Partie 2 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole Candidat libre - ITEC 2021

Choix du moteur de cogénération

Partie 2: la solution énergétique alternative par Cogénération au Gaz Naturel est-elle pertinente d'un point de vue économique ?

EDF Obligations d'Achat, aussi nommé EDF OA est l'entité d'EDF responsable de l'achat des énergies renouvelables ou à forte efficacité énergétique. L'entreprise est dans l'obligation d'acheter cette énergie, en vertu du code de l'énergie. D'après l'Arrêté du 3 novembre 2016 fixant les conditions d'achat et du complément de rémunération pour l'électricité produite par les installations de cogénération d'électricité et de chaleur valorisée à partir de gaz naturel, l'année est découpée en deux parties: l'hiver contractuel compris entre le 1er novembre et le 31 mars, et l'été contractuel compris entre le 1er avril et le 30 octobre.

En première approche, le choix d'un moteur ecoGEN33-Agc a été fait (voir DT6), il consomme une puissance $P_{\text{gaz}}$ de 98 kW. On prendra le temps de production pour la revente à 3600 heures par an.

DT5: Tarifs énergie gaz et électricité

Tarifs Énergie

Prix gaz · 32 € / MWh

Prix électricité · 90 € / MWh

Tarif C16 (rachat électricité par EDF OA) · 147,90 € / MWh

2.1

Question 2.1: Calculer l'énergie $E_{\text{gaz}}$ consommée par an en $\text{MW}\cdot\text{h}$ pour la revente. Déterminer le coût du gaz consommé par an (voir DT5).

Le rendement électrique du système de cogénération est de 33,8%.

2.2

Question 2.2: Calculer la puissance électrique $P_{\text{élec}}$ délivrée par l'installation. Déterminer l'énergie électrique $E_{\text{élec}}$ produite par an. En déduire le gain en euros/an dû à la revente de la totalité l'électricité (voir DT5).

La cogénération permet de réduire la consommation de gaz et fait faire une économie de 9376 euros par an sur la facture de gaz.

DT6: Caractéristiques des moteurs de cogénération

Moteur · Puissance gaz · Puissance thermique · Puissance électrique · Investissement · Gain exploitation · Temps de retour sur investissement

ecoGEN33-Agc · 98 kW · 73.4 kW · — · 97 300 € · — · —

Gbox50 · 139 kW · 97 kW · 47 kW · 103 445 € · 16 114 € · 6,4 ans

ecoGEN50-Agc · 147 kW · 84 kW · 50 kW · 123 970 € · 13 323 € · 9,3 ans

ecoGEN70-Agc · 204 kW · 114 kW · 70 kW · 141 106 € · 19 347 € · 7,3 ans

Aura 404 · 246 kW · 141 kW · 90 kW · 184 026 € · 24 687 € · 7,5 ans

2.3

Question 2.3: Déduire le gain d'exploitation par an en euros sur le tableau récapitulatif des coûts d'exploitation à partir du document DR2. Déterminer, à l'aide du document DT6, le nombre d'années nécessaires (temps de retour sur investissement) pour amortir le coût de l'installation d'un système de cogénération avec un moteur ecoGEN33-Agc.

DR2: Récapitulatif des coûts d'exploitation

Coût gaz consommé · - 11 290 € (Question 2.1)

Coût du gaz économisé · + 9 376 €/an

Revente électricité · + 17 614 €/an (Question 2.2)

Maintenance · - 1 944 €/an

Révision annuelle · - 1 238 €/an

Le maître d'ouvrage souhaite un temps de retour sur investissement inférieur à 8 ans. La puissance utile pour couvrir les besoins en chauffage de la piscine doit être limitée à 85 kW de puissance thermique car il est techniquement impossible de stocker tout excédant de production.

2.4

Question 2.4: Justifier si le choix du moteur ecoGEN33-Agc est pertinent par rapport aux autres moteurs présentés sur le document DT6.