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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Centrale de cogénération en bloc, BHKW

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Une centrale de cogénération en bloc, en abrégé BHKW (Blockheizkraftwerk), est une installation généralement compacte qui produit simultanément de l'électricité et de la chaleur utile. Sur le plan technique, elle relève de la cogénération. Souvent, un moteur à gaz ou diesel entraîne un générateur. Les installations plus grandes utilisent aussi des turbines à gaz, certaines petites installations des moteurs Stirling. Une pile à combustible, en revanche, produit l'électricité directement par voie électrochimique et n'a pas besoin de générateur. L'électricité est utilisée dans le bâtiment, fournie à un réseau de site ou injectée dans le réseau public. La chaleur issue de la conversion n'est pour l'essentiel pas rejetée dans l'environnement, mais utilisée pour le chauffage des locaux, l'eau chaude sanitaire, la chaleur de process ou un réseau de chaleur. Même avec une bonne intégration, un reliquat est perdu sous forme de pertes par les fumées et par rayonnement.

Principe de base : la chaleur résiduelle fait la différence

Un BHKW ne se distingue pas d'une centrale électrique classique par la production d'électricité elle-même, mais par le fait qu'il utilise la chaleur résiduelle. Un BHKW à moteur ne convertit en électricité qu'environ un quart à un peu plus de deux cinquièmes de l'énergie chimique du combustible. La part exacte dépend de la taille et du type de construction. Une grande partie est produite sous forme de chaleur dans les fumées, dans l'eau de refroidissement et dans le circuit d'huile de lubrification. Si cette chaleur est valorisée, le rendement global augmente nettement. Si elle n'est pas utilisée et évacuée par des aérorefroidisseurs de secours, il ne reste que peu de l'argument d'efficacité. Un BHKW n'est donc pas efficace du seul fait de sa conception, mais seulement grâce à une valorisation adaptée de la chaleur.

Indicateurs et unités

  • Puissance électrique (kW électrique ou MW électrique) : quantité d'électricité que l'installation peut produire à un instant donné. La plage va des micro-BHKW de quelques kilowatts pour maisons individuelles et immeubles collectifs jusqu'aux installations à moteurs de l'ordre du mégawatt pour les régies municipales et l'industrie.

  • Puissance thermique (kW thermique ou MW thermique) : quantité de chaleur utile disponible simultanément. Il faut en distinguer les quantités d'énergie produites, c'est-à-dire les kilowattheures d'électricité et les kilowattheures de chaleur.

  • Rapport électricité/chaleur (Stromkennzahl) : rapport entre l'électricité produite et la chaleur utilisée. Il indique si une installation est plutôt orientée électricité ou chaleur. Les BHKW à moteur se situent typiquement entre 0,5 et 1 environ. Les piles à combustible atteignent souvent des valeurs plus élevées.

  • Heures de pleine utilisation : production annuelle d'électricité divisée par la puissance électrique. Elles montrent l'intensité d'utilisation d'une installation. Dans la KWKG, elles constituent en outre la grandeur de calcul de la durée du soutien. S'y ajoutent la durée annuelle de fonctionnement, le nombre de démarrages et la taille du stockage de chaleur.

Distinction avec la chaudière, le groupe électrogène de secours et la centrale thermique

Un BHKW n'est pas une chaudière dont l'électricité serait un sous-produit, même s'il est exploité ainsi dans de nombreux bâtiments. Une chaudière ne produit que de la chaleur et peut généralement bien adapter sa puissance au besoin. Un BHKW produit toujours aussi de l'électricité lorsqu'il fournit de la chaleur. Ce n'est pas non plus un groupe électrogène de secours ordinaire. Un tel groupe doit être disponible en cas de coupure du réseau et ne fonctionne normalement que rarement. Un BHKW est conçu pour un fonctionnement régulier. Sans équipement adapté au fonctionnement en îlotage, il ne continue pas automatiquement à fonctionner en cas de panne de réseau. Des grandes centrales thermiques (Heizkraftwerke), il se distingue surtout par sa taille, sa proximité avec la consommation de chaleur et son intégration souvent décentralisée. L'idée de base est la même : la production d'électricité et l'utilisation de la chaleur sont couplées.

Fonctionnement piloté par la chaleur et par l'électricité

De nombreux BHKW sont exploités en mode piloté par la chaleur : l'installation fonctionne lorsque de la chaleur est nécessaire. Cela convient aux hôtels, hôpitaux, piscines, quartiers résidentiels, entreprises ou réseaux de chaleur de proximité ayant un besoin de chaleur constant. Pour le système électrique, cela peut donner des durées de fonctionnement défavorables. En hiver, de nombreuses installations fonctionnent même lorsque beaucoup d'électricité éolienne est simultanément présente sur le réseau. Leur injection s'ajoute alors à une offre excédentaire, alors que le marché signale déjà des prix bas ou des prix de l'électricité négatifs.

Les BHKW pilotés par l'électricité s'orientent davantage selon les prix de l'électricité, les exigences du réseau ou l'autoconsommation. Pour éviter des excédents de chaleur, ils ont généralement besoin d'un stockage de chaleur ou d'un preneur de chaleur flexible. Le stockage dissocie le moment de la production d'électricité de celui de l'utilisation de la chaleur. On peut le voir comme un tampon : le BHKW le charge aux heures où l'électricité est rare et chère et s'arrête lorsque l'électricité éolienne et solaire est abondante, tandis que les bâtiments continuent d'être alimentés depuis le stockage. Sans stockage, c'est le besoin de chaleur qui détermine la durée de fonctionnement. Avec stockage, l'installation peut contribuer à compléter l'éolien et le photovoltaïque.

Rendement et impact climatique

Les BHKW sont souvent décrits avec des rendements globaux de 80 à plus de 90 pour cent. De telles valeurs ne valent que si la chaleur est utilisée intégralement et au niveau de température requis. De plus, la valeur dépend de si elle est rapportée au pouvoir calorifique inférieur ou supérieur du combustible. Elle ne dit pas automatiquement quelque chose sur l'impact climatique. Un BHKW au gaz naturel utilise mieux le combustible que la production séparée dans une ancienne centrale à condensation et une chaudière, mais reste une production fossile. Les émissions dépendent du combustible, du rendement électrique, de la production de chaleur remplacée, de l'électricité évincée et du mode de fonctionnement réel. Plus il y a d'électricité éolienne et solaire sur le réseau, moins un BHKW évince d'électricité fossile. L'avantage calculé diminue ainsi. Un BHKW n'est donc ni fondamentalement nuisible au climat ni fondamentalement favorable au climat. L'évaluation dépend de la limite de système retenue.

Décentralisé ne signifie pas automatiquement délestage du réseau

L'électricité produite de manière décentralisée ne soulage pas automatiquement le réseau électrique. Si elle est consommée sur place au même moment, le soutirage sur le réseau diminue. Si elle est injectée dans le réseau en cas de forte injection ou de faible demande locale, les mêmes questions de coordination se posent que pour d'autres installations de production. Pour le gestionnaire du réseau de distribution, ce qui compte n'est pas qu'une installation soit petite ou proche du bâtiment, mais quelle puissance elle injecte ou soutire, et quand. Le raccordement au réseau, la pilotabilité, le concept de mesure et le décompte déterminent comment le BHKW est intégré sur les plans technique et économique.

Rentabilité

Sur le plan économique, un BHKW se situe à l'intersection de plusieurs corpus de règles. Les recettes et économies peuvent provenir de l'achat d'électricité évité, de la vente d'électricité et de chaleur, des primes au titre de la loi sur la cogénération (KWKG), de l'énergie de réglage ou de l'optimisation par rapport à des prix de l'électricité variables dans le temps. Les coûts résultent du combustible, de la maintenance, du prix du CO₂, des redevances d'utilisation du réseau, du comptage, des impôts, des taxes et de l'investissement. La rentabilité ne dépend donc pas seulement du rendement. L'essentiel est que le besoin de chaleur, la durée de fonctionnement et la valorisation de l'électricité s'accordent. Un BHKW surdimensionné avec peu d'heures de fonctionnement peut être non rentable malgré une bonne technique.

Cadre juridique en Allemagne (état : novembre 2026)

En Allemagne, la KWKG règle les primes pour l'électricité issue de la cogénération ainsi que le soutien aux réseaux et stockages de chaleur et de froid. Pour les installations nouvelles, modernisées ou rééquipées, une condition importante s'applique : pendant les périodes où le prix du marché spot lors de l'enchère day-ahead est nul ou négatif, la prime est supprimée. Cette règle vise à rendre peu attrayante une production d'électricité sans rapport avec le besoin.

La KWKG 2025 est entrée en vigueur le 1er avril 2025. Selon elle, des installations qui ne seront mises en service qu'après la fin de 2026 peuvent encore obtenir une admission. La condition est que, au 31 décembre 2026, une autorisation au titre de la loi fédérale sur la protection contre les immissions (Bundes-Immissionsschutzgesetz) soit disponible ou que l'installation, si aucune autorisation n'est nécessaire, ait été commandée de manière ferme. Des règles correspondantes s'appliquent aux réseaux et aux stockages.

En septembre 2026, le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie a présenté les grandes lignes d'une nouvelle modification. Selon celles-ci, le soutien doit être prolongé jusqu'à fin 2035 et davantage orienté vers un fonctionnement flexible et utile au système. Pour les nouveaux cas de soutien, moins d'heures éligibles doivent s'appliquer, mais avec des taux de prime plus élevés. Une entrée en vigueur est prévue au plus tard au premier trimestre 2027. Il s'agit jusqu'à présent d'un projet et non d'un droit en vigueur. Pour des projets concrets, la version applicable et les règles transitoires sont déterminantes.

Rôle dans le chauffage urbain et les réseaux de chaleur de proximité

Dans le chauffage urbain et les réseaux de chaleur de proximité, les BHKW peuvent fournir de la chaleur de base tout en produisant de l'électricité. Dans de nombreux réseaux de chaleur, des BHKW alimentés au gaz ou au biogaz ont constitué un élément permettant de remplacer des chaudières et de mieux valoriser le combustible. Avec la part croissante de la production d'électricité renouvelable, ce rôle évolue. Les réseaux de chaleur sont de plus en plus combinés avec une grande pompe à chaleur, de la chaleur résiduelle, du solaire thermique, de la géothermie, des chaudières à électrodes et des stockages. Un BHKW peut y rester utile, par exemple aux heures de prix de l'électricité élevés ou comme puissance garantie lors de semaines d'hiver peu ventées. Mais il perd son rôle de solution d'efficacité universelle lorsque de l'électricité renouvelable bon marché est disponible pour les pompes à chaleur et que le gaz fossile est grevé de coûts de CO₂.

Biogaz et biométhane

Les BHKW alimentés au biogaz ou au biométhane sont évalués différemment des BHKW au gaz naturel, parce que leur combustible peut être renouvelable. Le biogaz durable est toutefois limité, sa mise à disposition coûte de l'argent et des conflits d'usage des terres peuvent survenir. Pour le système électrique, le biogaz est particulièrement précieux lorsqu'il n'est pas brûlé de façon uniforme, mais fournit de l'électricité de manière ciblée lorsque l'éolien et le photovoltaïque produisent peu. Cela requiert des stockages de gaz, une puissance de moteur supérieure à la production moyenne de gaz (surdimensionnement) et des stockages de chaleur. Un BHKW au biogaz fonctionnant en continu utilise certes le combustible en continu, mais offre peu de flexibilité au système électrique.

Mise en perspective

Un BHKW relie des domaines qui sont souvent planifiés séparément. La planification de la chaleur considère les bâtiments, les réseaux et les sources de chaleur locales. Le marché de l'électricité évalue la production selon le moment et le prix. Le réseau doit absorber la puissance injectée et maintenir la tension. Les règles de soutien créent des incitations. C'est pourquoi la même installation peut être judicieuse pour l'exploitant du bâtiment, problématique pour le réseau local et avantageuse pour le bilan climatique seulement sous certaines hypothèses.

Un BHKW n'est pas une source d'énergie en soi, mais une installation de conversion qui produit de l'électricité et de la chaleur à partir d'un combustible. Sa valeur réside dans l'utilisation couplée, non dans le fait qu'il soit décentralisé et petit. Dans le futur système électrique, un BHKW est utile s'il fournit de manière flexible une puissance garantie, intègre judicieusement la chaleur et limite les durées de fonctionnement fossiles. Sans cette intégration, il produit peut-être de l'électricité lorsque celle-ci n'est pas rare, et consomme du combustible alors que d'autres sources de chaleur seraient disponibles.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 11.11.2026 16:12

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