Qu’est-ce que le PCI ?
Le PCI est avant tout une mesure. Il est à différencier du pouvoir calorifique supérieur (PCS).
Que représente le pouvoir calorifique inférieur ?
Cette mesure permet d’indiquer la quantité d’énergie qui est libérée sous forme de chaleur lors d’une combustion complète. Le PCI est calculé en prenant en compte la quantité de chaleur dégagée pendant la combustion ainsi que la masse volumique du combustible (fioul, gaz, pétrole…).
Cette mesure s’exprime en unité de masse ou de volume, telle que le joule par gramme (J/g) ou le kilowatt par heure par kilogramme (kWh/kg).
Son utilisation est multiple. L’on retrouve le PCI dans l’industrie, les transports ou bien encore le secteur du chauffage.
Plus la valeur du PCI est élevée et plus le combustible testé permet de libérer de l’énergie lors de sa combustion. En d’autres termes, un PCI élevé signifie que le combustible possède un rendement élevé.
Pouvoir calorifique inférieur (PCI) et supérieur (PCS) : quelles différences ?
Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) est à différencier du pouvoir calorifique supérieur (PCS).
Tous deux sont utilisés pour mesurer la quantité d’énergie libérée lors de la combustion d’un combustible, mais ces derniers ne prennent pas les mêmes éléments de mesure.
Contrairement au PCI, le PCS prend également en compte l’énergie latente contenue dans la vapeur d’eau produite par la réaction de l’hydrogène du combustible lors de la combustion. Cette eau contenue dans les produits de combustion peut être en effet réutilisée si elle est recueillie après la combustion.
Pour résumer :
- le PCI prend uniquement en compte la quantité de chaleur dégagée par la combustion d’un combustible ;
- le PCS prend en compte l’énergie sous forme de chaleur, mais également l’énergie latente provenant de la vapeur d’eau qui peut notamment être récupérée par la condensation de la vapeur.
Ces 2 indicateurs sont ainsi utilisés dans différentes applications.
Le PCI sera davantage utilisé pour indiquer la puissance calorifique d’un système n’exploitant pas l’énergie de la vaporisation de l’eau. En d’autres termes, le PCI sera utilisé pour quantifier uniquement la chaleur produite par un combustible lors de sa combustion complète. La vapeur d’eau produite par la combustion ne sera pas prise en compte.
Le PCS quant à lui sera principalement utilisé pour comparer les systèmes réutilisant la chaleur latente contenue dans la vapeur d’eau. C’est notamment le cas pour les systèmes de chaudières gaz à condensation avec la récupération des fumées de combustion. Le PCS permet ainsi de prendre en compte la totalité de l’énergie produite et utilisée, y compris celle contenue dans la vapeur d’eau résultant de la combustion.
Ces 2 indicateurs sont donc tout aussi pertinents l’un que l’autre. Leur utilisation respective dépendra de l’objectif recherché. Il peut s’agir de comparer deux systèmes équivalents de production d’énergie ou de développer de nouveaux produits intégrant la chaleur latente contenue dans la vapeur d’eau pour atteindre une meilleure performance énergétique.
PCI et eau de combustion : quels liens ?
Pour rappel, le PCI ne prend pas en compte la chaleur latente contenue dans la vapeur d’eau produite lors de la combustion.
Cependant, l’eau peut interférer dans la mesure du PCI. De ce fait, lorsque l’eau est présente dans un combustible, celle-ci peut réduire l’efficacité de la combustion.
L’ajout d’eau est notamment utilisé dans certains systèmes (ex. : une chaudière) utilisant un combustible au PCI élevé, afin de réduire au besoin la quantité de chaleur produite.
L’eau de combustion est donc à prendre en compte le cas échéant dans le calcul du PCI.
Comment est mesuré le PCI ?
Le pouvoir calorifique inférieur est calculé à l’aide d’un appareil de mesure appelé calorimètre. Un calorimètre permet de quantifier la chaleur qui est produite lors d’une combustion complète.
À noter que la seule utilisation de cet appareil ne suffit pas à garantir un résultat fiable. En effet, la procédure à respecter pour recueillir et mesurer la chaleur est tout aussi importante.
Les principales étapes de mesure du PCI sont :
- la préparation d’un échantillon de combustible avec une masse pré-déterminée ;
- la combustion complète de l’échantillon dans un espace étanche, avec un apport contrôlé d’oxygène pour garantir une combustion complète ;
- la mesure de la quantité de chaleur libérée pendant la combustion à l’aide d’un calorimètre.
Une fois la mesure au calorimètre effectuée, le calcul pour obtenir le PCI est le suivant : la chaleur totale libérée lors de la combustion/la masse de l’échantillon.
Le résultat obtenu est une unité de mesure exprimée en joule par gramme (J/g), en mégajoule par mètre cube (MJ/m³) ou en kilowatt par heure par kilogramme (kWh/kg) selon le combustible.
À noter que l’environnement dans lequel est réalisée la combustion répond à des conditions strictes concernant la quantité de combustible (en litre ou au kilo), la température, la pression et le taux d’humidité. En effet, ces paramètres peuvent grandement influer sur la qualité de la combustion. De ce fait, les mesures des pouvoirs calorifiques inférieurs (PCI) sont réalisées par des laboratoires spécialisés afin de garantir des résultats fiables. L’objectif ici est notamment de pouvoir comparer le rendement de plusieurs combustibles (gazeux, bois de chauffage, dérivés du pétrole…) dans des conditions similaires de combustion.
Pourquoi le PCI est-il important ?
Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) est un indicateur qui présente toute son importance pour évaluer et comparer les performances énergétiques de différents combustibles.
En effet, les principales utilisations du PCI sont :
- la quantification de l’énergie produite par la combustion complète d’un combustible, ce qui permet d’évaluer la performance d’un combustible à produire de la chaleur ;
- la comparaison des PCI des combustibles, afin de choisir un combustible dont la quantité d’énergie produite par sa combustion complète est adaptée à son utilisation pour un système de chauffage, l’alimentation d’un moteur, etc. ;
- l’optimisation du processus de combustion selon le PCI du combustible utilisé, afin de maximiser la production d’énergie et améliorer l’efficacité énergétique d’un système de chauffage (ex. : chaudière aux granulés de bois, chaudière au fioul domestique, poêle à bûches, poêle à pellets…), d’un moteur à combustion, d’une machine dans l’industrie… ;
- le calcul de l’énergie produite par tout système utilisant un combustible, afin de déterminer la performance énergétique de l’installation et d’estimer ses coûts énergétiques.
Il ne s’agit ici que des principaux exemples d’utilisation du PCI. Ces quelques exemples suffisent à démontrer toute l’importance de cette mesure afin d’évaluer et d’optimiser les différents systèmes à combustion. De même, le pouvoir calorifique inférieur permet de satisfaire un devoir de transparence concernant les performances énergétiques des systèmes utilisant comme source d’énergie un combustible.
Pourquoi prendre en compte le PCI ?
La première utilité du pouvoir calorifique inférieur (PCI) est de mesurer la quantité de chaleur utile d’un combustible. Le PCI est également à prendre en compte pour d’autres utilités, dont certaines sont insoupçonnées.
Les principales raisons pour lesquelles il est important de prendre en compte le PCI sont de :
- choisir un système de chauffage avec un combustible présentant un PCI élevé, afin de choisir un type de chauffage performant alimenté par un combustible qui produit une quantité de chaleur élevée par unité de masse ;
- mesurer la quantité d’énergie produite uniquement sous forme de chaleur lors d’une combustion complète, notamment pour les systèmes ne récupérant et n’utilisant pas l’énergie latente contenue dans la vapeur d’eau résultant de la combustion ;
- prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre et autre pollution atmosphérique provenant de systèmes à combustion par rapport à l’énergie produite, afin d’optimiser la production d’énergie et de favoriser la conception de systèmes à haute performance énergétique et peu polluants.
Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) permet ainsi de prendre en compte l’énergie sous forme de chaleur, énergie principalement utilisée pour les systèmes de chauffage et tous les appareils utilisant la combustion. Cet indicateur est ainsi régulièrement pris en compte pour concevoir et privilégier des appareils performants et peu énergivores.
Comment utiliser le PCI dans un contexte de transition énergétique ?
Les enjeux actuels et à venir de la transition énergétique s’axent autour de la conception et du développement massif de véhicules et d’appareils peu ou pas polluants. Les secteurs du chauffage, du transport et de l’industrie en règle générale sont en première ligne face à ces enjeux qui deviennent progressivement des contraintes.
De ce fait, le pouvoir calorifique inférieur (PCI) présente toute son importance pour choisir une source d’énergie adaptée à la conception de systèmes à haute performance énergétique.
Concrètement, dans un contexte de transition énergétique, le PCI permet :
- de choisir des carburants affichant un PCI élevé, ce qui permet de favoriser un carburant produisant une quantité d’énergie élevée par unité de masse, afin de réduire la quantité de carburant utilisée pour une même distance à parcourir ;
- de développer les bio-carburants et les carburants synthétiques avec un PCI équivalent aux carburants fossiles, afin d’inciter les utilisateurs de moyens de transport avec un moteur à combustion à choisir un carburant peu polluant pour une quantité d’énergie produite équivalente (ex. : bio-carburant, hydrogène) ;
- d’aider au développement des systèmes combinés de chaleur et d’électricité, en choisissant un combustible avec un PCI permettant d’optimiser la production d’électricité ;
- de favoriser l’industrie durable, en privilégiant les combustibles avec un PCI élevé afin de réduire la consommation de combustibles pour une quantité d’énergie utile égale ;
- de privilégier des combustibles avec un PCI élevé, afin de réduire la quantité de combustibles consommée ainsi que les émissions de CO2 pour une même quantité d’énergie, faute de pouvoir choisir une énergie renouvelable ;
- d’informer en toute transparence sur la quantité d’énergie utile disponible par unité de masse d’un combustible ayant subi une combustion complète, afin d’inciter à choisir des combustibles affichant un PCI élevé.
Le PCI représente ainsi un précieux indicateur sur la quantité d’énergie produite par chaque combustible, et ceci dans des conditions de mesure similaires. Cette transparence permise grâce au calcul du PCI des principaux combustibles incite au développement et à l’utilisation de carburants performants.
Il est bon de rappeler que le PCI ne permet pas d’évaluer la quantité de polluants émise lors de la combustion d’un combustible. Par conséquent, un PCI élevé ne signifie pas que le combustible concerné est moins polluant.
Pour résumer, le pouvoir calorifique inférieur (PCI) présente plusieurs utilités. Cet indicateur permet aux consommateurs de faire un choix éclairé sur leur système de chauffage, leur moyen de transport, etc., utilisant un combustible. Les industriels et les investisseurs peuvent également concevoir et développer des moyens de transport et de production plus performants afin de réduire la consommation de combustibles.
Cet indicateur s’inscrit ainsi dans une volonté de réaliser des économies d’énergie. Le PCI permet à tout un chacun de comprendre rapidement et facilement la quantité d’énergie qui peut être produite par un combustible.
Les considérations liées à l’énergie s’intègrent également dans un contexte de transition énergétique. Certains secteurs de notre industrie ne peuvent pas encore s’affranchir de la combustion comme source d’alimentation. Pour une transition pertinente vers une réduction de la pollution, le PCI permet de comparer différents combustibles quant à leur capacité à produire une quantité d’énergie sous forme de chaleur. Cette transparence incite les consommateurs tout comme les industriels à se tourner vers des combustibles avec un PCI élevé.
Si vous avez eu l’occasion de prendre en compte le PCI d’un combustible, dans quelle mesure cet indicateur vous a-t-il été utile ? N’hésitez pas à partager vos retours d’expérience et à poser vos questions en commentaires.
