Equivalence énergétique des combustibles et énergies de chauffage

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Comparer le pouvoir calorifique et équivalences des combustibles de chauffage et des énergies : électricité fioul domestique gaz naturel gaz propane granulé de bois pellets

Sommaire

 

Généralement, la valeur est exprimée en kWh qui représente la quantité de chaleur fournie pendant 1 heure par un appareil d'une puissance d'un kilowatt. Le pouvoir calorifique du gaz naturel par exemple s'exprime en MJ ou kWh par mètre cube.


N. B. Le pouvoir calorifique des bûches et plaquettes de bois dépend énormément de la densité et de l'humidité du combustible (qui varie de 20 à 30 %, mais peut atteindre des valeurs supérieures à 50 %).

 

1. Tableau unités comptage énergies 

Le PCI est le Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible. Il indique la quantité de chaleur qu’il va libérer lors de la combustion par unité de volume ou de masse. 

 

Tableau des unités de comptage pour les différentes énergies
  Pouvoir calorifique kWh  
Unité de comptage supérieur (pcs) inférieur (pci) Conversion de PCS en PCI
1 kWh électrique  1 1 divisé par 1.00 
1 litre de fioul domestique 10.667 9.97 divisé par 1.07 
1 kWh (PCS) de gaz naturel 1 0.9 divisé par 1.11
1 kg de gaz propane (GPL) 13.8 12.78 divisé par 1.09
1 tonne gaz propane (GPL) 13835 12078 divisé par 1.09
1 m3 de gaz propane (GPL) 25.9 23.7 divisé par 1.09
1 kg de gaz butane (GPL) 13.79 12.66 divisé par 1.09
1 tonne de gaz butane 13790 12660 divisé par 1.09
1 m3 de gaz butane (GPL) 33.5 30.45 divisé par 1.04
1 kg de charbon (moyenne) 9.245 8.889 divisé par 1.09
1 stère de bûches de bois 1865 1680 divisé par 1.11
1 tonne de granulés de bois 5106 4600 divisé par 1.11
1 tonne briquettes de bois 5106 4600 divisé par 1.11
1 tonne de plaquettes bois 2442 2200 divisé par 1.11
1 tonne de vapeur * 697 697 divisé par 1.09

 * moyenne

2. Chaleur sensible, latente, totale 

Qu'appelle t-on chaleur sensible, chaleur latente et chaleur totale ?

La chaleur est une forme de l'énergie. Un corps physique selon son niveau de température contient plus ou moins de chaleur appelée chaleur sensible. Un corps physique selon son état physique solide, liquide ou gazeux contient plus ou moins d’énergie appelée chaleur latente. L’ensemble de la chaleur sensible plus la chaleur latente s'appelle la chaleur totale.

 

3. Valeur Tonne Equivalent Pétrole 

Quelle est la valeur d'une tonne équivalent pétrole  ?

Une tonne équivalent pétrole équivaut à :

  •   1300 kg de charbon type anthracite
  •   1160 litres de fioul
  •   910 kg de propane
  •   1213.5 m3 de gaz naturel. (valeur moyenne suivant la provenance)

 

4. Le rendement d'une chaudière 

Quelle est l'utilité pratique de connaître le rendement d'une chaudière ?

Lorsque l'on veut connaitre le rendement d'une chaudière, c’est-à-dire le rapport entre l’énergie fournie sous forme de chaleur et la l’énergie consommée, il suffit de relever le chiffre fourni par le constructeur qui est exprimé généralement en % PCI. Cette valeur permet de comparer aisément les performances de toutes les chaudières quelles soit à basse température ou à condensation. Le rendement maximum (théorique) d’une chaudière à condensation gaz naturel est de 111 % sur PCI (équivalent à 100 % sur PCS).

 

Le pouvoir calorifique

Le pouvoir calorifique d'un combustible est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, dégagée par la combustion complète de 1 mètre cube normal de gaz sec dans l'air à une pression absolue constante et égale à 1,01325 bar, le gaz et l'air étant à une température initiale de zéro degré Celsius, tous les produits de combustion étant ramenés à la température de zéro degré Celsius (0 °C et sous une pression de 1 013 mbar).

 

PCS et PCI : définitions

Que signifie Pouvoir Calorique Inférieur et supérieur PCI et PCS ?

 

PCS / PCI sont les acronymes de Pouvoir Calorifique Supérieur et de Pouvoir Calorifique Inférieur

Le PCI est le Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible. Il indique la quantité de chaleur qu’il va libérer lors de la combustion par unité de volume ou de masse. 

N. B. Le pouvoir calorifique des bûches et plaquettes de bois dépend énormément de la densité et de l'humidité du combustible (qui varie de 20 à 30 %, mais peut atteindre des valeurs supérieures à 50 %).

 

Différence PCS et PCI

Quelle est la différence entre pouvoir calorifique inférieur et pouvoir calorifique supérieur ?

Le pouvoir calorifique est dit « inférieur » (abrégé : PCI) lorsque cette eau de combustion est supposée restée à l’état de vapeur dans les produits de combustion.

Le pouvoir calorifique est dit « supérieur » (abrégé : PCS) lorsque l’eau produite lors de la combustion est supposée ramenée à l’état liquide dans les produits de combustion.

 

Définition du PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur)

PCS = Pouvoir Calorifique Supérieur. C'est la quantité de chaleur exprimée en kWh ou MJ, qui serait dégagée par la combustion complète de un (1) Mètre Cube normal de gaz.

Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) donne le dégagement maximal théorique de la chaleur lors de la combustion, y compris la chaleur de condensation de la vapeur d'eau produite lors de la combustion. L'eau formée pendant la combustion étant ramenée à l'état liquide et les autres produits étant à l'état gazeux. Le pouvoir calorifique supérieur est la quantité d'énergie dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur d'eau étant supposée condensée et la chaleur récupérée.

 

Définition du PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur)

PCI = Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'une unité de combustible, la vapeur d'eau étant supposée non condensée et la chaleur non récupérée. Pouvoir calorifique inférieur (PCI) qui exclut la chaleur dégagée la chaleur de condensation de l'eau supposée restée à l'état de vapeur à l'issue de la combustion. Le pouvoir calorifique inférieur se calcule en déduisant par convention, du PCS la chaleur de condensation (2511 kJ/kg) de l'eau formée au cours de la combustion et éventuellement de l'eau contenue dans le combustible.

 

À quoi sert le pouvoir calorifique ?

Le pouvoir calorifique d'un combustible permet de comparer entre elles différentes énergies comme le bois, le gaz naturel, le gaz propane, le fioul, les granulés de bois, etc.) afin de connaitre et de savoir quelle énergie produit le plus de chaleur lors de sa combustion. Le pouvoir calorifique s’exprime en quantité de chaleur par quantité de combustible : pour le bois énergie en kWh/kg, le gaz naturel en kWh/m3, le gaz propane en kWh/kg, le charbon en kWh/tonne et le fioul domestique en kWh/litre.

 

Qu'appelle-t-on la combustion ?

La combustion est la réaction d'un combustible (chaîne carbonée composée de carbone et d'hydrogène) et d'un comburant (oxygène). Lorsque les réactifs se sont mélangés dans les bonnes proportions (conditions stœchiométriques), les produits issus de cette réaction sont du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) ainsi qu'un dégagement de chaleur.

 

Définition d'un kilowattheure

Qu’est-ce qu’un kilowattheure (kWh) exprimé en PCI ou en PCS ?

Le pouvoir calorifique est la caractéristique essentielle d’un combustible, il correspond à la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’une unité de quantité de ce combustible. (Kilo, litre, m3, etc.). Le pouvoir calorifique d'un combustible est le paramètre caractéristique de chaque énergie, cette grandeur – exprimée en kJ/l (PCI volumique) ou en kJ/kg (PCI massique) – caractérise la quantité d’énergie fournie par le carburant considéré.

 

Calcul PCS/PCI gaz naturel

Exemple de calcul de PCS/PCI avec du gaz naturel

Prenons un premier exemple avec le méthane (gaz naturel), le pouvoir calorifique exprimé en kilowattheure par mètres cubes (kWh/m3) correspond à la quantité d’énergie (en kWh) contenue dans un mètre cube (m3) de gaz naturel. Ce pouvoir calorifique dépend de la composition effective du gaz qui a été livré (provenance, période,etc.), il est exprimé dans des conditions « normales » de température et de pression (0 °C et 1013 mbar). Ainsi, le prix du gaz naturel est facturé en kilowattheure (kWh) PCS. Afin de pouvoir être comparé à d’autres énergies, il est nécessaire de le convertir en PCI. Le rapport entre PCS et PCI varie selon les combustibles ainsi que de leur composition. Pour le gaz naturel, le rapport PCS/PCI est égal à 1,11. Le rapport PCS/PCI est de 1,09 pour du gaz propane, 1,07 pour du fioul domestique, 1,05 pour du charbon. En conclusion plus ce rapport PCS/PCI est important, plus la chaleur récupérable par condensation sera élevée.

 

Evolution des énergies

Quelle est l'évolution des principales énergies de chauffage en France ?

L'énergie la moins chère est celle que l'on ne consomme pas et que l'on ... ne produit pas. La sobriété énergétique est la première mesure à adopter pour pouvoir devenir plus indépendant. Le centime kilowatt/heure ne suffit pas pour faire un choix, d'autres critères doivent être pris en compte :  par exemple l'impact environnemental, l'amortissement, le coût de la maintenance, la dépréciation, la fiabilité et surtout le confort.

Courbe d'évolution des prix des énergies de 1999 à aujourd'hui

 

Comparer bois, fioul domestique, gaz naturel, gaz propane

 kWh

1000 kWh = 220 kg de granulés de bois ou pellets = 330 kg de plaquettes de bois = 3/4 de m3 apparent de bois bûche

1000 kWh = 100 litres de fioul = 88 m3 de gaz naturel = 78 kg de propane 

Electricité

1500 kWh d'électricité = 1 tonne de bois sec = 303 kilos de gaz propane = 433 m3 de gaz naturel = 150 litres de fioul domestique

4500 kWh d'électricité = 3 tonnes de bois sec = 910 kilos de gaz propane = 1300 m3 de gaz naturel = 1163 litres de fioul domestique

Fioul domestique

1000 litres de fioul domestique = 840 kilos de fioul domestique (densité)  = 9 760 kWh PCI = 10 491 kWh PCS

1000 Kilogrammes de Propane = 12900 kWh Électricité = 1210 mètres cubes Gaz naturel = 1300 litres de Fioul domestique

Pouvoir Calorifique Inférieur PCI (chaudière basse température sans condensation) Fioul domestique : 11,62 kWh/kg

Pouvoir calorifique Supérieur PCS (chaudière gaz à condensation) Fioul domestique :  12,49 kWh/kg (obtenu en multipliant le PCI par 1,075 

Gaz propane

1 tonne de gaz propane = 1 000 kg de propane = 12 780 kWh PCI = 13 890 kWh PCS

1 kilo de propane est égal à 1.3 litre de fioul domestique

0.769 kg de gaz propane est égal à 1 litre de fioul domestique 

Pouvoir Calorifique Inférieur PCI (chaudière basse température sans condensation) Propane : 12,78 kWh/kg

Pouvoir calorifique Supérieur PCS (chaudière gaz à condensation) Propane : 13,89 kWh/kg (obtenu en multipliant le PCI par 1,087) 

Gaz naturel

1 m3 de gaz naturel = 10 kWh

13000 kWh PCS gaz naturel = 1300 m3 de gaz naturel

Pouvoir Calorifique Inférieur PCI (chaudière basse température sans condensation) : Gaz naturel : 13,77 kWh/kg

Pouvoir calorifique Supérieur PCS (chaudière gaz à condensation) : Gaz naturel : 15.29 kWh/kg (obtenu en multipliant le PCI par 1,111) 

Granulés de bois

220 kg de granulés de bois  = 2/3 stères de bois bûche sec = 78 kg de gaz propane = 100 litres de fioul domestique = 330 kg de plaquettes de bois = 1000 kWh d'électricité = 88 m3 de gaz naturel

2,22 Kg de granulés = 1 kilo de fioul = 1,19 litres de fioul domestique ( densité du fioul 0.84 à 10°C)

2 kg de granulés = 1,07 litre de fioul

2,149 tonnes de granulés de bois ou pellets correspondent à environ 1000 litres de fioul domestique. La puissance calorifique du granulé de bois ou pellet est moitié moindre de celle du fioul (à volume de matière égal). Il faut donc brûler en volume 2,149 fois plus de pellets afin d'obtenir la même puissance que le fioul.

1 mètre cube (M3) de granulés de bois ou pellets en vrac = 650 KG

Pouvoir Calorifique Inférieur PCI granulés en vrac = 4,4 à 4,6 kWh/kg

Pouvoir Calorifique Inférieur PCI granulés en vrac = 4,2 centimes d'euros kWh

Pouvoir Calorifique inférieur PCI granulés en sac/tonne = PCI 5,7 centimes d'euros kWh

Bois bûches

Un mètre cube apparent (stère) de chêne séché à l’air pèse environ 488 kg et équivaut à 160 litres de fioul domestique. Un mètre cube apparent (stère) d’épicéa pèse environ 315 kg et équivaut à 105 litres de fioul domestique (mazout).

Bûches 25 cm  66 €/stère PCI 3,3 c€/kWh

Bûches 33 cm  65 €/stère PCI 3,2 c€/kWh

Bûches 50 cm  62 €/stère PCI 3,1 c€/kWh

Source rce : Basic/ADEME

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Installation d'un nouveau système de chauffage pour notre domicile
Bonjour, Nous sommes en train de réfléchir sur l'installation d'un nouveau système de chauffage pour notre domicile. Voici les principales caractéristiques : Maison individuelle avec un étage, construite dans les années 1860, d'une surface habitable de 180 m². Quatre pièces principales. Murs en pierre de taille moellons avec remplissage en tout venant non isolés d'une épaisseur de 50 cm. Mensuiseries en double vitrage 4/20/4 pvc. La ventilation se fait par défauts d'éranchéité. Combles aménagés isolés par 10 à 15 cm de laine de verre. Le chauffage est assuré par des convecteurs et un insert bois (12kw) avec répartiteur sur l'étage. L'eau chaude sanitaire est produite avec un cumulus électrique. Nous hésitons entre différentes solutions : - pose d'une pac air/air ou eau/eau ( - remplacement des convecteurs électriques par des radiateurs à inertie - remplacement de l'insert par un poêle à granules... En vous remerciant par avance de votre aide, Cordialement, Hervé
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