Condensation et cheminée anti-panache à la chaufferie biomasse de Mont-Saint-Aignan

Article paru dans le Bioénergie International n°72 de mai 2021

La chaufferie biomasse de Mont-Saint-Aignan, photo Coriance

Le réseau de chaleur de Mont-Saint-Aignan, ville de 20 000 habitants située au nord de l’agglomération rouennaise, a été construit en 1959. Ce réseau, qui s’est bien développé, est depuis avril 2016 alimenté par une chaufferie à bois de 14 MW. Cette chaufferie bois est venue s’ajouter à l’impressionnant dispositif de production de chaleur renouvelable présent sur le territoire de la Métropole Rouen Normandie qui comptait déjà les chaufferies à bois de Saint-Etienne-du-Rouvray (10 MW), de Maromme (10 MW), de Rouen-Grammont (5 MW), de Canteleu (14 MW), plus l’usine d’incinération Vesta (38 MWth) et la centrale de cogénération à bois de Grand-Couronne (55 MWth). Et en 2021, avec la mise en service de la chaufferie bois de la Petite Bouverie (17 MW), la puissance renouvelable industrielle et collective se monte désormais à 163 MW autour de Rouen et la production des chauffages urbains du territoire métropolitain (350 GWh/an) sera renouvelable à plus de 85 %.

Une politique locale coordonnée

C’est en juillet 2013 que la ville de Mont-Saint-Aignan a confié à la société Mont-Saint-Aignan Énergie Verte (MAEV), filiale du groupe Coriance, l’exploitation et le développement de son réseau, avec les missions de le passer en basse température, de construire une chaufferie biomasse, de rénover les installations existantes et de développer le service. Entre temps, en janvier 2015, la loi a transféré cette compétence Énergie à la Métropole Rouen Normandie qui est devenue l’autorité délégante du réseau. L’investissement global s’est élevé à plus de 21 M€, dont huit pour la chaufferie bois.

La chaufferie bois de Mont-Saint-Aignan, photo Coriance

Le bois, qui est d’origine locale, a permis de maîtriser le prix de la chaleur vendue. En effet, le bois constitue un combustible compétitif sur le marché, son prix n’est pas fluctuant et cette énergie renouvelable bénéficie d’une TVA à taux réduit. Après une première baisse de 20 % du coût moyen de la chaleur au début de la DSP en 2013, la mise en service de la chaufferie bois en 2016 a permis une nouvelle baisse de 20 % pour les consommateurs pour arriver autour des 60 € du MWh.

Le réseau de chaleur

Plan du réseau de chaleur de Mont-Saint-Aignan. Cliquer sur le plan pour l’agrandir.

Le réseau de chaleur initial fonctionnait à 25 bar et à hautes températures (160 °C en départ et 90-100°C en retour). Il a été baissé à 6,5 bar avec un régime de températures de 105 °C départ et 55-70°C en retour pour limiter les pertes de distribution.

Les travaux d’extension du réseau de chaleur (passage de 11,6 à 16,5 km) et le raccordement des nouveaux abonnés ont débuté en 2014. En 2021, le réseau compte 88 sous-stations sur quatre branches (contre 70 en 2014). Il permet de distribuer 75 GWh par an pour chauffer 5 000 logements et fournir de l’eau chaude sanitaire toute l’année à l’université, une piscine, une clinique et des logements.

La chaufferie gaz et fioul initiale a été conservée ; elle sert d’appoint et secours au réseau. Elle se compose de trois chaudières à gaz de 15, 12 et 6 MW, plus d’une cogénération par moteurs à gaz fournissant 7 MWth. Jusque-là, les moteurs étaient mis en service de novembre à mars, et depuis 2016 ils fournissaient 25 % des besoins en chaleur du réseau. Le reste était fourni à 60 % par le bois et à 15 % par les chaudières à gaz. Mais le contrat de vente d’électricité issue de la cogénération est arrivé à échéance en mars 2021, et à partir de la saison 2021/2022, le mix contractuel passera à 85 % bois et 15 % gaz.

Le condenseur de fumée de la chaufferie bois de Mont-Saint-Aignan, photo Frédéric Douard

La chaufferie à bois

Elle a été implantée sur un nouveau site et se compose de deux chaudières à grille mobile de marque HoSt-Eurobiomass de 8,2 et 6 MW, plus un condenseur de fumées de 1,6 MW derrière l’une ou l’autre chaudière. La condensation des fumées, même partielle (une chaudière sur deux) permet ici d’augmenter la puissance globale des installations biomasse de plus de 10 %.

La condensation est rendue possible par le retour suffisamment froid de l’une des branches du réseau. Par ailleurs, le minimum technique des chaudières bois est de 30 %, ce qui fait que la petite chaudière pourra être utilisée l’été pour la production d’ECS dès l’atteinte d’un seuil de besoins suffisant.

Schéma de fonctionnement de la chaufferie biomasse de Mont-Saint-Aignan ©MRN. Cliquer sur le schéma pour l’agrandir.

Le traitement des fumées biomasse comprend un filtre multicyclone couplé à un filtre à manches derrière chaque chaudière pour garantir des émissions de poussières inférieures à 50 mg/Nm³ à 6 % d’O2. Les cendres sous foyers sont épandues en agriculture. La maintenance et le suivi des deux chaufferies et du réseau sont assurés par une équipe de cinq personnes, contre trois personnes avant la chaufferie bois.

La chaudière bois de 8 MW à Mont-Saint-Aignan, photo Frédéric Douard

L’approvisionnement en bois

Le bois et l’énergie des déchets sont les plus importants gisements de chaleur renouvelable de ce territoire. Les chaufferies à bois de l’agglomération ont été réalisées en confiance avec une filière d’approvisionnement structurée de longue date à l’échelle régionale.

Fosse de dépotage du bois à la chaufferie de Mont-Saint-Aignan, photo Frédéric Douard

Les plus de 20 000 tonnes de bois consommées chaque année à Mont-Saint-Aignan sont fournies par la société Biocombustibles SA. Il s’agit à 35 % de plaquettes forestières et urbaines, à 50 % d’écorces et à 15 % de broyats de palettes. Le bois est stocké en chaufferie dans un silo passif de 1 200 m³ puis il est déplacé automatiquement par grappin vers deux silos actifs de 120 m³ chacun avec échelles racleuses. L’ensemble assure trois jours d’autonomie.

La cheminée de 31 mètres à Mont-Saint-Aignan, photo Beirens

Système anti-panache et silencieux à la cheminée

Les fumées en sortie d’un condenseur étant saturées en eau, il en résulte un panache blanc visible au débouché de la cheminée. Aussi, pour éviter que ce panache blanc ne gêne visuellement les habitants du quartier, la cheminée a été équipée d’un système anti-panache. Le principe de son fonctionnement est la dilution des fumées en fin de circuit avec de l’air extérieur. La suppression du panache dépend en partie des conditions atmosphériques, et reste globalement quasi complète jusqu’à une température extérieure de -5°C.

Cet équipement a été fourni clé en main par le constructeur de la cheminée, Beirens SAS. La cheminée auto-stable de 2,75 m de diamètre et de 31 m de hauteur est équipée de deux conduits raccordés aux chaudières bois, et d’un conduit raccordé au système anti-panache. Les fumées sortent du condenseur et traversent un échangeur à flux croisés. Les fumées y sont encore refroidies, et cèdent leur chaleur à un flux d’air extérieur. Les fumées refroidies et l’air extérieur réchauffés sont mélangés. Ce mélange gazeux débouche de la cheminée sans former de panache établi.

Le système anti-panache à Mont-Saint-Aignan, photo Beirens

Beirens, qui fournit ses équipements posés, a également fourni les gaines horizontales de raccordement aux chaudières et des silencieux à cassettes démontables qui permettent d’atténuer les bruits à l’émission. Ces silencieux sont 100 % nettoyables, ce qui prolonge fortement leur durée de vie. Beirens dispose d’une longue expérience dans ce domaine et en a installé plus de 70 derrière des chaudières à bois de moyenne et forte puissance.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Mont-Saint-Aignan

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