Bois énergie - Définition

Section d'un tronc d'arbre

Le bois énergie se dit de toutes les applications du bois en tant que combustible.

C'est une énergie renouvelable pourvu que le bois provienne d'une forêt gérée en ce sens (voir Sylviculture).

Le bois énergie est le type de bioénergie utilisant l'élément de la biomasse constitué par le bois .

Il se présente sous quatre formes essentielles:

• les bûches
• les granulés de bois ou pellets
• les briques de bois reconstituées
• les plaquettes forestières.

Historique

Le bois est l'une des sources d'énergie les plus anciennement utilisées par l'humanité. Depuis la préhistoire jusqu'à une époque relativement récente, le bois fut la seule source d'énergie possible pour le chauffage et pour la cuisson des aliments. Au Moyen Âge puis à l'époque moderne, c'est le bois qui permit le développement de certaines industries gourmandes en énergie et qui nécessitaient des températures élevées, comme la sidérurgie et la verrerie. À cet effet, le bois était transformé en charbon de bois par des artisans spécialisés, les charbonniers. Ce métier a quasiment disparu au XIX^e siècle avec l'apparition et le développement spectaculaire de l'extraction du charbon de terre. Le bois eut aussi une période d'intérêt particulier pendant la Seconde Guerre mondiale pour alimenter les véhicules à gazogène. Aujourd'hui le bois énergie suscite un regain d'intérêt en raison du prix grandissant des énergies fossiles, de sa disponibilité et de ses vertus écologiques.

Applications

Les différentes applications du bois énergie se caractérisent par leur rendement. Les dernières générations de matériel permettent des rendements en énergie très élevés (supérieurs à 90%)

• Les applications les plus intéressantes sont les réseaux de chaleur en cogénération avec de l'électricité le plus souvent.

• le chauffage au bois sous forme de bûches connait toujours un certain succès, notamment en habitat pavillonnaire et malgré ses contraintes pratiques, car outre les aspects économiques et écologiques, il apporte un caractère chaleureux que n'ont pas les modes de chauffage modernes.

• Les chaufferies collectives au bois utilisant des déchets de scierie (sciure, chutes de bois) ou des plaquettes de bois issues de l'exploitation forestière se développent fortement.

• En chaudière individuelle, de par les difficultés d'approvisionnement et de stockage le développement est plus lent mais la filière commence à se structurer. L'utilisation de plaquettes forestières ou de granulés de bois (aussi nommés pellets) dans des chaudières automatisées en remplacement du fioul apparait prometteur, et est courant en Suède et en Autriche.

• On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois :

• Insert ou cheminée ouverte : rendement 10 à 15% (rendement lors de la combustion. Sur une année, le rendement peut être négatif, du fait des pertes thermiques importantes lorsque la cheminée n'est pas utilisée)
• Insert fermé par une vitre : 30 à 70%
• Poêle à bois moderne (à combustion secondaire) : 70%
• Chaudière de cheminée : 85 à 95%
• Chaudières à bois : 85 à 95%
• Chaudière à granulés de bois(Pellet): 85 à 95%
• Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90%
• Réseaux de chaleur : 95%

Environnement et santé

Le chauffage au bois résidentiel est une source importante de pollution atmosphérique. Il peut dans certains cas être extrêmement nuisible à la santé.

Parmi la liste des substances émises lors de la combustion du bois, on note : des particules fines (dont les PM2,5 qui pénètrent profondément dans le système respiratoire), le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COV), l’acroléine, le formaldéhyde, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des dioxines et des Furanes. Dépendant des sensibilités et des niveaux d’exposition, la fumée de combustion du bois peut causer des maux de tête, de la nausée, l’irritation des yeux et du système respiratoire, une aggravation des maladies cardiorespiratoires et une mortalité plus hâtive. Certains composés émis sont également des substances potentiellement ou avérées mutagènes et cancérigènes (benzène et HAP, par exemple)^[1].

Depuis la fin des années 1980, plusieurs technologies ont été développées pour rendre les appareils de chauffage au bois plus écologiques. Les catalyseurs et les entrées d'air secondaires sont des exemples de technologies qui permettent une combustion presque totale des gaz émis et évitent l'émission de fumée visible. Ces technologies ont été développées pour répondre à des normes environnementales sévères comme la norme américaine pour poêle à bois EPA. Malheureusement, la plupart des appareils de chauffage au bois en utilisation, qui datent du début des années 1980 et ne sont pas pourvus de ces technologies, sont encore très polluants.

On note les éléments suivants qui influenceront grandement la quantité de pollution engendrée par ce mode de chauffage :

• la densité de la population,
• les conditions climatiques,
• la topographie,
• la qualité des appareils de combustion,
• les essences de bois utilisées,
• et les techniques de combustion utilisés.

Il convient dès lors de comparer ces pollutions à celles engendrées par les autres modes de fabrication de l'énergie, notamment des énergies de chauffage les plus utilisées (fuel, gaz, électricité).

Cependant, un des avantages du bois comme source d'énergie est que son bilan carbone est neutre (lorsque l'on ne tient pas compte de la quantité négligeable de CO₂ produit par les équipements à énergie fossile utilisés pour la coupe, le débitage et le transport de la ressource). Le CO₂ libéré pendant la combustion d'un arbre a été capturé par celui-ci lors de sa croissance. Dans la mesure où l'on ne prélève pas plus de bois qu'il n'en pousse, la combustion du bois a donc aucun impact sur le dioxyde de carbone émis si les forêts sont bien gérées. De plus, la décomposition du bois au sol aurait de toute façon libéré une quantité équivalente de CO₂, sans en récupérer l'énergie.

Les cyanures et poussières de suie sont un sous-produit de la combustion et une grande concentration de chauffage au bois génère du smog.

Économie

Le bois comme source d'énergie contribue positivement à l'environnement économique: d'une part, il a un impact très fort sur l'aménagement du territoire par la gestion des forêts qu'il engendre, d'autre part, il développe l'économie de proximité par les emplois qu'il induit sur l'ensemble de la chaine (gestion de la forêt, production, récolte, logistique).

Gestion des forêts

L'exploitation traditionnelle des forêts pour la production du bois de chauffage a conduit à une forme de conduite des forêts, le taillis, qui permettait de produire en quantité des bois de petit diamètre. La conversion en futaie de nombreuses forêts pour la production de bois d'œuvre permet toutefois une production de petit bois de chauffage lors des premières éclaircies.

Le déchiquetage des rémanents d'exploitation (branchages et petits bois) qui n'étaient jusqu'alors pas valorisés sous formes de plaquettes forestières est une technique prometteuse pour l'approvisionnement.

La production de bois énergie permet ainsi de dynamiser la gestion forestière et la récolte de bois d'œuvre en rentabilisant les premières éclaircies. La montée en puissance du bois énergie pose néanmoins le problème d'une concurrence avec les filières d'approvisionnement en bois de trituration.

Réalisations actuelles

L'exemple d'une région française, la Franche-Comté

La Franche-Comté est une région largement boisée aux importantes ressouces forestières, située dans l'est de la France, le long de la frontière suisse. Dès qu'on veut dépasser le stade du chauffage au bois traditionnel en bûches, la mise en place d'une filière industrielle intégrée s'impose. C'est ce qui s'est fait dans cette région avec l'aide de l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie).

Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatisées

L'automatisation indispensable des installations nécessite un combustible dont les caractéristiques doivent se rapprocher d'un fluide. En conséquence, c'est la transformation du bois en plaquettes de 2 à 3 cm de longueur qui s'est avérée la plus propice à l'exploitation automatique.

L'ADEME estime à :

• 81200 Tep par an la ressource forestière disponible pour la production de plaquettes (bois d'éclaircie et bois non valorisés actuellement par un autre usage).
• 15300 Tep par an la ressouce en écorces, chutes et bois de rebut (sous-produits de l'industrie du bois).

En 2003, la ressouce forestière n'est mobilisée qu'à hauteur de 8% alors que la ressource en sous-produits de l'industrie est mobilisée à 112% (des sous-produits proviennent d'autres régions).

Entre 1995 et 2003

Pupitre de commande de la chaufferie au bois de 3200 kW installé à Gray (Haute-Saône)

• 215 chaufferies automatiques ont été mises en place.
• 13 raccordements de bâtiments sur des réseaux de chaleur alimentés par des chaufferies au bois existantes ont été réalisés.
• 7 broyeurs dont 6 de forte capacité ont été mis en service.

En 2003 la Franche-Comté disposait d'une puissance installée de 104310 kW (104 MW).

L'installation de Gray

Sur la base d'une première chaufferie centrale au bois et d'un réseau de chaleur mis en place en 1985 est installée en 2001 une chaufferie mixte bois-gaz constituée de:

• une chaudière bois de 3200 kW automatisée alimentée en écorce ou plaquettes.
• deux chaudières d'appoint ou de secours au gaz naturel de 600 et 1740 kW

Le réseau de chaleur dessert 600 logements, une école maternelle, un groupe scolaire, un collège, une maison de retraite, un centre médico-social et la piscine municipale. La chaudière au bois assure 90% des besoins de chaleur (11 500 000 kwh) équivalent à une consommation de 1400 tonnes de pétrole.