vendredi 23 février 2018

Chauffage au bois

Avertissement : Pour mémoire, article du 15 février, ayant plus ou moins compris l'importance des mots utilisés dans la complexité du sujet "Emissions CO2" selon ce que nous souhaitons mettre en avant (favoriser), d'autres articles complémentaires sur ce sujet sont prévus.
Avant de passer sur le sujet "PAC (2)" prévu pour le 2 mars, il semble utile de regarder l'impact de leurs émissions de CO2 par rapport aux autres énergies de chauffage dont les combustibles issus du bois. Sur le long terme (en décennies), le bois est une énergie renouvelable.
Il s'avère que ce détour n'est pas inutile pour apprécier les quantités de CO2 émises en temps réel.
Pas simple d'y voir clair, les informations qui sont facilement à disposition sont imprécises ou discutables dont les émissions de CO2 à prendre en compte :
  •  Cas du chauffage au bois mis en avant grâce au cycle vertueux du CO2 émis lors de sa combustion si on prend soin de planter un arbre après en avoir abattu un pour se chauffer. Nous avons effectivement une énergie renouvelable du point de vue comptable à long terme, mais dans l’immédiateté, ce n’est plus exact, la combustion de l’arbre abattu émet 355 g/kWh de CO2 (selon tableau ci-dessous) pendant une saison de chauffe, il faut des décennies pour que l’arbre planté de remplacement utilise le CO2 émis.
  • Expliquer autrement, pour nous chauffer, nous brûlons les arbres plantés par nos grands-parents, voire arrières grands-parents et nous devons replanter à l'identique arbre pour arbre abattu pour nos petits enfants et arrière petits enfants afin d'arriver au cercle vertueux du CO2 du bois quasi neutre, soit seulement 13 g/kWh de CO2 selon le tableau ci-dessous. 
  •      Un Kg de bois produit 5,5 kWh et près de 2 kg de CO2. Donc une masse de CO2 proche du double de la masse de bois consumée s’explique par l’ajout d’oxygène au carbone lors de la combustion. On verra plus bas dans l'article que 5,5 kWh pour le bois semble optimiste.
"La molécule de CO2 est composée de : 
- 1 atome de Carbone de masse molaire 12 g.mol-1

- 2 atomes de Oxygène de masse molaire 16 g.mol-1

M(CO2) = M(C1O2) = 12×1 + 16×2 = 44 g.mol-1 ou g/mol." 
Source 
: https://calculis.net/masse-molaire



Source :
http://www.economiedenergie.fr/les-émissions-de-co2-par-énergie.html
A mon niveau de connaissance, on peut se permettre d’en conclure : 1 kg de CO2 est composé de 0,273 kg de carbone (27%) + 0,727 kg d’oxygène (73%).
Réminiscence : « en chimie, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». Le kilo de bois s’est transformé en cendres, en vapeur d’eau, en CO2 (dont apport et transformation d’oxygène) pour produire 5,5 kWh.

Confirmation par un plus jeune sorti d’études il y moins longtemps que moi :
"Oui, c'est bizarre, mais effectivement l'oxygène du CO2 est fourni par l'air.
L'atome de carbone "pèse" 12 grammes et l'oxygène "pèse" 16 grammes par atome, soit 32 grammes dans une molécule de CO2 (1 carbone et 2 oxygènes), pour un total de 12 + 32 = 44 grammes pour une molécule de CO2.
(Aparté pas nécessaire pour comprendre : la phrase scientifique complète est qu'une "mole" de carbone pèse 12 grammes, une mole étant une unité de mesure de chimie, représentant une quantité de molécules égale à 6,022 x 10^23 molécules - le nombre établi par Mr Avogadro - ne me demande pas comment il a établi cette quantité; je ne pense pas qu'il ait compté les molécules une par une... Ces poids sont aussi ceux que tu retrouves dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev)
Le carbone représente donc 12/44 = 27,3% en masse du CO2 (environ). 273 g par kg de CO2, soit pour 2 kg ; 546 g de carbone. Donc 1 kg de bois libère 546 g de carbone.
Ça semble raisonnable. Le reste de la bûche est de l'eau, de l'hydrogène (lié au carbone, pour faire la cellulose), de l'azote, et une bonne poignée de sels minéraux (chlorure de sodium, potassium, calcium, magnésium, phosphates...)"

En l’absence d’arbre planté en compensation du bois consumé, nous sommes au même niveau (g/kWh) de CO2 que pour le charbon.

Au passage : Ceci met en évidence la nécessité de bien gérer les forêts afin de recycler le CO2 et récupérer l’oxygène nécessaire à la combustion du bois pour se chauffer. Mettre « à blanc » des forêts pour produire des kWh via installations industrielles de méthanisation (dites « écolo ») est loin d’être réellement « écolo ».
Pour le moment la surface forêts françaises progresse, la nature se charge de remplacer les arbres abattus pour se chauffer, source :
http://www.onf.fr/gestion_durable/sommaire/milieu_vivant/patrimoine/forets_francaises/20071001-133331-958050/@@index.html.
Bien qu'a l'instant présent, les émissions de CO2 du bois de chauffage s'ajoutent aux autres émissions de CO2, mais pas de souci pour les émissions de CO2 dues au bois de chauffage, les forêts compensent sur le long terme (en décennies). Les principaux soucis dus aux émissions de CO2 proviennent essentiellement des autres combustibles carbonés non renouvelables, fioul, charbon, etc.
  • Pour l'électricité, autres valeurs pour le CO2. Source Internet :
    https://www.greenit.fr/2009/04/24/combien-de-co2-degage-un-1-kwh-electrique/
    Cas du chauffage électrique ? C’est selon le mode de production d’électricité, pour la production française, nous serions à 180 g/kWh de CO2. Si on prend en compte le marché européen dont nous dépendons, selon les saisons (importation d’électricité au charbon) et mode de calcul nous trouverons 600 g/kWh de CO2.
    Actuellement l’électricité nucléaire est considérée "propre" en France. Est-il tenu compte de la production de combustible provenant de pays exploités sans états d’âme, du démantèlement à venir des centrales nucléaires.

Sans prétendre détenir une vérité, suivent des informations de sources diverses afin d’essayer d’y voir plus clair.

Ci-dessous un tableau donnant quelques valeurs de pouvoir calorifiques et émissions CO2.
(Nota : pour le bois, on trouvera des valeurs différentes. Ces valeurs varient selon l'espèce. Le bois espèces dites de chauffage donnent les meilleurs résultats en kWh/kg. 
Dans ce tableau "1 kg de bois donne 5,5 kWh semble optimiste, probablement à 0% d'humidité
A 20% d'humidité pour le bois de feuillu 3,8 kWh/kg, à 50% 2,7 kWh/kg. 
Le bois fendu stocké 2 ans à l'air libre contient 18% d'humidité.
Tableau source : http://www.economiedenergie.fr/les-émissions-de-co2-par-énergie.html
Ci-dessous production d'électricité française en temps réel en suivant le lien sous l'image.
Source : http://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-mix-energetique
Selon la même source (Réseau Transport d'Electricité) "RTE-France" : http://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-co2, les émissions de CO2 au 13 janvier 2018 sont comprises entre 37 et 55 g/kWh.
Bien éloignées d'autres modes de calcul qui donneraient 600 g/kWh pour le CO2 électricité, voire 1300 g/kWh dans le tableau ci-dessous.

Un dernier tableau pour information. (Equivalences énergétiques et émissions CO2.)
Source : http://www.domo-energie.com/fr/page.asp?Id=81


Par souci d'objectivité si c'est possible :

Bien tenir compte concernant les combustibles à base de bois que nous sommes dans des conditions vertueuses, "un arbre abattu, un arbre planté".
Le niveau de CO2 va de 8 à 40 g/kWh.

Le premier tableau donne 13* g/kWh, s'entend un arbre abattu, un arbre planté, sinon 355 g/kWh à prendre en compte.
Le second tableau donne 400 g/kWh sans autres précisions.

De même pour l'électricité "Europe UCPTE" :
Niveau de CO2 : 1300 g/kWh, nous sommes bien au dessus des 600 g/kWh annoncées par d'autres sources via autres méthodes de calcul ?

A vérifier : "Europe UCPTE" semble être l'homologue de "RTE-France" ?

Concernant les émissions de CO2 du bois de chauffage ou de l'électricité, on pourrait en conclure que "chacun voit midi à sa porte".
Dans le tableau ci-contre, colonne "Fep" : 2,97 (kWh en amont pour produire 1 kWh utile) même valeur pour l'électricité Suisse ou Europe, mais émissions CO2 différentes.
Trop de valeurs avec manque de précision ou d'information lorsqu'il s'agit de l'électricité ou du bois et de ses dérivés pour être affirmatif. Héritage laissé aux générations futures.
Dans l'article prévu pour le 9 mars 2018, je reviendrai sur la notion "Fep" de la colonne de droite du tableau ci-contre qui pourrait permettre d'expliquer les écarts de CO2 émis selon les sources d'information et de production de l'électricité.

Néanmoins dans le premier tableau,
Bois : 13* ou 355 g/kWh
Electricité : 180 g/kWh.
(rappel du site : http://www.economiedenergie.fr)
 a le mérite de préciser pour le bois (13* ou 355 g/kWh) et d'attirer l'attention sur le CO2 fluctuant de l'électricité.
Toutefois, en annonçant 40 g/kWh de CO2 pour les climatiseurs manque de précision. En climatisation, (production de froid), le rendement est moindre qu'en production de chaleur (PAC), ce n'est pas précisé.

Pour aller plus loin "Energie primaire/Energie finale", mais encore avec d'autres valeurs que dans le tableau ci-dessus, lien : https://www.picbleu.fr/page/qu-est-ce-que-l-energie-primaire-et-finale-de-chauffage

Autre source d'information sur le chauffage au bois :
Bilan environnemental du chauffage domestique au bois : note de synthèse, lien :
http://www.ademe.fr/bilan-environnemental-chauffage-domestique-bois-note-synthese

Revenons à un autre sujet complexe PAC la semaine prochaine.

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