La toute nouvelle centrale bois du mythique Thermoréseau de Porrentruy

Article paru dans le Bioénergie International n°56 de juillet-août 2018

La centrale biomasse de Bellevue à Porentruy, photo Thermobois

La toute première déchiqueteuse ERJO de Thermobois avec benne récolteuse en 1995, photo Thermobois

La société suisse Thermobois SA a été créée le 22 février 1989 à l’initiative de Marcel Godinat, alors ingénieur forestier et directeur de l’association jurassienne d’économie forestière (AJEF devenue Forêt Jura). Pionnier du bois-énergie, devenu directeur de la nouvelle entité, Marcel Godinat avait œuvré durant plusieurs années pour définir le concept de cette société multi-partenariale, pour rassembler autour du projet et surtout pour convaincre à une époque encore en pleine préhistoire des énergies renouvelables. Aujourd’hui, c’est son fils Manuel, né dans les plaquettes forestières et ingénieur en génie thermique, qui a repris le flambeau de cette entreprise modèle depuis des décennies en Suisse et en Europe, et qui poursuit l’œuvre de son père prématurément décédé en 2012.

L’intelligence contre des pratiques hors d’âge

C’est avec l’appui et l’actionnariat de toutes les communes du canton du Jura et de nombreux acteurs de l’économie forestière régionale, soit au total 220 actionnaires, que ce projet ambitieux et improbable fut bâti. Le but de Marcel Godinat était de mettre fin à l’obscurantisme forestier, à tout ce temps et tout cet argent perdus à découper et à brûler les têtes d’arbres lors de l’exploitation du bois d’œuvre, en pure perte et avec le maximum de pollution et de dégâts pour l’environnement. Cette pratique parait aujourd’hui invraisemblable, et même irresponsable, mais elle était la norme dans la plupart des pays européens il y a encore quelques années. Et même si elle est aujourd’hui moins pratiquée, elle n’a pas encore disparu faute de lois claires ou tout simplement de volonté d’appliquer celles qui existent.

L’approvisionnement du Thermoréseau est basé en grande partie sur les têtes d’arbres exploités pour le sciage, photo Thermobois

Le but de Marcel Godinat était donc de remplacer cette pratique archaïque et néfaste par la mécanisation et la valorisation, et donc par la production et la vente de plaquettes forestières. Selon lui, et l’histoire récente lui a donné raison, cette nouvelle pratique allait d’une part permettre de rationaliser l’exploitation forestière qui coûterait moins cher, mais en plus elle fournirait un débouché aux petits bois des propriétaires forestiers, et donc de la richesse à la place de charges : tout simplement génial !

La deuxième dechiqueteuse de Thermobois avec benne récolteuse en 2005, photo Sylvain Bélet Thermoréseau

Suite à la mise en pratique de sa théorie, Marcel Godinat a ainsi pu vérifier par la pratique que les coûts de façonnage du bois d’œuvre pouvaient être réduits d’environ 25 % quand les cimes étaient laissées entières pour être déchiquetées au lieu d’être démantelées. Il a aussi montré que le nettoyage des parterres de coupe est grandement simplifié et réalisé en seulement deux heures par ha, contre plusieurs jours par hectare en cas de démantèlement à la tronçonneuse et brûlage.

Débardage des cimes par porteur en 1995, photo Thermobois

Depuis sa création, la société a ainsi produit et valorisé plus d’un million de mètres cubes de plaquettes à partir de rémanents forestiers locaux et ceci dans 35 chaufferies collectives à bois du Jura et du Jura Bernois. Ce volume a permis d’éviter la consommation de 75 millions de litres de mazout fossile et importé.

Entre temps en 1999, Thermobois, pour donner une plus grande base à son marché, a créé une société sœur, que Marcel Godinat a nommé Thermoréseau-Porrentruy SA pour faire le parallèle avec Thermobois. Cette société avait pour but de mettre en place et de gérer le réseau de chaleur de la chaufferie de la ville de Porrentuy et Fontenais.

Toutes les plaquettes pour petites et moyennes chaufferies sont tamisées à Courchavon sur un crible Rudnick, photo Thermobois

Parallèlement Thermobois, déjà producteur de plaquettes et producteur d’énergie, s’est également positionné sur la maintenance des chaufferies bois de ses clients et dans le conseil à la planification de nouveaux projets. L’entreprise, qui emploie actuellement 16 personnes, est ainsi un acteur pro-actif qui développe le réseau de chaleur de Porrentruy et qui favorise la création de nouvelles chaufferies sur tout le Canton.

Une logistique complète pour un bois-énergie ultra local

Le bois utilisé par Thermobois est à 80 % du bois feuillu provenant de forêts publiques et privées du Canton. Cette ressource est constituée des cimes des arbres abattus pour le sciage (partie sommitale du tronc en dessous de 20-30 cm de diamètre) ou de petits bois provenant des éclaircies de peuplements. Actuellement, Thermobois produit environ 100 000 m³ de plaquettes par année, ce qui représente 7,5 millions de litres de mazout substitués par an. Sinon, le potentiel de plaquettes forestières, uniquement obtenues à partir de petits bois de coupe de bois d’œuvre et d’éclaircies, disponible annuellement sur le Canton est quant à lui de 250 000 m³, ce qui laisse une bonne marge de progression.

Chantier de déchiquetage Thermobois, photo Thermobois

Thermobois réalise sa production avec ses propres déchiqueteuses et livre ses clients avec ses propres camions. Mais le premier investissement de la société fut la construction d’un hangar à plaquettes à Courchavon et qui pouvait accueillir 13 000 m³. Mais suite à la tempête Lothar du 26 décembre 1999, ce dernier a été agrandi en 2001, et dispose désormais d’une capacité de 20 000 m³.

La récolte est réalisée en forêt par des entreprises spécialisées à l’aide de porteurs forestiers. Ceux-ci rassemblent les cimes non ébranchées, les tronçonnent en sections de 5 à 6 m et vont les déposer en tas en bordure des chemins forestiers en essayant de les garder les plus propres possible.

La déchiqueteuse Heinola de Thermobois en forêt, photo Thermobois

Pour le déchiquetage, Thermobois utilise deux machines sur camion : une Jenz HEM 582 R de 540 CV et une Heinola 1310 ES de 700 CV qui sera remplacée en 2019 par une Wüst. À l’origine, Marcel Godinat avait commencé avec une déchiqueteuse Erjo sur porteur TP Volvo, une machine qui fut elle-même remplacée par une Bruks sur porteur forestier Welte.

Les plaquettes sont soit livrées en direct dans les deux chaufferies à bois humide du Thermoréseau, soit entreposées à Courchavon pour séchage et fourniture des petites chaufferies à bois sec des autres communes. Un chargeur Volvo L70F réalise la manutention sur le site de stockage.

La halle de stockage de Courchavon et son installation de criblage des plaquettes sèches, photo Thermobois

Livraison de plaquettes forestières en ville par camion souffleur, photo Thermobois

Les livraisons sont réalisées par deux véhicules spécifiques : un camion à benne à fond mouvant de 50 m³ et un porte-conteneurs à bennes basculantes de 40 m³ qui peut également être équipé d’une benne soufflante construite non loin de là par Kym Benwill. Un troisième camion avec benne à fond mouvant de 60 m³ intègrera la flotte durant le second semestre 2018. Pour la fourniture des bois séchés, un passage sur un crible vibrant Rudnick permet de débarrasser les plaquettes des poussières et des fines avant livraison. Le cribleur permet d’éliminer également les surlongeurs.

Le faible rayon d’approvisionnement des plaquettes Thermobois leur confère une excellente performance écologique avec une part d’énergie grise comprise entre 1 à 2 % selon les chantiers, une énergie grise correspondant notamment au gazole utilisé par les véhicules et les machines.

Transport de plaquettes forestières par rail pour fourniture hors canton, photo Thermobois

Notons enfin que les plaquettes Thermobois sont majoritairement commercialisées au volume. En effet, la production étant toujours réalisée avec les mêmes machines, les mêmes réglages et le même bois, la quantité de bois contenue dans un mètre cube de plaquettes Thermobois ne varie pas. Et comme la quantité d’énergie contenue dans un mètre cube de plaquettes ne varie au maximum que de 10 % en fonction de son humidité (la quantité de bois ne change pas, seule la part d’eau à évaporer évolue), la pesée des camions n’a pas été jugée pertinente. Les plaquettes sont juste livrées soit humides soit sèches selon les besoins des technologies.

Un réseau de chaleur en perpétuel développement

Mis en service en 1999, le chauffage à distance de Porrentruy, le plus grand réseau de chaleur de Suisse pour l’époque, s’est fortement développé. Alors que le projet initial prévoyait le raccordement de 70 bâtiments publics sur les communes de Porrentruy et de Fontenais, ce sont aujourd’hui plus de 420 sous-stations qui sont en fonction, totalisant un besoin de plus de 20 MW.

La centrale de la Roche de Mars, photo Gruner Gruneko

Une première chaufferie, celle de Bellevue, a été construite en 1999 et hébergeait les bureaux de Thermobois. Elle est composée d’un silo de 2 000 m³, de deux chaudières à bois Schmid de 2,5 et 5,5 MW avec électrofiltre Beth, d’une chaudière à mazout d’appoint de 2,7 MW et de deux ballons de stockage de 50 m³ chacun. La chaufferie, qui a distribué jusque 33 GWh de chaleur les années où elle était la plus sollicitée, consommait jusqu’à 40 000 m³ de plaquettes par an. Et déjà du temps où elle était toute seule, le bois couvrait de 95 à 98 % des besoins.

La construction d’une nouvelle centrale dans le secteur de la Roche de Mars a permis de poursuivre le développement du réseau tout en sollicitant moins la première chaufferie. Après une mise en service en 2015, cette centrale dispose aujourd’hui d’une capacité de 8,6 MW de fourniture de chaleur et de 1,3 MWé de fourniture d’électricité. Rappelons qu’en Suisse depuis 2009, l’électricité renouvelable est rémunérée à prix coûtant dès que le producteur est agréé ; chez Thermoréseau ce prix a été validé à 240 CHF/MWh (206,4 €) pour une durée de 20 ans. Une turbine ORC Turboden installée dans la nouvelle centrale produit 9 GWh d’électricité par an. Ceci représente 20 % de tous les besoins en électricité de la ville de Porrentruy ou encore la consommation de 2 500 ménages suisses.

Le module ORC Turboden à la centrale de la Roche de Mars, photo Frédéric Douard

La nouvelle chaufferie est aussi dotée de deux accumulateurs de chaleur de 130 m³ chacun, contenant 12 MWh de réserve, et ce afin de suppléer aux pics journaliers de demande sans avoir à solliciter les chaudières mazout pour de courtes durées, ni les appoints en période très froide.

Comme à Bellevue, c’est un grappin automatique qui gère l’alimentation des chaudières à partir d’un stockage de 6 000 m³, correspondant à dix jours de consommation par grand froid. Ce stockage, ainsi que la chaufferie, occupent un bâtiment de 1900 m² et 16 mètres de haut. Ce site accueille également une aire de stockage de bois rond, un atelier pour l’entretien des machines, une station de lavage, des vestiaires pour le personnel technique, ainsi que les nouveaux bureaux des deux sociétés.
Et en mémoire de son initiateur, qui en avait projeté la construction dès 2002, mais qui n’a malheureusement pas pu voir son achèvement, ce nouvel équipement a été baptisé Centrale Marcel Godinat lors de son inauguration le 5 octobre 2017.

La centrale de la Roche de Mars avec ses deux ballons d’accumulation, photo Frédéric Douard

À ce stade du développement, le Thermoréseau s’étend sur 26 kilomètres et fournit la chaleur à plus de 420 bâtiments, soit 45 GWh/an, ce qui représente 50 % des besoins totaux de chaleur de Porrentruy. Pour cela, les deux chaufferies consomment actuellement 75 000 m³ de plaquettes par an. L’objectif poursuivi est d’atteindre au moins 550 raccordements en 2022, ce qui correspondra au chauffage des deux tiers de la ville. Le réseau consommera alors plus de 100 000 m³ de plaquettes par an et livrera plus de 55 GWh de chaleur. C’est dans cette perspective, qu’une rénovation de la chaufferie de Bellevue est en cours de réflexion.

La centrale de la Roche de mars côté cours, photo Frédéric DouardJPG

Parallèlement, plusieurs projets d’optimisation de l’efficacité du réseau sont d’ores et déjà à l’étude. Ainsi pour valoriser la chaleur de cogénération d’été, la recherche de clients pour la mise en place le long du réseau d’unités de production de froid par absorption est en cours. Dans le même but, un projet d’installation de séchage est à l’étude sur le site de la Roche de Mars. Enfin la condensation des fumées est aussi envisagée car la bonne gestion du réseau a permis d’année en année d’en baisser la température de retour, actuellement à 54 °C, et elle devrait encore pouvoir baisser jusque 48 °C.

La partie stockage de bois de la centrale de la Roche de Mars, photo Frédéric Douard

Du point de vue des investissements, la nouvelle centrale a coûté 22 millions de CHF (18,92 M€) dont 9 (7,74 M€) pour la production électrique. Et au total, fin 2017 le montant cumulé des investissements de Thermobois et de Thermoréseau se montait à 74 millions de CHF (63,64 M€). Ce montant devrait attendre les 83 millions de CHF (71,38 M€) vers 2022 après la rénovation de la centrale de Bellevue et lorsque le maximum de raccordements prévus sera réalisé.

Le prix moyen de vente de la chaleur est actuellement de 10 centimes suisses par kWh (8,6 centimes d’euros), un prix compétitif en Suisse. Il est obtenu par une combinaison de facteurs : une intégration totale de la filière par le même opérateur de la forêt à la sous-station, y compris jusqu’à la réalisation des avant-projets ; une très bonne optimisation des moyens entre Thermobois et Thermoréseau ; des circuits de valorisation très courts ; des engagements contractuels de fourniture d’énergie sur trente ans ; et un statut d’entreprises parapubliques qui ne réclament pas tous les ans le versement de dividendes !

Du point de vue de l’économie locale, en plus de l’emploi généré par les travaux de construction, d’ici 2022 l’exploitation du réseau injectera dans l’économie forestière locale chaque année trois millions de CHF (2,58 M€) : un million en achat de bois, un million en déchiquetage et un million en transport et manutention.

Kohlbach équipe la centrale de la Roche de Mars avec sa technologie dernier cri

La nouvelle centrale a livré ses premiers kWh le 27 octobre 2015 avec une chaudière Kohlbach K8 de 3,2 MW à eau chaude. La K8 correspond à la technologie classique de chaudières à grille mobile avec échangeur horizontal. Puis en mars 2017, une chaudière K12 à huile thermique de 6,7 MW a été également mise en service ; le choix de l’huile comme fluide caloporteur a été fait pour assurer le fonctionnement de l’ORC.

Les deux chaudières KOHLBACH de la centrale de la Roche de Mars, photo Frédéric Douard

Kohlbach est un constructeur autrichien pionnier dans les chaudières industrielles à biomasse qui depuis 1959 a mis en service plus de 1 500 chaudières dans 23 pays. L’entreprise a notamment été la première à construire, dès 1978, des foyers à grille mobile pour bois très humide (jusque 65 %), avec introduction du bois par poussée hydraulique montant vers le haut de la grille, comme le faisait déjà les introductions à vis de poussée inférieure. Cette solution technologique, appelée rampe de compression, reprise plus tard par de nombreux constructeurs, garantit une grande étanchéité à l’air, réduit quasiment à zéro le risque de remontée de feu par le convoyeur, permet un préchauffage du combustible avant son entrée dans le foyer grâce à une circulation d’eau chaude, et évite de perturber la combustion à chaque coup de poussoir. Ces foyers, alors dénommés SchuHi, prendront plus tard le nom de Système K8.

Caractéristiques dynamiques du foyer K12 avec zone de combustion tertiaire verticale Kohlbach

La chambre de combustion tertiaire verticale de la chaudière K12, photo Frédéric Douard

Depuis les années 2010, Kohlbach a développé un nouveau foyer, le K12, plus puissant, disponible jusque 12 MW, mais aussi plus résilient face aux conditions de combustion difficiles. Ce foyer prend notamment en compte le fait que le combustible biomasse, dans les grandes puissances, est souvent riche en salissures (terre, feuilles, aiguilles et particules fines) qui sont autant d’éléments qui vont encrasser les chaudières tant sur la grille que sur les surfaces d’échange.

Ce nouveau foyer est constitué d’une zone de combustion tertiaire cylindrique verticale, juste après la secondaire classique. Le mélange entre gaz combustibles et air secondaire y est fortement amélioré grâce à un véritable tourbillon généré par une injection tangentielle de l’air secondaire à la base du cylindre. Ce principe de combustion à trois étages garantit une faible production de CO, de NOx et un rendement pouvant aller jusque 89 % même avec du bois très humide. La verticalité du dernier étage de combustion garantit quant à lui de très faibles dépôts. Ainsi, même avec des combustibles pouvant contenir jusque 10 % de minéraux et 65 % d’eau, le constructeur garantit que la chaudière K12 ne nécessite un entretien que toutes les 4 000 heures de fonctionnement, ce qui est exceptionnel pour une chaudière à grille brûlant ce type de combustible. Cet avantage se retrouve également bien sûr en disponibilité et en durée de vie.

Synoptique de commande de l’une des chaudières KOHLBACH à Porrentruy, photo Frédéric Douard. Cliquer sur l’image pour l’agrandir.

Une caméra filme en continu le foyer de la chaudière K12, photo Frédéric Douard

Pour l’échange thermique dans la version à huile thermique des K12, comme c’est le cas de la seconde chaudière de la centrale de la Roche de Mars, la récupération de chaleur se fait en quatre temps et quatre zones : une partie rayonnement, une partie convection, un économiseur et un réchauffeur d’air primaire sur les fumées. Par ailleurs, un recyclage des gaz de combustion est réalisé au niveau de la grille pour éviter la formation de mâchefers et pour limiter les émissions d’oxydes d’azote. Sinon notons qu’en cas de besoins, les K12 sont équipées de réservations permettant d’installer des cannes d’injection d’urée dans la chambre verticale.

Manuel Godinat à gauche et Marc Houin de Kohlbach Francophonie, photo Frédéric Douard

Enfin, pour capter les particules les deux chaudières sont équipées d’un filtre cyclonique et d’un électrofiltre permettant de respecter la norme environnementale suisse Opair à hauteur de maximum 30 mg/Nm³ à 6 % d’O2 (20 mg/Nm³ à 11 % d’O2 pour des installations jusqu’à 10 MW).

Contacts :

  • Thermobois-Thermoréseau : Manuel Godinat – Tél. : 41 32 466 29 66 – manuel.godinat@thermobois.ch – www.thermobois.ch
  • Kohlbach Francophonie : Marc Houin – Tél. : +33 612 13 67 39 – Marc.Houin@kohlbach.fr – www.kohlbach.fr

Frédéric Douard, en reportage à Porrentruy et en hommage à Marcel Godinat, un homme riche et agréable que j’ai eu le privilège de côtoyer.

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Informations de contact de Kohlbach
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+33 612 13 67 39
@ www.kohlbach.fr/fr/ marc.houin@kohlbach.fr
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