Energies renouvelables

Waste-To-Energy (WTE)

Yann Delamadeleine, MSc – Senior Business Consultant

8 juin 2016

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Agenda

Types d’énergies

La Biomasse

WTE – Généralités

WTE – Comment ça marche ?

WTE – Les enjeux

WTE – Les perspectives

Agir de manière responsable face aux déchets

Questions / réponses

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Types d’énergies

Énergies non renouvelables (dites « traditionnelles ») :

Pétrole

Charbon

Gaz naturel

Nucléaire traditionnel et Nucléaire « sûr »

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Types d’énergies

Énergies renouvelables actuellement disponibles :

Hydroélectrique (accumulation / fil de l’eau / pompage-turbinage)

Solaire (PV + thermique) onshore et offshore (îles solaires)

Éolien (onshore / offshore) / Tour à vent / Tour solaire

Marémotrice / houlomotrice / hydrolienne (courants marins)

Géothermique / Maréthermique (hydrothermique)

Biomasse / WTE

Biocarburants (bioéthanols, biodiesels)

Hydrogène (piles à combustibles)

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Types d’énergies

Énergies renouvelables disponibles dans le futur :

Sources d’énergies personnelles (mouvements du corps humain, capteurs piézoélectriques au sol…)

Sources d’énergies basées sur la récupération (flux d’air urbain, vibrations, bruits…)

LENR (Réactions nucléaires à basse énergie – Fusion froide) ?

Neutrinos (rayonnement cosmique) ??

Antimatière ???

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Types d’énergies

Procédés renouvelables

Cogénération (mécanique / thermique)

Stockage (batteries / réservoirs)

Procédés logistiques et économiques

Optimisation (production / transport / distribution)

Procédés personnels responsables

Économies !

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La Biomasse comme source potentielle d’énergie

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La Biomasse (énergie), qu’est-ce-que c’est ?

Dans le domaine de l'énergie, et plus particulièrement des bioénergies la biomasse énergie estla partie de la biomasse utilisée ou utilisable comme source d'énergie ; soit directement parcombustion (ex : bois énergie), soit indirectement après méthanisation (biogaz) ou de nouvellestransformations chimiques (agrocarburant). La biomasse peut être toute matière organiqued'origine végétale (microalgues incluses), animale, bactérienne ou fongique (champignons). Lasource de biomasse peut être la nature sauvage et/ou cultivée (agrocarburants,agrocombustibles).

Une définition juridique française plus restrictive est : « fraction biodégradable des produits,déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animalesissues de la terre et de la mer, de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fractionbiodégradable des déchets industriels et ménagers ».

Trois modes de valorisations coexistent : thermique, chimique et biochimique.

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WTE – Qu’est-ce-que c’est ?

WTE, W2E or EFW (Waste-to-Energy – Energy-from-Waste)

Revalorisation des déchetsProduction d’énergie à partir des déchets

« Carburant INÉPUISABLE » : MSW (Municipal Solid Waste)

Déchets ménagers solides……et toutes les autres sortes de déchets (agricoles, industriels…)

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Le cycle WTE

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Le WTE fait partie d’une économie circulaire

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WTE – Comment ça marche ? (1)

1. Incinération par la com-bustion des déchets(oxydation complète àenv. 850 °C)

Utilisation d’incinérateurs

Résultats :

Chaleur (70 à 80 % de rendement)

Électricité (via turbines à vapeur) : 20 à 25 % de rendement

Cendres (10 à 30 % de la masse incinérée !!)

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WTE – Comment ça marche ? (2)

2. Gazéification 600 – 1’800 °CDécomposition des déchets en syngaz (composé de CO, H2, CH4 et CO2)Moins de 10 % de résidus (cendres inertes)

3. Dé-polymérisation thermique (C-18) 250 – 500 °CDécomposition des déchets en “Pétrole synthétique” qui peut être raffiné

4. Pyrolyse 200 – 1’000 °CProduction de bitumes combustibles, de bio-pétrole et de bio-charbon

5. Gazéification par torches à plasma 2’000 – 3’000 °CDécomposition des déchets en syngaz riche utilisable pour les piles àcombustibles, pour générer l’électricité nécessaire aux torches, des silicesvitrifiées, des lingots métalliques, des sels et du souffre.

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Gazéification contre Incinération (1)

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Gazéification contre Incinération (2)

Déchets Réacteur

Séchage

Pyrolyse

Atmosphère contrôlée Oxydation partielle

Réduction

Syngaz Cendres

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WTE – Comment ça marche ? (3)

6. Décomposition anaérobiqueBiogaz riche en méthane (CH4)

7. FermentationProduction d’éthanol, d’acide lactique et d’hydrogène

8. Traitements biomécaniques (MBT)Exemple : séparation mécanique des déchets en « deux » puis

décomposition anaérobique et gazéification et/ou pyrolysepour génération de bio-diesel.

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WTE – Les enjeux (1)

Réduire le nombre et assainir les décharges à ciel ouvert

Traitement des déchets «du jour» et des déchets enfouis !

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WTE – Les enjeux (2)

Réduire les émissions de gaz à effet de serre (GHG)

a) CH4 capté et maîtrisé b) CO2 rejeté neutre

L’effet de serre du méthane (CH4) est 21 fois plus grand que celui du CO2 !

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WTE – Les enjeux (3)

a) Dégradation contrôlée des déchets pour générer le méthane(par décomposition anaérobique ou gazéification)

Naturellement, les déchets fermententet émettent du CH4 dans l’air lorsqu’ils

sont stockés dans les décharges!

Captage de méthanedepuis une décharge enfouie

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WTE – Les enjeux (4)

b) Le processus de gazéification / pyrolyse n’émet pas de CO2

et quasiment pas d’autres substances !

La combustion du méthane issu des déchets provenant de la biomasse (plantes) est neutre du point de vue des émissions de CO2 !

En effet, ce CO2 a été absorbé par les végétaux lors de leur croissance !

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WTE – Les enjeux (5)

Palier au déficit énergétique

50 tonnes de déchets municipaux solides traités par jour parune unité WTE (gasification/pyrolyse) sont transformées en :

- 40’000 kWh d’électricité (1.7 MW sur 24 heures)- 10’000 litres de biodiesel EN-590- 5’000 litres d’eau « grise »- 1 tonne de bio-charbon

Les besoins énergétiques de l’unité WTE sont couverts parl’équivalent de moins de 10 % des déchets traités.

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WTE – Les enjeux (6)

Obéir aux réalités économiques (exemple à Melbourne, AUS)

Coût d’une installation WTE : USD 18’000’000 (Besoin en fonds propres 10 %)

Revenus :

14’400’000 kWh / an USD 1’590’000 @ USD 0.11 / kWh3’500’000 l biodiesel / an USD 3’430’000 @ USD 0.98 / l EN-59014’000 t MSW éliminées / an USD 980’000 @ USD 70.00 / t

Coûts de fonctionnement : USD 1’600’000

Marge opérationnelle (EBITDA) USD 4’400’000

Amortissements, intérêts, provisions et taxes USD 3’000’000 (en moyenne sur 10 ans)

Profit net USD 1’400’000 (en moyenne sur 10 ans – ROE 77 %)

Il est facile d’amortir une telle installation sur 10 à 12 ans et d’offrirune excellente rentabilité aux partenaires financiers !

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WTE – Les enjeux (7)

Améliorer la qualité de vie des populations (exemple à Tagum, PHL)

69 familles ( 350 personnes vivent « de et/ou dans la décharge » !

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WTE – Les enjeux (8)

Améliorer la qualité de vie des populations (exemple à Tagum, PHL)

La centrale WTE permettra de faire disparaître la décharge à terme !Un programme social est prévu (clinique, école…) ainsi que de l’embauche !

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WTE – Les enjeux (9)

Participer de manière significative à la Croissance Verte !

1. Le marché mondial du WTE, en très forte croissance, est estimé àUSD 33 mia pour 2023 (en 2015 : USD 21 mia) !

2. Les activités vertes sont porteuses d’emplois nouveaux nondélocalisables (nouvelles filières de formations « vertes ») !

3. WTE est désigné comme une technologie qui pourrait faire réussir latransition énergétique de l’Afrique !

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WTE – Les enjeux (10)

Participer à la résolution de grands problèmes

1. 2.6 mia d’humains n’ont pas accès à un système sanitaire digne de ce nom !

2. 1.3 mia d’humains n’ont pas accès à l’électricité !

3. 900 mio d’humains n’ont pas accès à l’eau potable !

WTE contribue à apporter des solutions à tous ces problèmes !

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WTE – Les perspectives (1)

IncinérationQuantité traitée : 50 tonnes / jour

Pouvoir calorifique des déchets : 10 MJ/kg

Chaleur brute : 5.79 MW

Chaleur nette : 4.63 MW

Puissance électrique : 1.41 MW

Chaleur exploitable : 2.06 MW

Puissance totale : 3.47 MW

Rendement général : 60 %

WTE (gazéification / pyrolyse)Quantité traitée : 50 tonnes / jour

Énergie intrinsèque des déchets : 10 MJ/kg

Puissance intrinsèque : 5.79 MW

Puissance électrique : 1.70 MW

Production de diesel EN-590 10’000 l / jour

Pouvoir calorifique EN-590 36 MJ / l

« Puissance EN-590» 4.17 MW

Puissance totale : 5.87 MW

Rendement général : 101 %

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WTE – Les perspectives (2)

En Suisse, 20 millions de tonnes de déchets sont générés par an dont 3 millions de tonnes de déchets ménagers avec un taux de recyclage de 53.4 % (leader mondial en 2014) !

En traitant les déchets avec les technologies les plus actuelles, on peut imaginer les chiffres suivants :

Puissance électrique : 280 MW (9 % de la capacité nucléaire installée)

Diesel EN-590 : 600’000’000 l / an (600 millions de litres)

Nb de kilomètres parcourus : 9.62 mia km / an (4’500’000 voitures en Suisse -> 2’136 km / an / voiture)

Nb unités WTE de 50 t MSW / jour : 164 (Une unité pour 50’000 habitants)

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Agir de manière responsable face aux déchets

Refuse : Refuser les emballages (initiative zéro-déchets)

Reuse : Réutiliser / réparer / ne pas jeter si cela fonctionne

Recycling : Recycler (verre, métaux, matériaux de construction…)

Energy recovery : Extraire l’énergie des déchets (WTE)

Reduce : Réduire « la taille de sa poubelle » (Le tri)

Les déchets sont à considérer comme une ressource !

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Le tri des déchets

Exemple d’instructions en Inde(Bangalore)

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Bilan en Angleterre (2010)

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Questions / réponses

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