Pouvoir calorifique inférieur (PCI) énergies chauffage : guide complet
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Sommaire
Définition du PCI
PCI veut dire 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 condenser et la chaleur non récupérée.
- Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) 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.
Exemple de PCI des énergies
Pour comparer les énergies de chauffage courantes (fioul, gaz, bois, etc.), il faut pouvoir connaître leur pouvoir calorifique qui s'exprime en PCI pour les chaudières classiques et en PCS pour les chaudières à condensation.
Exemple pour le fioul domestique dont peu de chaudières à condensation ont été installées. Il faut donc le calculer uniquement en PCI.
Contrairement à ce que l'on lit sur des sites qui ne font que se copier, la densité du fioul est de 0,84 à 10 °C donc à 11,86 kWh/kg en PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) théorique, mais à 9,96 kWh/Litre en PCI. Le rendement PCI des chaudières varie entre 75 et 95 %, quand le brûleur de la chaudière vient d'être réglé, l'énergie récupérée est de 7,5 à 9,462 kWh/Litre.
Pouvoir calorifique Conversion* | ||
|---|---|---|
kWh Unité de comptage | PCI | Conversion PCS en PCI |
1 kWh électrique | 1 | par 1.00 |
1 litre fioul domestique | 9.96 | par 1.07 |
1 kWh gaz naturel | 0.9 | par 1.11 |
1 kg de gaz propane | 12.78 | par 1.09 |
1 tonne gaz propane | 12780 | par 1.09 |
1 m3 gaz propane | 23.7 | par 1.09 |
1 kg de gaz butane | 12.66 | par 1.09 |
1 tonne gaz butane | 12660 | par 1.09 |
1 m3 de gaz butane | 30.45 | par 1.04 |
1 kg de charbon ** | 8.889 | par 1.09 |
1 stère bûches bois | 1680 | par 1.11 |
1 T granulés de bois | 4600 | par 1.11 |
1 T briquettes bois | 4600 | par 1.11 |
1 T plaquettes bois | 2200 | par 1.11 |
1 tonne de vapeur ** | 697 | par 1.09 |
* diviser par valeur indiquée dans le tableau | ||
** moyenne | ||
Le ratio PCI/PCS est plus faible pour les combustibles riches en hydrogène, car leur combustion génère beaucoup d’eau donc plus de chaleur latente à déduire.
PCI Hydrogène et ammoniac
Valeurs couramment admises du Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) exprimé en kWh/kg :
- Ammoniac (NH₃) → environ 5,2 kWh/kg (soit ~18,8 MJ/kg)
- Hydrogène (H₂) → environ 33,3 kWh/kg (soit ~120 MJ/kg).
Tableau de conversion du PCS vers PCI pour l’ammoniac et l’hydrogène, avec toutes les unités utiles.
Tableau PCS → PCI | |||||
Combustible | PCS (MJ/kg) | PCS (kWh/kg) | PCI (MJ/kg) | PCI (kWh/kg) | Ratio PCI/PCS |
Hydrogène (H₂) | 141,8 | 39,39 | 119,96 | 33,32 | ~0,846 |
Ammoniac (NH₃) | 22,5 | 6,25 | 18,6 | 5,17 | ~0,827 |
- L’hydrogène pur a le plus gros écart (~15 % de différence).
- L’ammoniac contient ~17,6 % d’hydrogène massique → perte d’environ 17 % du PCS pour obtenir le PCI.
À noter : quelques précisions
- Le PCI suppose que l’eau issue de la combustion est sous forme de vapeur (non condensée), ce qui est généralement le cas dans les moteurs et turbines.
- L’ammoniac offre une densité énergétique massique bien plus faible que l’hydrogène, mais il est beaucoup plus facile à stocker et transporter sous forme liquide.
- Le PCS (Pouvoir Calorifique Supérieur) est plus élevé, car il inclut la chaleur de condensation de la vapeur d’eau.
Pouvoir calorifique aviation
Le transport aérien issu de la société de consommation est un très gros pourvoyeur de CO2 en raison d'énormes quantité de kérosène. Les carburants qualifiés de "verts" vont-ils permettrent de réduire notre empreinte climatique ?
- Un moyen-courrier Airbus A320 / Boeing 737 consomme 3 200 à 3 600 Litres/heure
- Un long-courrier Boeing 777-300ER : 8 600 Litres/heure
Type de carburant | PCI (kWh/kg) |
Kérosène (classique Jet A-1) | environ 12 kWh/kg |
Bio-SAF (HVO, HEFA…) | 12,2 kWh/kg |
e-SAF (synthétique PtL) | 12.2 kWh/kg (estimé) |
Pouvoir calorifique Kérosène
Pouvoir calorifique inférieur (PCI), exprimé en kWh par kilogramme, pour le kérosène (carburant aviation classique)
Le PCI du kérosène (LHV) est d’environ 43 MJ/kg, ce qui correspond à ≈ 12 kWh/kg (1 MJ ≈ 0,2778 kWh). Suivant l'origine et le type de pétrole son pouvoir calorifique a été calculé également à 11,94 kWh/kg en PCI.
Pouvoir calorifique bio-SAF et e-SAF
Bio-SAF (Hydrotreated Vegetable Oil – HVO, HEFA, etc.). Les bio-SAF (ex. biodiesel de type HVO pour aviation) ont un PCI proche de celui du kérosène conventionnel. Par exemple, le « Biojet HVO » affiche un PCI autour de 44 MJ/kg, soit ≈ 12,2 kWh/kg
Pouvoir calorifique e-SAF
e-SAF signifie electro-Sustainable Aviation Fuel. Les e-SAF (synthetic, Power-to-Liquid) se situeront dans une fourchette similaire, puisqu’ils doivent rester compatibles avec les infrastructures existantes. Ce carburant d’aviation de synthèse d'une technologie encore à l’échelle pilote est produit à partir d’électricité renouvelable, d’eau et de CO₂ capté, par un procédé appelé Power-to-Liquid (PtL) ou e-fuel. L’idée est de reproduire chimiquement les hydrocarbures du kérosène, mais sans utiliser de pétrole et avec une empreinte carbone plus faible. On le fabrique à partir d'électricité "renouvelable" (solaire, éolien, hydraulique…) pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Le e-SAF est l’une des principales pistes pour décarboner l’aviation à long terme, mais qui reste énergivore et coûteuse à ce stade car 3 à 6× plus cher que le kérosène fossile.
Son rendement énergétique est faible : il demande d'énormes quantité d’électricité pour produire peu de carburant (environ 15-20 % d’efficacité globale). Il nécessite un besoin massif d’électricité renouvelable pour une adoption à grande échelle.
Il n’existe pas de valeur de PCI directement mesurée pour l’e-SAF (e-kérosène synthétique). Comme l’e-SAF est conçu pour être un substitut « drop-in » du kérosène, ses propriétés énergétiques, dont le PCI, sont similaires à celles du kérosène courant. On peut donc raisonnablement estimer un PCI dans la même plage, soit environ12.2 kWh/kg.
Pouvoir Calorifique Supérieur
Le tableau sur le PCS permet de comparer les puissances des énergies entre elles.
Les énergies
Les systèmes de chauffage utilisant des combustibles comme le fuel, les pellets, et le bois de chauffage, ainsi que des sources d'énergie renouvelable comme la biomasse et l'hydrogène, sont très utilisés pour la production d'électricité et la performance énergétique au niveau industriel.
Pour les besoins domestiques des particuliers, les chaudières à condensation, les poêles, et les radiateurs sont conçus pour maximiser les rendements en utilisant la chaleur latente des produits de combustion.
Lors de la combustion du bois, du bois bûche ou des granulés de bois, des hydrocarbures (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) et des gaz tels que le méthane et le monoxyde de carbone sont libérés. L'ADEME recommande de surveiller le taux d'humidité du bois autre que le pellet pour optimiser les pouvoirs calorifiques et le contenu énergétique des combustibles thermiques.
La vaporisation et l'incinération de ces matériaux produisent également des fumées et du dioxyde de carbone. Les chaudières basse-température et les systèmes volumique permettent une gestion efficace du mètre-cube de combustible, tandis que la surveillance des produits de combustion comme le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone est essentielle pour assurer une combustion sûre et efficace.
Prix des énergies
Le tableau sur le prix des énergies permet de comparer le tarif en centimes kWh des combustibles
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