L’application N²Air va permettre d’utiliser toutes essences de bois dans les poêles à granulés
Article paru dans le Bioénergie International n°84 de mai 2023
L’ADEME conseille aux particuliers de régler les poêles à l’occasion de chaque changement de lot, photo Propellet.ch
En Europe et en France, certains producteurs de granulés de bois revendiquent la composition 100 % résineuse de leur granulé comme si elle représentait un avantage. Pourtant cette caractéristique n’est que la conséquence de la ressource dont ils disposent et en aucune manière un critère de qualité ou de bonne combustion dans les poêles. Dans d’autres régions du monde, les granulés sont tous feuillus, ou mélangés, et cela fonctionne aussi bien du moment que le poêle est réglé en conséquence. Beaucoup l’auront oublié, mais il y a encore 25 ans, en France, une grande partie de la production de granulés de bois était produite à partir de sciure de chêne, et j’en ai personnellement utilisé durant des années dans un poêle à cette époque sans aucune contrainte. Il existe néanmoins effectivement quelques différences physiques entre les granulés, selon les essences mais aussi selon l’origine géographique du bois, mais ces différences ne portent aucun ombrage ni à leur qualité ni à leur contenu énergétique. Elles sont de l’ordre du comportement au feu, avec une gazéification plus ou moins rapide, et avec une masse volumique légèrement plus forte chez les feuillus que chez les résineux. Et donc pour avoir les mêmes performances quelle que soit l’essence ou l’origine du bois, il faut refaire le réglage du poêle à chaque changement de lot de granulés. Ce problème n’existe par contre pas pour les chaudières haut de gamme qui savent modifier seules leur réglage.
L’essence du bois n’est en aucune manière un critère de qualité ou de bonne combustion des granulés, photo Frédéric Douard
L’ADEME préconise de régler son poêle à chaque changement de lot
À l’occasion du salon BePOSITIVE 2023, l’ADEME a dévoilé les résultats d’une étude sur les « Performances réelles de poêles à granulés ». Celle-ci caractérise les performances énergétiques et environnementales de ces installations en conditions réelles de fonctionnement. Ce mode de chauffage connaît en effet un véritable engouement en France, et pour ne plus être un secteur significativement émetteur de particules fines, il est indispensable que toutes les technologies et les pratiques non performantes de chauffage au bois soient éradiquées le plus rapidement possible.
Instrumentation mise en place chez les particuliers
Cette étude, réalisée par Solagro, le CSTB, Wigwam Conseil et l’INERIS, a été menée en observant l’utilisation de vingt poêles à granulés performants et récents en France, chez des particuliers durant les hivers 2020-2021 et 2021-2022. Si elle confirme globalement les bonnes performances de ces appareils, en comparaison des données constructeurs obtenues en laboratoire, l’étude émet également des recommandations pour la filière tant sur les innovations possibles que sur les points d’attention concernant l’installation, le dimensionnement des conduits, la conduite des poêles, le choix et le stockage des granulés ainsi que l’entretien des appareils.
En matière d’efficacité de combustion, l’étude affiche des rendements réels très bons pour plus des deux tiers des appareils testés, de l’ordre de 85 %, ce qui est légèrement inférieur aux rendements « catalogue ». Pour ces mêmes appareils, les niveaux d’émission de polluants sont faibles, inférieurs à 25 g/GJ en particules solides, quelles que soient leurs allures de fonctionnement. Les autres appareils, un tiers de ceux testés, présentent des performances tout aussi élevées à des allures soutenues (plus de 40 % de la puissance nominale) mais plus faibles à allures plus réduites.
Une campagne de mesures menées dans le cadre de cette étude sur les niveaux d’émissions de particules solides montre que les niveaux observés en fonctionnement réel sont supérieurs d’environ 30 % à ceux communiqués par les constructeurs et mesurés dans le cadre d’essais normatifs en laboratoire, ce qui est compréhensible et logique. Cet écart s’explique par le recours à des conditions opératoires réelles. Cela confirme aussi l’intérêt de faire évoluer les méthodes d’essais pour favoriser des tests se rapprochant des conditions réelles.
Parmi les recommandations promulguées par l’ADEME suite à cette étude, notons ici celle qui conseille de régler les poêles en fonction de chaque marque de granulés et même à l’occasion de chaque changement de lot, une tâche qui ne peut donc incomber qu’à l’utilisateur ! L’ADEME préconise également aux installateurs et aux mainteneurs de vérifier les réglages lors de chaque entretien.
A l’avenir en France, de plus en plus de granulés présenteront un taux d’essences feuillues plus important, photo Inovalp
Les préconisations précisent : « Les appareils sont préréglés en usine par les constructeurs. Une modification de ces réglages peut s’avérer nécessaire, en cas de changement de lot de granulés. En effet, en fonction du pouvoir calorifique des granulés mais aussi de leurs caractéristiques physiques (longueur et diamètre), la charge énergétique introduite peut varier de plus ou moins 30 %, nécessitant un apport supplémentaire ou moindre d’air pour bien brûler, d’adapter la puissance de chauffe et finalement d’améliorer le confort de chauffage du logement tout en augmentant le rendement énergétique. » Ainsi, même pour des granulés d’un même producteur, les caractéristiques peuvent sensiblement changer d’un lot à l’autre selon les arrivages de bois, et « il n’est, par conséquent, pas étonnant d’observer une combustion différente lors d’un changement de lot. »
Le problème pour l’application de cette recommandation est qu’aujourd’hui, tous les installateurs ou les mainteneurs ne savent pas forcément réaliser ces réglages, et encore moins les utilisateurs.
Pourquoi le réglage d’un poêle à granulés est-il difficile ?
Le réglages des poêles à granulés n’est pas une opération simple, image N2Air
Le réglage d’un poêle à granulés revient à déterminer la vitesse de rotation du système de dosage, vis ou écluse, en tours par minute, et le débit d’air comburant, en mètres cube par heure, deux éléments qui assurent à la fois la puissance souhaitée et une bonne combustion. Dans le même temps, il faut savoir que l’immense majorité des poêles ne dispose d’aucune régulation interne capable d’autocorriger ces valeurs.
Pour définir le débit de granulés, et donc la vitesse de rotation de la vis, il faudrait normalement poser le poêle sur une balance pour connaître la perte de masse par unité de temps et corriger la vitesse de rotation du système d’alimentation jusqu’à obtention de la puissance nominale annoncée par le constructeur. Mais ceci n’est possible que dans un laboratoire et demande énormément de temps et de moyens.
Jusqu’à présent donc, le déficit de la filière a été de penser que tous les granulés se devaient d’être parfaitement identiques, afin qu’ils s’adaptent à une technologie simple et pas chère de combustion. Sauf que, si aujourd’hui la plupart des caractéristiques techniques des granulés sont mondialement homogènes, grâce à la normalisation et à la certification, cela ne sera jamais totalement possible pour ce qui est du débit massique du système de dosage des poêles qui dépend d’une part de la masse volumique des granulés, dépendant elle-même de la densité unitaire du granulé, de son diamètre exact et de sa distribution de longueur, et d’autre part de la géométrie du système de dosage qui détermine quant à elle son propre taux de remplissage plus ou moins important.
Quels sont les intérêts d’un poêle bien réglé ?
Le réglage de la combustion dépend de la vitesse de la vis et de l’amenée d’air, photo Frédéric Douard
Les premiers résultats d’une étude de doctorat en cours au laboratoire LERMAB de l’Université de Lorraine à Épinal montrent que le bon réglage d’un poêle à granulés permet de garantir d’une part son bon fonctionnement (moins ou peu de mâchefers, vitre propre ou moins sale sans dépôt de suies) et d’autre part d’obtenir des performances proches de celles annoncées par les constructeurs (puissance nominale, rendement, émissions polluantes). Ainsi, tous les poêles à granulés peuvent avoir de très bonnes performances, mais cela nécessite des réglages adaptés.
La bonne puissance nominale promise par le constructeur sur la fiche technique. Il arrive couramment qu’un utilisateur change de marque de granulés, car il a le ressenti que son combustible chauffe mal. Mais alors pourquoi certains granulés chaufferaient-ils mieux que d’autres ? En réalité, le granulé, s’il est certifié, n’est pas en cause, et il s’agit plutôt d’un mauvais réglage de la puissance et donc d’un mauvais réglage de la vitesse de rotation de la vis d’alimentation, ou de l’écluse d’alimentation sur certains modèles. La quantité massique de combustible déversée dans le foyer dépend des caractéristiques du granulé : densité, humidité et principalement distribution de longueur. Un sac contenant majoritairement des granulés courts va mieux remplir la vis qu’un sac contenant des granulés majoritairement longs. Ainsi la variation de puissance d’un poêle pour la même vitesse de vis peut varier de +/- 30 % en fonction du granulé acheté.
Le bon rendement. L’étude en cours au LERMAB montre que le bon réglage permet de gagner de 2 à 20 % de rendement ! L’écart le plus important provient du passage d’un granulé d’essence feuillu à une essence résineuse et vice-versa. Même si toutes les essences (feuillues ou résineuses) brûlent aussi bien, leurs caractéristiques particulières nécessitent des réglages spécifiques.
Des niveaux d’émissions polluantes les plus basses. L’étude du LERMAB montre que le bon réglage d’un poêle peut réduire les émissions polluantes de 20 à 50 % !!
Les enjeux à court terme
Jusqu’à présent, tout le monde se contente de ne pas changer le réglage des poêles lors d’un changement de type de granulés, car il n’y a pas d’alternative. Mais les problèmes vont survenir dans les années à venir.
Les ressources en connexes de scieries résineuses ne suffisent plus à la croissance du marché français du granulé de bois, photo Frédéric Douard
Tout d’abord, l’inévitable tarissement des ressources en connexes de scieries résineuses ne peut dès à présent plus suivre la croissance du marché français du granulé de bois qui est de plus de 500 000 tonnes par an. Par conséquent, et de manière obligatoire, la croissance du marché français, sauf si on accepte de compenser toute la croissance par des importations en provenance de pays à forêts exclusivement résineuses, ce qui n’est ni souhaitable ni possible, passe par la mobilisation des connexes de bois feuillus en France, ainsi que par la mobilisation des petits bois feuillus forestiers. De plus, la ressource forestière feuillue est mal valorisée en France, et la baisse de la consommation de bois bûche engendrée par l’amélioration des performances des appareils de chauffage, augmente le gisement disponible. En effet, même si le marché de la bûche commerciale est en croissance en France ces dernières années, cette tendance haussière est beaucoup moins importante que la baisse de consommation de la bûche non commerciale (autoconsommation et marché parallèle). Cette ressource feuillue largement disponible pourra ainsi très utilement fournir l’industrie du granulé de bois. Nous allons donc inévitablement trouver dans un avenir très proche, et la tendance est déjà engagée, de plus en plus de granulés avec un taux d’essences feuillues plus important. La conséquence directe sur le réglage des poêles, est que les utilisateurs seront de plus en plus confrontés à des variations sensibles des caractéristiques d’un lot de granulé à un autre, et connaîtront des dysfonctionnements.
A l’avenir en France, de plus en plus de granulés présenteront un taux d’essences feuillues plus important, photo Inovalp
La seconde grande question va être le durcissement des règles sur la qualité de l’air, pour commencer dans les zones à faibles émissions (ZFE) et dans les zones soumises à plan de protection de l’atmosphère (PPA), mais aussi à terme pour tout le monde à des niveaux qui seront peut-être variables. Malgré de nombreuses améliorations récentes et importantes, la filière du chauffage domestique au bois doit donc montrer très rapidement qu’elle est capable de suivre, et mieux d’anticiper, l’évolution de la réglementation.
N²Air, une application qui va permettre de régler précisément les poêles à granulés
N²Air est une start-up française qui offre une solution technologique permettant de régler les poêles à granulés précisément en fonction de chaque lot de granulés acheté par le consommateur final. Il faut en effet savoir que les poêles à granulés sont conçus pour que l’installateur ou l’utilisateur puisse effectuer des réglages sur l’amenée du combustible et sur le débit d’air comburant afin d’obtenir la meilleure combustion possible, de consommer le moins possible et d’émettre le moins de particules fines possible. Le souci est que personne aujourd’hui ne sait définir ces paramètres en fonction des granulés utilisés. Jusqu’à présent, la pratique revient à appliquer des recettes conseillées par le constructeur ou par le distributeur du poêle, en contraignant le client de se fournir auprès d’une marque de granulés bien spécifique, marque dont la qualité peut aussi varier selon ses approvisionnements.
Comment fonctionne la technologie N²Air ?
La solution N²Air va faire interagir les différents maillons de la filière, depuis l’ensachage du granulé, le constructeur du poêle, l’installateur et le client final, pour arriver au résultat escompté, un bon réglage.
Pupitre du stoechiomètre du LERMAB, photo Jeremy Hugues-dit-Ciles
L’idée novatrice de N²Air est d’installer les moyens techniques et l’intelligence nécessaire au bon réglage des poêles, non pas dans chaque appareil, ce qui les rendrait plus chers à l’achat, mais dans les usines de production de granulés elles-mêmes, à la source, le nombre d’équipements à prévoir se réduisant ainsi considérablement. Ainsi, pour garantir des performances élevées aux poêles, quelles que soient les variations des caractéristiques du combustible, l’idée est donc de placer chez le producteur de granulés le niveau d’équipement qui est utilisé dans les laboratoires d’essais pour optimiser la combustion de façon automatique.
N²Air propose donc d’installer des stœchiomètres sur les sites d’ensachage, chez les producteurs et chez les distributeurs qui achètent en vrac. Ces stœchiomètres sont des appareils qui caractérisent les granulés par un test de combustion réelle très poussé. Il suffit pour cela qu’un opérateur prenne un sac toutes les huit heures à la sortie de l’ensacheuse et qu’il teste cet échantillon dans le stœchiomètre. Dans le même temps, le stœchiomètre pilote l’imprimante de l’ensacheuse qui appose un QR code unique sur les sacs et qui fait référence à ce même lot, ce code donnant accès par la suite aux caractéristiques exactes du lot mesuré. Et par connexion internet, le stœchiomètre envoie les informations de mesure du lot aux serveurs de N²Air et qui sont appariées au QR code dudit lot. Le premier producteur français à être équipé d’un stoechiomètre N2Air est Vert Déshy dans l’Ain, dès fin juin 2023.
Régler son poêle en un clic, image N2Air
Parallèlement, N²Air teste sur un banc d’essais dans son laboratoire les modèles de poêles présents sur le marché, chacun sur une dizaine de jours, afin de les rendre compatibles avec la base de données.
Ensuite l’installateur, lors de l’installation ou de l’entretien annuel, va créer un compte N²Air pour le client final, et va saisir toutes les informations relatives au modèle de poêle, pour faire correspondre les informations sur les granulés que le client va utiliser et son poêle.
Puis l’utilisateur n’a plus qu’à flasher le QR code présent sur le sac qu’il utilise à l’aide de son téléphone. L’application y apparaît automatiquement, sans qu’il y ait besoin de la télécharger sur un store Apple ou Android. 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 (en fonction des poêles) dans le menu du poêle pour finaliser le réglage. Une petite vidéo tutorielle sera disponible par un lien pour expliquer à l’utilisateur comment naviguer dans le menu du poêle et saisir les recettes au bon endroit. Cette opération pourra même être automatique, pour les poêles des constructeurs partenaires de N²Air, en un seul clic après flashage du QR Code, par liaison Bluetooth ou wifi.
Enfin, pour toutes les interventions de dépannage et de maintenance, les opérateurs pourront eux aussi profiter des services de l’application et gagner un temps précieux de SAV en réglage et en remise en service des appareils.
Une innovation qui s’appuie sur la norme et les certifications du combustible
Aujourd’hui, la solution N²Air pourrait être perçue comme une remise en cause de l’utilité de la norme ISO 17 225-2 et des certifications qui y sont adossées, comme une application qui permettrait de se passer de ces cadrages. Mais, il n’en est rien, car l’application N²Air est là pour résoudre une équation à une inconnue : celle du débit massique qui ne peut être fourni de manière très précise ni par la norme, ni par les certifications, étant donné les origines variables du bois et la longueur variable des granulés et les différentes géométries des systèmes d’alimentation des poêles.
N2Air a obtenu le Bio360 d’argent au concours de l’innovation 2023 à Nantes
L’application N²Air repose entièrement sur le fait que les granulés doivent s’inscrire à l’intérieur de la fenêtre permise pour les paramètres normés et certifiés. Sans ces cadres, l’application ne fournirait qu’une information très partielle et non-suffisante au bon réglage et surtout au bon fonctionnement (blocages, mâchefers, particules fines). Par exemple, les critères de cadrage du taux de cendre et de la température de fusibilité des cendres par la norme sont essentiels et doivent obligatoirement être respectés.
Les critères de la norme ISO 17225-2, et leur respect garanti par les certifications, sont nécessaires à N²Air pour garder la précision de ses résultats, car l’application utilise des algorithmes qui ne restent cohérents que dans le cadre des critères de la norme. L’application N²Air a obtenu le Bio360 d’argent au concours de l’innovation 2023 à Nantes.
L’équipe de la start-up N²Air
Jeremy Hugues-dit-Ciles, président de N2Air
L’idée de cette application, même si elle apparaît au grand jour en 2023, a cheminé dans la tête d’un homme depuis plus de 20 ans. Elle a été imaginée par Jeremy Hugues-Dit-Ciles, ingénieur des Mines d’Alès de formation, et qui à la fin du 20e siècle, travaillait déjà sur le granulé de bois. Jurassien d’origine et polyglotte, il a travaillé à l’ITEBE, Institut Technique Européen du Bois Énergie, comme ingénieur et a coordonné à la fois plusieurs programmes européens de R&D et animé le French Pellet club, une entité interne de l’association professionnelle ITEBE, et qui rassemblait alors les producteurs français de granulés de bois et les constructeurs d’appareils. C’est à ce poste qu’il a par exemple contribué, au début du 21e siècle à la première charte de qualité française sur le granulé de bois, alors dénommée charte ITEBE, un référentiel qui donnera naissance quelques années plus tard à la certification NF Granulés Biocombustibles.
Le laboratoire N2AIR teste les appareils du marché, image N2Air
Par la suite, Jeremy a travaillé sur bien d’autres aspects du bois-énergie et des granulés de bois, avec toujours en tête cette équation à résoudre : comment bien régler les poêles à granulés, simplement et à moindre coût ? Aujourd’hui, pour développer et mettre en pratique cette idée, Jeremy s’est entouré d’une équipe de spécialistes et d’un laboratoire de renom sur les questions de combustion du bois : le LERMAB.
Tests sur poêles au LERMAB, photo Jeremy Hugues-dit-Ciles
L’équipe N²Air s’appuie ainsi sur les compétences de trois entités techniques : le laboratoire de l’entreprise basé à Toulouse-le-Château dans le Jura et animé par plusieurs ingénieurs, le laboratoire LERMAB à Épinal, rattaché à l’Université de Lorraine, hébergé à l’ENSTIB et dirigé par le professeur Yann Rogaume, et la société Quarks Solutions à Besançon, créateur et éditeur de logiciels, et spécialiste international de la traçabilité et du risque chimique.
Un démarrage dès l’automne 2023
L’application sera en ordre de marche dès la saison de chauffe 2023/24 pour tous les producteurs de granulés qui, comme Vert Déshy, sont convaincus qu’un bon réglage permanent des poêles à granulés est un gage indispensable de sérieux, d’efficacité, de confiance et donc d’avenir pour ce marché. Et N2AIR promet que dès l’hiver 2023/24, 50 % des poêles vendus en France seront compatibles avec la technologie.
Contact : Jeremy Hugues-Dit-Ciles / +33 630 477 529 – jeremy.hugues@n2air.fr – www.n2air.net
Frédéric Douard, en reportage à Épinal
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