Séchoir à bois : utiliser la biomasse comme source de chaleur

Un séchoir à bois permet de sécher le bois pour le rendre dimensionnellement stable

Le séchoir à bois

Le séchoir à bois est l’outil indispensable pour une scierie qui produit du bois d’œuvre. Le bois est un matériau vivant dont les dimensions peuvent varier selon son taux d’humidité. Si après le sciage, le bois sèche de manière non contrôlée, cela aboutit souvent à des problèmes comme des pièces qui se fendent ou qui se tordent. Il est possible de sécher le bois à l’air libre, mais cela demande plusieurs semaines en fonction de l’épaisseur et de l’essence de bois utilisé. Le séchoir à bois permet donc à la scierie de sécher le bois d’œuvre de manière performante et rentable. Un séchoir à bois peut également sécher du bois de chauffage.

Les séchoirs à bois permettent d'augmenter fortement la productivité des scieries

Il existe plusieurs manufacturiers de séchoirs à bois et des séchoirs de type différents, avec une automatisation plus ou moins poussée. Le principe du séchoir à bois reste habituellement tout de même identique quelle que soit le manufacturier : une grande quantité d’air chaud est soufflée contre le bois de manière la plus homogène possible. L’air chaud va capter l’humidité contenue dans le bois et le sortir dans l’atmosphère sous forme de vapeur d’eau. Le savoir-faire des manufacturiers de séchoirs à bois se trouve dans leur capacité à contrôler ce flux d’air à travers tout le lot de production. En fonction de l’essence, il faudra atteindre des débits et températures d’air différents selon le moment du cycle de séchage.

L’énergie thermique pour sécher le bois

Le séchoir à bois consomme une grande quantité d'énergie pour le chauffage

Le coût d’opération le plus important pour un séchoir à bois est l’énergie thermique, donc la chaleur utilisée pour chauffer l’air. Les sources d’énergie les plus communément utilisées sur les séchoirs à bois sont le propane, le gaz naturel, l’électricité, l’huile de chauffage et la biomasse.

Utiliser la biomasse comme source d’énergie pour le séchoir à bois

Malgré le fait que la biomasse soit une ressource amplement disponible dans les scieries, traditionnellement leur utilisation est limitée aux usines de sciage les plus grosses à cause de l’investissement nécessaire pour un équipement de combustion biomasse. Ceci est basée sur l’idée fausse que seule une énorme usine est capable de sortir les fonds nécessaires pour une énorme chaudière biomasse capable d’utiliser les écorces et autres résidus.

La biomasse peut être utilisée comme source d'énergie pour le séchoir à bois

Des équipements de chauffage biomasse de plus petite puissance comme ceux de Säätötuli sont tout à fait capables d’utiliser de l’écorce et des résidus de scierie. La seule condition est d’être plus vigilant sur l’humidité moyenne des intrants de la chaudière qui ne doivent idéalement pas dépasser 35%. Cette limite technique est due au fait qu’au-dessus de ce taux d’humidité, le combustible aura tendance en hiver à geler dans le silo et ne passera plus dans les convoyeurs. Le taux d’humidité peut facilement être contrôlé soit par mélange d’intrants, soit avec un séchoir à copeaux basique.

Conversion totale vs conversion partielle à la biomasse

L’investissement dans une chaudière biomasse, même de plus petite taille reste tout de même important pour une petite unité de production. C’est pourquoi, il est important de bien analyser le cycle de séchage du séchoir à bois pour déterminer si un investissement se justifie pour convertir la totalité du besoin énergétique du séchoir, ou simplement une partie.

Prenons l’exemple concret étudié par Yves Fortin du Centre de Recherche sur les Matériaux Renouvelables et Dany Normand de l’École de Foresterie et de Technologie du Bois Duchesnay disponible à cette adresse: http://cifq.com/documents/file/Documentation/Conf%c3%a9rences%20et%20pr%c3%a9sentations/S%c3%a9chage%202015/01-besoins-energetiques-vs-caracteristiques-du-bois-dnormand-yfortin.pdf

On peut convertir un séchoir à bois en entier ou simplement en partie à la biomasse

L’exemple est pour un séchoir à bois pour épinette noire qui a une consommation énergétique maximale de 3000kW. Si on voulait simplement adjoindre une chaudière biomasse de 3000kW à ce séchoir, il faudrait compter un budget au-dessus de 3 millions de dollars. Même avec les subventions disponibles pour le passage d’une énergie fossile à l’énergie renouvelable qu’est la biomasse, cela reste très élevé comme investissement.

Exemple de consommation calorifique et de puissance requise pour séchoir à épinette noire

Mais en combinant les besoins en puissance requise et la consommation calorifique de chaque cycle, on peut se rendre compte qu’avec une conversion partielle, on peut obtenir tout de même une grosse économie sur le combustible tout en limitant le CAPEX.

Si par exemple on installait une chaudière biomasse de 1000kW et une chaudière d’appoint en énergie fossile de 2000kW, on aboutirait à un investissement d’environ 1.5 million de dollars, soit la moitié d’une conversion totale. Si le séchoir est déjà équipé d’une chaudière aux énergies fossiles, l’investissement serait encore diminué d’environ 10%, vu qu’on pourrait garder la vielle chaudière à la place de racheter une nouvelle chaudière d’appoint.

Dans ce scénario, la chaudière biomasse de 1000kW fournirait en hiver :
– 33% de la puissance de préchauffage
– 80% de la puissance en étape 1
– 100% de la puissance le reste du temps

En d’autres termes, en convertissant le tiers de la puissance installée sur le séchoir à bois à la biomasse, on utiliserait en fait la biomasse pour :
– 77% du besoin en énergie totale en hiver
– 89% du besoin en énergie totale en été

Comme la biomasse est quasiment gratuite pour une scierie qui utilise ses propres résidus, cela allègerait la facture énergétique du séchoir de près de 80% pour la moitié de l’investissement requis pour l’alléger de 100%.

Les systèmes de chauffage biomasse pour la conversion

Pour convertir un séchoir à bois à la biomasse, il existe principalement trois types d’équipements utilisables :

Les systèmes à air chaud comme le générateur à air chaud Säätötuli

Le générateur à air chaud biomasse peut préchauffer l'air entrant dans un séchoir à bois

Dans ce cas on va simplement préchauffer l’air entrant dans le séchoir. La conversion est donc extrêmement simple car il suffit de tirer un tuyau d’air depuis le système biomasse au séchoir. La fournaise biomasse peut soit être contrôlée manuellement, soit connectée par ModBus au système de contrôle du séchoir à bois pour fournir les commandes marche/arrêt et puissance.

Les systèmes à eau chaude comme les chaudières Säätötuli sur skid

Exemple de chaudière biomasse combiné à une chaudière au propane. Ce type de solution permet une conversion partielle d'un séchoir à bois à la biomasse.

Ceci est facile à mettre en œuvre si le séchoir est déjà équipé d’une chaudière à l’eau chaude. Il suffira de connecter la chaudière au réseau existant. Si le séchoir est à flamme directe, la conversion nécessitera l’installation d’aérothermes ou de coils à l’intérieur du séchoir.

Les systèmes à huile thermique

Chaudière biomasse de 1000kW

L’huile thermique remplace l’eau dans les séchoirs ou des niveaux de température élevées sont nécessaires. Le fonctionnement et la conversion seront très semblables à un système à eau.