Une chaudière bois à gazéification utilise un processus thermique de décomposition du bois en gaz combustibles.
Pratique séculaire, les moyens traditionnels de combustion du bois sont devenus trop polluants (RT 2012) et trop contraignants pour les besoins domestiques de chauffage.
Depuis quelques années, les industriels de la filière bois ont mis au point des générateurs au rendement thermique comparable aux meilleurs appareils à combustibles fossiles (> 90 %). Ils ont automatisé les processus de chargement et de conduite des calorifères et ont diminué de façon drastique leur marquage environnemental.
Principe de fonctionnement de la chaudière bois à gazéification
Comme tous les calorifères au bois, la chaudière à gazéification est conçue pour l’utilisation d’un type défini de combustible (bûches de différentes dimensions, pellets, plaquettes, briquettes, charbon de bois, déchets végétaux, etc.). Certains appareils « mixtes » peuvent accepter plusieurs de ces éléments, mais aussi de la lignite ou du charbon minier.
La décomposition complète à haute température du bois en gaz et les échanges thermiques, s’opèrent en 3 phases. La chaudière gazéification est donc composée de 3 compartiments thermiques différenciés.
Premier compartiment thermique : le foyer de combustion primaire et de pyrolyse
La chambre de combustion primaire est le lieu de chargement et de montée en températures du combustible. Après déshydratation du bois, la chaleur enclenche un processus de pyrolyse qui décompose les matières organiques et inorganiques en gaz combustibles.
Les plus légers (comme le méthane) brûlent à leur tour à très hautes températures, situation propice à la formation de gaz riche en monoxyde de carbone, hydrogène et azote. La chaleur entretient le processus de pyrolyse tant que le foyer, maintenu en légère surpression, est alimenté en corps organiques.
Deuxième compartiment thermique : la chambre de combustion secondaire
Les gaz imbrûlés produits dans le foyer primaire sont forcés, à travers une tuyère (ou buse réfractaire), vers une seconde chambre de combustion, en traversant la couche de braise. Portée ainsi à très haute température (± 1 100 °C), la structure moléculaire des gaz peu inflammables se transforme en gaz plus légers. Combinés avec un flux d’air secondaire, lui-même préchauffé, ces nouveaux gaz brûlent à la manière d’un gaz de chauffage classique.
La chambre de combustion secondaire contient le cendrier, dont les briques réfractaires font quelquefois office de catalyseur de combustion, parachevant ainsi le traitement des vapeurs nocives.
Cette combustion est si complète, que la faible quantité de cendres résiduelles est essentiellement composée d’éléments minéraux et les gaz rejetés dans l’atmosphère sont particulièrement pauvres en particules polluantes.
Troisième compartiment thermique : l’échangeur thermique
Avant d’être rejetées, les fumées surchauffées traversent un échangeur thermique à plaques ou à serpentin. Elles se refroidissent en transmettant leurs calories au liquide caloporteur des circuits de chauffage et/ou des préparateurs d’eau chaude sanitaire.
Les derniers perfectionnements de la chaudière bois à gazéification
La plupart des chaudières bois à gazéification de dernière génération utilisent le système de flamme inversée. La chambre de combustion secondaire (ou chambre inférieure) est placée en dessous du foyer primaire. Cette disposition interdisant le tirage naturel (l’air chaud monte), la circulation des gaz chauds et l’évacuation des fumées sont forcées par un ventilateur de tirage électrique (compresseur, effet cyclone, turbo, flamme bleue… selon les fabricants).
Les avantages du dispositif sont l’augmentation du rendement, la protection contre les goudrons, moins de corrosion, un moindre encrassement des foyers et de l’échangeur. Inconvénient : ce dispositif pèse parfois lourdement sur le prix de l’équipement !
La tendance actuelle est aux vastes volumes de chargement, pour plus d’autonomie entre chargements en bûches. L’alimentation des chaudières à pellets ou à bois broyé, est quant à elle facilement motorisable, pour un fonctionnement 100 % automatique.
Les appareils peuvent enfin être dotés de dispositifs d’allumages, de contrôle et de régulation électroniques de la flamme et proposés en version acier inoxydable pour une plus grande longévité.
Quel bois pour les chaudières bois à gazéification ?
Les performances en rendement, les économies d’énergie et d’entretien, le niveau d’émissions polluantes ainsi que la longévité de toutes les chaudières bois à gazéification sont conditionnés par l’utilisation d’un combustible parfaitement sec (< 20 % d’humidité).
Le prix du progrès
Les chaudières à gazéification du bois sont nettement plus chères que les chaudières bois traditionnelles. Elles sont aussi plus économiques (entre 20 et 35 %), plus propres et peuvent bénéficier d’aides de l’état et des collectivités locales !
Pour une chaudière bois à gazéification domestique de marque reconnue, compter entre 3 000 et 25 000 € TTC (pose comprise), selon la puissance, le degré d’évolution technique, le matériau de fabrication et la marque.