Exemple de pratique

Électricité et chaleur à partir de bois - L'énergie de la région, pour la région

L'utilisation de deux technologies sur le même site pour la production simultanée de chaleur et d'électricité à partir de bois est unique en Suisse ; l'utilisation de combustibles fossiles est réduite à un strict minimum. Un esprit d'entreprise et une patience considérables ont maintenant abouti à un résultat convaincant. 

Le bois est un matériau de construction qui façonne encore fortement le visage de l'Engadine aujourd'hui. Qu'il s'agisse de la construction de toits, d'escaliers, de ponts, de meubles ou de clôtures, on veille toujours à utiliser principalement du bois local – c'ก็ตาม du moins le credo de l'entreprise de construction Salzgeber Holzbau, basée à S-chanf. Le site de production de l'entreprise se trouve au milieu de la zone industrielle de la commune de S-chanf. Et c'est ici que l'on découvre comment ce matériau polyvalent issu de la nature s'intègre également très bien dans une économie circulaire ancrée localement, à savoir également en tant que bois-énergie. On peut découvrir sur le site une nouvelle centrale énergétique qui tire le maximum de valeur énergétique du matériau bois.

La centrale énergétique récemment agrandie sur le site de l'entreprise est la dernière étape en date d'une longue évolution qui a débuté dès la fin des années 90. La chef de projet Cilgia Salzgeber fait visiter le nouveau bâtiment de stockage en construction ainsi que les installations souterraines réparties sur plusieurs niveaux.

La pyrolyse produit de l'électricité et de la chaleur

Elle explique que deux flux de matériaux différents déterminent l'activité dans la centrale énergétique. Dans le premier hall de stockage, qui contient environ 5500 m³ de copeaux de bois frais, sont stockés les copeaux livrés. À l'aide d'une partie de la chaleur résiduelle de la pyrolyse, les copeaux sont séchés en douceur.

La pyrolyse désigne un processus de conversion thermo-chimique au cours duquel des composés organiques sont décomposés à des températures élevées et en quasi-absence d'oxygène. Dans le réacteur à lit fluidisé qui suit, les copeaux de bois sont tourbillonnés par de l'air chaud et atteignent une température de +800 °C. Les particules solides tombent au sol, tandis que les parties volatiles sont gazéifiées et passent à travers un filtre. Le gaz ainsi nettoyé traverse ensuite le moteur d'une centrale de cogénération (CHP), ce qui produit simultanément de la chaleur et de l'électricité. Comme sous-produit, il se forme du biochar, qui trouve une utilisation croissante dans l'agriculture et la construction et qui est par ailleurs considéré comme un puits de carbone efficace.

Le bois de récupération permet aussi de produire de l'énergie

La deuxième installation mérite tout autant d'attention : celle-ci valorise la deuxième source de matières premières de la région, à savoir le bois usagé – un matériau qui est certes également broyé, mais qui est pollué par des additifs tels que la peinture et les vernis et qui doit donc être stocké et traité différemment. « Grâce à l'activité de construction intense en Engadine – qu'il s'agisse de nouvelles constructions ou de rénovations –, nous disposons de suffisamment de bois usagé valorisable sur le plan énergétique », explique-t-elle. Le bois usagé est broyé mécaniquement à Bever, puis stocké dans un hall de stockage séparé (d'une capacité de 10 000 m³ de bois usagé broyé).

La matière première passe par une centrale de combustion de bois usagé (type : agroforesterie). Une turbine dite ORC est utilisée pour la production d'électricité à partir de l'énergie ainsi obtenue.
Le système ORC (Organic Rankine Cycle) – nommé d'après un physicien écossais – convient à la conversion de l'énergie thermique en énergie électrique, les paramètres de processus que sont la pression et la température étant nettement inférieurs à ceux d'une turbine à vapeur classique. Un fluide thermique est utilisé comme milieu de travail dans un circuit fermé.
La dernière étape de la visite mène à deux chaudières à copeaux de bois conventionnelles (de type Schmid ; d'une puissance de 2 MW et de 900 kW) situées dans une pièce adjacente. Un mécanicien est en train de réparer une chaîne de transport. Les deux chaudières sont toujours utilisées pour couvrir les besoins de pointe, ce qui n'est pas rare dans la Haute-Engadine, située en altitude. Et cela nous amène à l'historique de ce projet unique.

Comment tout a commencé

L'entrepreneur en construction bois Simon Salzgeber (père de la cheffe de projet) a toujours été passionné par les énergies renouvelables. Très tôt, l'idée lui est venue de créer un réseau de chauffage urbain utilisant les déchets de bois de sa propre entreprise et de la région pour produire de la chaleur. La première étude a ensuite eu lieu en 2005. Simon Salzgeber s'attendait à ce que l'installation soit rentable au maximum cinq ans après sa construction. C'est avec cette attente que le réseau de chauffage urbain a fourni de la chaleur pour la première fois en 2010. Au début, seuls l'entreprise de construction de Salzgeber avec quelques bâtiments, une salle d'escalade et un immeuble résidentiel étaient raccordés au réseau.

Cependant, le développement ultérieur du réseau de chauffage urbain n'a progressé que lentement. Le durcissement de la législation cantonale sur l'énergie (dans le cadre du concordat MuKEn) a donné un élan supplémentaire à l'attractivité du chauffage urbain, comme le sait Cilgia Salzgeber : « Un remplacement à l'identique d'un chauffage au mazout ou au gaz n'était ainsi plus possible. Cela nous a beaucoup aidés. » Le raccordement d'un place d'armes de l'armée et du Lyceum Alpinum (à Zuoz, non loin de là) au réseau ont constitué des jalons importants. Jusqu'à aujourd'hui, il continue d'être étendu année après année. Pour répondre à la demande accrue, il était devenu indispensable d'agrandir l'installation existante.

produire de l'électricité

Mais pour Simon Salzgeber, produire simplement plus de chaleur ne suffisait pas. Il voulait également devenir indépendant en matière d'approvisionnement en électricité. Alimenté par les craintes nationales d'une pénurie d'électricité en hiver, un projet ambitieux a pris forme.

Pour ses projets de grande envergure, l'entrepreneur cherchait un partenaire innovant. Au cours d'une discussion, il a présenté son idée à Thomas Gautschi. Le directeur d'Anex, une entreprise de conseil et de planification en technique du bâtiment disposant d'une succursale à Coire, se souvient : « Simon voulait tirer du bois plus que de la simple chaleur et est venu nous voir avec l'idée de produire de l'électricité. » En étroite collaboration avec Simon Salzgeber, Anex a réalisé des calculs de rentabilité jusqu'à ce qu'un projet financé voie le jour, qui aurait déjà pu être réalisé en 2020. Mais des incertitudes subsistaient alors concernant la politique énergétique communale. Il a donc fallu patienter.

Comme c'est souvent le cas pour les projets énergétiques inhabituels, la procédure d'autorisation après le dépôt de la demande de permis de construire a été longue. « Nous avons toujours tout fourni. Mais sans cesse, il y avait une nouvelle question, un autre document à soumettre, une clarification supplémentaire à mener », déclare Simon Salzgeber. Une situation qui préoccupe Thomas Gautschi : « De tels retards peuvent avoir des conséquences graves sur des projets de cette envergure. La sécurité de planification fait défaut. »

Énergie pour deux communes et plus

Mais maintenant, le rêve est devenu réalité : la chaleur d'environ 17 GWh produite en 2025 par la cogénération et la combustion de bois usagé sera injectée dans le réseau de chauffage urbain local. La longueur de ce réseau thermique a entre-temps atteint 10 km et alimente de nombreux bâtiments à S-chanf et dans la commune voisine de Zuoz. La restitution de chaleur correspond ainsi approximativement au besoin de chauffage annuel d'environ 600 maisons individuelles.
Le CHP ainsi que la turbine ORC produisent de l'électricité. Après déduction de la consommation propre, la majeure partie de la quantité d'électricité produite annuellement, qui s'élève à environ 6 GWh, est injectée dans le réseau électrique public. Cela correspond à la consommation annuelle moyenne d'environ 1500 maisons individuelles.

Informations techniques 

Consommation de bois en consommation annuelle de plaquettes forestières séchées (non contaminées)15 000 m³
Bois usagé broyé (contaminé) 

25 000 m³

Module cogénérateur 
Puissance électrique 550 kW él
rendement électrique 40%
Puissance thermique 750 kW thermique
Installation Syncraft thermique 750 kW thermique
Production de biochar (à pleine capacité) 

550 tonnes par an

Module ORC 
Puissance électrique ORC 710 kW max
Système agroforestier 4,1 MW
La cogénération installée de type Jenbacher utilise le gaz de bois produit par pyrolyse pour la production d'électricité. La chaleur résiduelle ainsi générée est injectée dans le réseau thermique. Sur la photo, la cheffe de projet Cilgia Salzgeber. (Photo : Salzgeber Holzbau S-chanf)
Légende
Image de couverture : Vue sur le site de l'entreprise de construction en bois Salzgeber Marangun. On y voit le nouveau hall destiné au stockage des copeaux de bois. La centrale énergétique proprement dite se trouve en sous-sol.

Images 1-3 : La centrale de cogénération installée de type Jenbacher utilise le gaz de bois produit par pyrolyse pour la production d'électricité. La chaleur résiduelle ainsi générée est injectée dans le réseau thermique. Sur la photo, la cheffe de projet Cilgia Salzgeber. (Photo : Salzgeber Holzbau S-chanf)

Images 4 et 5 : De hautes montagnes de copeaux de bois provenant de bois usagé attendent d'être brûlées dans les différentes installations de combustion du bois de la centrale énergétique située au sous-sol.

Figure 6 : Pour la combustion du bois usagé, une turbine dite ORC est utilisée. La turbine est entraînée par le contact avec un matériau organique ayant une basse température d'évaporation.

Figure 7 : La pyrolyse produit du biochar comme sous-produit ; il est utilisé en agriculture et dans la construction, et est certifié comme puits de CO2.

Figure 8 : Tout vient à point à qui sait attendre. Au fil des ans, la longueur de ce réseau thermique a atteint 10 km et dessert de nombreux biens immobiliers à S-chanf et dans la commune voisine de Zuoz.

Figure 9 : Représentation schématique des deux filières de valorisation de la biomasse de la centrale énergétique.

Figure 10 : Vue de la dalle de sol en béton de la centrale énergétique, où les installations de gazéification du bois, telles que la cogénération et la turbine ORC (à droite du centre), ont été installées. Le bétonnage sur plusieurs étages (vue sur le coffrage) a dû progresser rapidement pour que la centrale énergétique puisse être mise en service à temps fin 2025. Il a fallu dix mois pour obtenir le permis de construire (déc. 2023) ; la construction de la centrale énergétique a duré neuf mois.

Manuel Fischer
Photos : Manuel Fischer und Salzgeber Holzbau S-chanf

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