6. Paramètres et unités

Les sources et les produits énergétiques peuvent être mesurés par leur masse, leur poids, voire leur volume, mais le facteur essentiel est le contenu énergétique lié à ces sources et produits. Cette valeur énergétique doit être évaluée en termes de paramètres énergétiques, en utilisant à chaque fois les unités de mesure standard. Cette standardisation de la collecte et de la présentation est une tâche de premier ordre pour les statisticiens en matière de foresterie et d'énergie avant que les quantités ne puissent être analysées et comparées. Il est recommandé, pour les comptes rendus internationaux et autant que possible pour les mécanismes nationaux de comptabilité, d'utiliser les unités du Système international, officiellement connu sous le sigle SI, pour les statistiques en matière d'énergie et de foresterie. Deux relations fondamentales dans l'évaluation de la bioénergie sont présentées ainsi qu'il suit, en ayant à l'esprit que tant la valeur calorifique que la densité dépendent essentiellement de l'humidité des combustibles ligneux.

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Les paragraphes suivants portent sur des paramètres particuliers.

· Masse: certains combustibles ligneux, comme le charbon de bois et la liqueur noire, sont mesurés en unités de masse. Les principales unités de masse utilisées pour la mesure des articles énergétiques sont le kilogramme et la tonne (métrique). La tonne (1000 kg) est l'unité la plus couramment utilisée.

· Volume: les unités de volume sont les unités typiques pour la mesure du bois brut et du bois de chauffe. Les unités de base de mesure de volume du SI sont le litre et le kilolitre qui est l'équivalent du mètre cube. La stère ou volume empilé, généralement considéré comme l'équivalent de 0,65 mètres cubes solides, était largement utilisée par le passé pour mesurer le volume des combustibles ligneux. De nos jours, les experts de la FAO, forestiers et autres, préfèrent mesurer le bois et le bois de chauffe en utilisant des unités de volume solide, le mètre cube en général (M³).

· Densité: la densité du bois, c'est-à-dire le poids par unité de bois, varie largement selon les espèces et les types d'arbres. Les espèces de bois généralement utilisées comme bois de chauffe font environ entre 650 et 750 kg/ M³. Il est important de noter l'influence du contenu en humidité sur la densité du bois. Plus il y a d'eau par unité de poids, moins il y aura de bois de chauffe. Par conséquent, il est impératif de préciser la teneur en humidité de façon exacte lorsque le bois de chauffe est mesuré en termes de poids.

· Humidité: la quantité d'eau dans les biocarburants joue, de façon décisive, sur l'énergie disponible dans chacun d'eux. Les deux méthodes (base solide et humide) communément utilisées pour préciser la teneur en humidité, selon la base adoptée pour rendre compte du poids de l'eau. Il est important de faire la distinction entre elles, en particulier si la teneur en humidité est élevée.

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Dans les expressions ci-dessus, le poids humide renvoie à l'état consumé et le poids sec renvoie à un processus d'assèchement standardisé. Il est important de déclarer la base sur laquelle la teneur en humidité est mesurée. L'humidité de la majeure partie des biocarburants est mesurée sur une base sèche, mais elle est mesurée sur une base humide pour certains.

· Teneur en cendres: un autre facteur important du contenu de biocarburants en énergie est la teneur en cendres, toujours mesurée sur une base sèche, qui renvoie aux résidus solides restant après combustion complète. Tandis que la teneur en cendres du bois de chauffe est de 1% environ en général, certaines espèces d'agrocarburants peuvent avoir une très forte teneur en cendres. Cela joue sur la valeur énergétique des biocarburants puisque les substances qui composent les cendres n'ont généralement aucune valeur énergétique. Ainsi, les combustibles ligneux solides ayant 4% de teneur en cendres auront 3% moins d'énergie qu'une autre biomasse qui en a 1% .

· Valeur en chaleur (ou valeur calorifique): les biocarburants sont, pour l'essentiel, de la matière qui se consume en feu ou en tant que source d'énergie thermique. La quantité d'énergie thermique emmagasinée peut se mesurer grâce à la valeur en chaleur ou valeur calorifique des combustibles. La valeur calorifique supérieure (HHV), ou valeur calorifique brute (GCV), mesure la quantité totale de chaleur qui sera produite par combustion. Toutefois, une partie de cette chaleur sera bloquée en chaleur latente pour l'évaporation, en cours de combustion, de l'eau emmagasinée dans le combustible. La valeur calorifique inférieure (LHV), ou valeur calorifique nette (NCV), ne comprend pas cette chaleur latente. Ainsi, la valeur calorifique inférieure est la quantité de chaleur qui est réellement disponible, pour le captage et l'utilisation, lors du processus de combustion. Plus la teneur en humidité d'un combustible est élevée, plus importante est la différence entre la GCV et la NCV et moins il y aura d'énergie totale, comme l'illustre la Figure 2. Ces paramètres sont généralement exprimés en mégajoules par kg (MJ/kg) ou en kilojoules par kg (kJ/kg).

Figure 2. Effet de l'humidité (base humide) sur la valeur en chaleur

· Productivité du charbon de bois - En enregistrant statistiquement la conversion du bois de chauffe (ou des combustibles ligneux) en charbon, on doit traiter de trois aspects : la densité du bois, sa teneur en humidité et les moyens de production du charbon. Le rendement du bois de chauffe en charbon, utilisant différents types de fours, est donné dans le Tableau 5 (FAO, Woodfuel Survey, 1983). Il est généralement accepté qu'un mètre cube de bois de chauffe produit 165 kg de charbon de bois.

Tableau 5. Bois de chauffe nécessaire à la production de charbon de bois (M³/tonne de charbon de bois)

· Agrocarburants - Les valeurs énergétiques des sous-produits agricoles sont déterminées en fonction de la teneur en humidité et de la teneur en cendres. Les données pour ces sources d'énergie sont rarement recueillies de façon directe, mais sont déduites des ratios culture/déchets ou produit fini/déchets. Etant donné l'importance de l'utilisation de la bagasse (les résidus fibreux dérivés de la production de sucre à partir de la canne à sucre), des procédures d'estimation éventuelles peuvent être décrites dans ce cas. La bagasse est utilisée comme combustible principalement pour les besoins internes de l'industrie du sucre, mais les surplus sont vendus au réseau public dans beaucoup de pays producteurs de sucre. Le Tableau 6 présente les données en matière de sous-produits agricoles typiques.

Tableau 6: Données en énergie pour des sous-produits agricoles choisis