins de 80 km, photo Frédéric Douard

Pour conserver des caractéristiques stables, les producteurs sont aussi gênés par les contraintes mécaniques de la production. Par exemple pour le diamètre des granulés, sachant qu’au fil de leur utilisation, les trous des filières s’usent et s’élargissent, le vieillissement de ces pièces d’usure augmente le diamètre des granulés, modifiant leur masse volumique. Pouvoir s’affranchir plus de cette variation permettrait aux producteurs de faire vivre plus longtemps leurs filières et de baisser légèrement leurs coûts de production.

L’imprimante à transfert thermique pour le marquage du code QR sur les sacs Vert Déshy, photo Frédéric Douard

La mise en place des codes QR permet également une traçabilité beaucoup plus précise, chaque sac affichant un horodatage et un numéro de lot permettant de retrouver ses caractéristiques en quelques clics dans la base de données N²Air, y compris donc pour le producteur. Notons également qu’à terme, comme pour tous les produits de consommation courante, l’horodatage sera rendu tôt ou tard obligatoire.

Les producteurs pourront également récupérer des informations précieuses en provenance des utilisateurs de leurs granulés. Ainsi, à partir des flashs réalisés par les clients, N²Air sera en capacité de transférer les informations, que seul le producteur pourra lire, tels que les moments, les lieux, les prix, les volumes des paniers achetés, ainsi que le moment précis où le sac est mis dans le poêle, ou encore le nombre de sacs en stock chez le client, ce qui permettra de faire des projections fort utiles sur la demande à venir.

Enfin en usine, la réalisation jusqu’à trois fois par jour des tests de combustion, permettra aux techniciens de la production d’appréhender en flux tendu les résultats de leur travail et de corriger si besoin immédiatement les paramètres avec seulement huit heures de décalage sur la production.

Mode d’emploi du stœchiomètre pour le producteur

D’un point de vue pratique, la mise en place d’un stoechiomètre N²Air demande un emplacement de 4 à 6 m2, raccordé à l’extérieur par un conduit de fumée avec sortie en zone 1, c’est-à-dire que le conduit doit dépasser le faîtage du bâtiment d’au moins 40 cm. Ceci garantit des conditions optimales de combustion dans le stoechiomètre pour bénéficier des mesures les plus précises possible.

Les équipements N²Air chez Vert Déshy, photo Frédéric Douard

L’installation se compose des équipements suivants :

La balance de dessiccation pour la mesure d’humidité des granulés, photo Frédéric Douard

  • deux appareils de mesure des granulés : un seau de 12 litres en inox pour calibrer le volume du test, et une balance de dessiccation pour mesurer très précisément l’humidité effective du granulé et donc son pouvoir calorifique.
  • un lecteur optique de codes QR pour identifier le lot de granulés.
  • le stoechiomètre, dont l’encombrement est comparable à celui d’un poêle à granulés du marché. Il joue le rôle d’un véritable poêle sauf qu’il est bardé de capteurs qui permettent de mesurer tous les paramètres d’un cycle de combustion de quatre heures : poids de granulés dans la réserve, nombre de tours de vis, débit volumique de pellets, décompte massique de la consommation de pellets, débit d’air de combustion, températures, émissions gazeuses, excès d’air, rendement de combustion…
  • un pupitre de collecte des informations, dont l’encombrement est comparable à celui d’un lave-vaisselle. Il est équipé d’un écran tactile où s’effectuent les commandes du test. Il contient également l’analyseur de combustion. C’est l’appareil que va communiquer les informations au Cloud de N²Air.
  • un kit de nettoyage du stoechiomètre avec deux aspirateurs et de quoi nettoyer la vitre si besoin. Un premier aspirateur permet d’ôter les cendres du foyer après chaque test, pour enchaîner le test suivant avec un appareil propre. Le second aspirateur permet de vider le reliquat de granulés dans le réservoir du stoechiomètre pour enchaîner le test suivant avec un appareil vide.

Le sac du test est prélevé sur la ligne d’ensachage, photo Frédéric Douard

Le lecteur de code QR pour idebntifier le lot de granulés, photo Frédéric Douard

La procédure de test d’un lot est la suivante : trois fois par jour, pour les installations de production qui fonctionnement en 3 × 8 h comme Vert Déshy, un opérateur de l’usine, de la production ou de l’ensachage et qui n’a pas besoin de formation spécifique pour cette manipulation, sélectionne un sac sur la ligne d’ensachage, vient scanner son code QR depuis le pupitre de test, ce qui enclenche automatiquement l’inscription du test pour ce lot, avec indication dans le code des informations suivantes : n° de lot, origine du lot, date, heure, site.

Chez Vert Déshy, les lots destinés à l’ensachage sont facilement identifiables car stockés dans six cellules distinctes de 25 tonnes et deux de 20 tonnes, sachant que la ligne d’ensachage a un débit de quinze tonnes à l’heure. Les granulés destinés à la distribution en vrac sont quant à eux stockés à plat dans un hall dédié.

Ensuite, l’opérateur remplit précisément le seau de 12 litres qu’il verse dans le réservoir du stoechiomètre, prélève un petit échantillon de granulés dans le reste du sac pour en mesurer l’humidité avec la balance de dessiccation, saisit la valeur d’humidité sur le pupitre et enclenche le cycle de test qui va durer quatre heures. Dans le même temps, le stœchiomètre pilote l’imprimante de l’ensacheuse qui appose un code QR unique sur tous les sacs produits à partir de cet instant et qui fait référence à ce même lot.

Silos de granulés dédiés à l’ensachage chez Vert Déshy, photo Frédéric Douard

Durant le cycle de caractérisation du lot de granulés, le stoechiomètre va réaliser, selon la procédure établie par N²Air, tout une série de séquences de mesures jusqu’à sélectionner le réglage idéal, à la fois pour atteindre la puissance nominale effective de l’appareil, mais aussi pour le faire avec le meilleur rendement possible. Pour ce faire, les informations recherchées sont les bons apports d’air et de combustible. Ce sont ces deux valeurs que le pupitre va envoyer dans le Cloud N²Air et qui serviront d’informations pour fournir la recette aux utilisateurs de poêles ou aux chauffagistes pour régler l’appareil. Entre les deux, l’application fait la relation entre ces mesures physiques réelles et l’interface de commande des poêles, sur la base des référencements de caractéristiques de poêles.

Lancement d’une procédure de test sur le pupitre N²Air, photo Frédéric Douard

Une fois la séquence de test lancée, l’opérateur peut retourner à ses occupations et reviendra terminer la manipulation et préparer le test suivant lorsque la lampe verte signalant le fonctionnement du test s’éteindra. À ce moment, l’opérateur passe l’aspirateur dans le foyer, puis dans le réservoir de granulés, essuie la vitre si besoin et lance un nouveau cycle avec le nouveau sac qu’il vient d’apporter. Chaque test demande une dizaine de minutes à l’opérateur, soit une demi-heure par jour en 3 × 8 h.

Remplissage du stoechiomètre avant un cycle de test, photo Frédéric Douard

Au-delà de ce fonctionnement quotidien, la société Vert Déshy bénéficie d’un service de maintenance dans le cadre de son contrat avec N²Air qui dépêche un agent de maintenance tous les trois mois pour réaliser un nettoyage complet de tout l’équipement et renvoie trimestriellement pour calibrage de l’analyseur de combustion chez le fabricant. N²Air propose également, en cas de besoin, de vérifier les estimations du pouvoir calorifique des granulés par mesure de l’humidité, par des mesures physiques en calorimètre.

Sur le marché dès l’automne 2024

L’application N²Air sera opérationnelle dès la saison de chauffe 2024/25 pour les producteurs de granulés qui, comme Vert Déshy, ont fait le choix de proposer le bon réglage permanent à leurs clients, un gage de sérieux, d’efficacité, de confiance et donc d’avenir pour ce marché.

Pour l’utilisateur, en fonction des modèles ou des marques de poêles, deux modes de réglages seront possibles : le réglage automatique en un clic par Bluetooth ou Wifi dès que le client aura scanné son sac, et ce pour les propriétaires de poêles dont le constructeur aura conclu un accord de partenariat avec N²Air ; ou alors l’utilisateur reçoit sur son téléphone les instructions de réglage et va lui-même les saisir sur l’interface de commande de son poêle. N²Air promet que dès l’hiver 2024/25, 50 % des poêles vendus en France seront compatibles avec sa technologie.

Jeremy Hugues dit Ciles, N²Air et Christophe Saint-Cyr, Vert Déshy à côté du stoechiomètre en action, photo Frédéric Douard

À terme, ces informations de réglage pourront être accessibles sur trois types d’interfaces : l’application N²Air directe sur abonnement, l’application N²Air outil de l’application d’un distributeur de granulés, et l’application N²Air outil de l’application d’un constructeur de poêle.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Meximieux

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