1. BIENVENUE LA FORÊT, SOURCE D’APPROVISIONNEMENTPOUR LA BIOÉNERGIE : UN DOSSIER BRÛLANT Denis Cormier, ing.f., M.Sc. FPInnovations - Feric

2. La forêt, source d’approvisionnement pour labioénergie : un dossier brûlant Denis Cormier, ing.f. M.Sc. Québec, février 2009

3. Des questions brûlantes : Quantité? Est-ce suffisant? Localisation? Accessibilité? Appauvrissement des sols? Caractéristiques? Méthode de récupération? Combien ça coûte?

4. Les réponses???? Perspective Disponibilité: Adéquation : offre/demande Sources de biomasse d’origine forestière Facteurs affectant la quantité disponible Systèmes de récupération Considérations: Financières Qualité Outils d’analyse (modèle BiOS) Défis et opportunités

6. Infrastructure de la chaîne d’approvisionnement simple des usines de sciages vers la cogénération

11. Disponibilité Adéquation : offre/demande 2500 à 3000 MW (25 M MWh) Plus d’un million de foyers

13. Potentiel = 1000 à 1200 MWSources : Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec,Hydro-Québec et Statistique Canada

15. Potentiel d’éthanol = 1,8 milliards de litres

16. Un peu plus de 10%http://www.mrnfp.gouv.qc.ca/energie/statistiques/statistiques-consommation-energie.jsp

17. Disponibilité: Sources de biomasse d’origine forestière Résidus de coupe* Résiduels non-marchands* Résidus de triage Traitements précommerciaux Souches Plantations d’énergie Peuplements non-commerciaux Brûlis et épidémies *utilisés dans les estimations de Fortin (2008)

18. Disponibilité: Sources de biomasse d’origine forestière Disponibilité potentielle de biomasse après la récolte de bois marchands: Biomasse du peuplement = Bois marchands + Résidus de récolte + Arbres résiduels

19. Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible Disponibilité potentielle / technique / économique Biomasse totale Disponibilité économique ? Disponibilité technique Disponibilité potentielle

20. Disponibilité: Facteurs affectant la quantité disponible Potentiel Niveau d’utilisation (composition des peuplements, essences récoltées, diamètre d’écimage, tiges non marchandes, saison et fraicheur) Particularités des essences Technique Niveau d’intégration avec la récolte Système de récolte utilisé (bord de route, à la souche) Équipement de récupération (ex. déchiqueteuse, broyeuse) Coûts Limites techniques affectant les coûts (accès, conditions de terrain, distance, saison, etc.) Prix plafond fixé par le client ou l’entrepreneur

21. Disponibilité potentielle: Niveau d’utilisation de la récolte Varie avec les conditions de marché (principalement pour les produits de faible valeur) Plus grand diamètre d’écimage Arbres résiduels > objectifs de rétention

23. Aiguilles

24. 6%

25. Branches

26. 13%

27. Branches

28. 4%

29. 6%

30. Écorce

31. Dry Wt: 276 kg

32. Écorce

33. Dry Wt: 231 kg

34. 6%

35. 8%

36. Tige

37. Tige

38. 73%

39. 84%Épinette noire: 17.5 ODT/ha* Pin gris: 7.7 ODT/ha* Volume disponible selon le modèle BiOS de Feric Single tree biomass: Black Spruce vs. Jack Pine (DBH: 26 cm, Ht: 18 m) Ontario FRI: Sb90 Pj10 vs. Pj90 Sb10 (Site Class 2, 90% stocking, 100 yr) Disponibilité potentielle: Particularités des essences

40. Disponibilité technique: Système de récolte Résidus d’ébranchage: Bord de route (ébrancheuse à flèche ou déchiquetage) À la souche Impact sur la localisation, le type et le niveau de concentration Opérations intégrées?

41. Disponibilité technique: Exemple: épinette noire (arbres entiers) Disponibilité potentielle 50,5 tma/ha Bord de route 32,6 tma/ha Arbres résiduels 2,5 tma/ha Parterre 15,5 tma/ha Biomasse récupérée 25,2 tma/ha

42. Disponibilité technique: Exemple: mélangé (faible utilisation) Disponibilité potentielle 131,0 ODt/ha Bord de route 40,5 tma/ha Arbres résiduels 47,8 tma/ha Parterre 42,7 tma/ha Biomasse récupérée 31,9 tma/ha

43. Disponibilité technique: Exemple: mélangé (bois tronçonnés) Disponibilité potentielle 55,8 tma/ha Parterre de coupe 31,8 tma/ha Biomasse récupérée 24,0 tma/ha

44. Systèmes de récupération Systèmes de récupération de biomasse Adaptés à la source de biomasse Adaptés au procédé de conversion Choix de l’équipement approprié Logistique de transport

45. Systèmes de récupération À la souche Récolte par bois tronçonnés: récupération de résidus sur l’ensemble de l’aire de coupe Nécessite un assemblage et un débardage des résidus Importance d’un niveau minimum d’intégration avec la récolte Systèmes développés dans les pays nordiques à adapter aux conditions locales

46. Systèmes de récupération À la souche Changement à la méthode de récolte pour laisser les résidus sur le côté plutôt que dans les sentiers Défis pour la protection de la régénération Potentiel plus élevé de dommages et perturbations - entrée supplémentaire

51. Encore traité comme un résidus

52. Dépenses pour s’en débarrasser

53. Localisation et condition de la route

55. Améliore la productivité du broyage

56. Essentiel à une opération de récupération efficace

58. Systèmes de récupération Choix de l’équipement Déchiquteuse à disque Plus uniforme Déchiqueteuse à tambour Grosseur du matériel Plus sensible Moins uniforme Contaminants Broyeuse horizontale Moins sensible Déchiqueteur lent

60. Ajout d’une machine supplémentaire pour le chargement

62. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (arbres entiers) Pré-empilage Broyage Transport: - 120 km (aller), remorque à plancher mobile Autres: - routes, supervision, frais généraux, entretien, règlements, droits *Estimés tirés du modèle BiOS

63. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (transport) La base du problème: Transport d’un produit de faible valeur, avec une faible densité en vrac, une pourcentage d’humidité élevé sur de longues distances Importance d’optimiser la charge utile

64. Considérations financières:Coûts d’approvisionnement (transport) Il pourrait être avantageux financièrement de convertir les matériaux directement en forêt pour les transport dans un format plus dense ex.: pyrolyse mobile Advanced Biorefinery Inc.

65. Considérations financières:Coûts élevés de transformation (broyage) Coûts élevés d’investissement: Déchiqueteuse: $400 000 à $500 000; Broyeuse avec chargeuse indépendante: $500 000 à $850 000 Sensible à la contamination, à la planification du camionnage et au niveau de concentration des résidus Faible taux d’utilisation, consommation élevée de carburant Pas conçu pour travailler en bordure de route

66. Considérations financières:Intégration aux opérations forestières La récolte affecte les coûts et la qualité des opérations de récupération des résidus Disposition des résidus, contaminants, cédule d’opération, conception et entretien des routes, etc. O P

67. Considérations de qualitéLe taux d’humidité Pour la combustion et la plupart des procédés thermochimiques, le taux d’humidité est une considération majeure. Effet direct sur l’efficacité énergétique

68. Considérations de qualitéLe taux d’humidité Taux d’humidité en forêt (30 to 65%) Une période de repos (prorogation) ainsi que de meilleures techniques d’empilement et d’entreposage peuvent réduire le taux d’humidité de façon importante mais pas suffisamment pour certains procédés From Nurmi 2005

69. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport) Limite totale en charge = 57,5 tonnes Volume maximum = 113 m3 Taux de foisonnement = 37% Paiement selon le poids transporté

70. 16,3 tonnes 22,6 tonnes Charge Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport – charge de bois) Bop 55% 35% Air 56% 52% 11% Eau 17% 37% Bois 27%

71. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(transport – charge énergétique) Bop 55% 35% 12,6 GJ/tonne 15,1 GJ/tonne Pouvoir calorifique 20% 57 MWh 95 MWh Énergie totale

72. Considérations de qualitéLe taux d’humidité(Coût de transport) Bop 55% 35% * 15 $/tonne verte 9,50 $/MWh 5,50 $/MWh Coût de l’énergie Donc 4 $/MWh de plus pour l’eau

73. Considérations de qualitéNiveau d’homogénéité Sensibilité de certains procédés de conversion à l’hétérogénéité du matériel: Contaminants, écorces, aiguilles and brindilles, etc. Est-ce que le procédé se limite au bois blanc, nécessite des essences particulières ou est limité par la taille des particules? Le procédé complet peut être plus restrictif que certaines de ses constituantes (bioraffinage limité par le procédé de mise en pâte) Développer des méthodes de triage, tamisage et séparation

76. Outils d’analyse (modèle BiOS)Résultats

77. Outils d’analyse (modèle BiOS)Intégration de BiOS à Interface Map

79. Impacts de la sélection de sites ou de modifications à la planification

80. Choix d’un scénario pour balancer le panier de produits

83. Augmente les effets induits par la variabilité saisonnière sur le taux d’humidité et les volumes disponibles

86. Investissements importants pour un entrepreneurUn contrat de 50 000 tma demande un investissement de plus de 2 millions $ en capitaux et un autre 2 millions en frais d’opération Rétention ou création de 11 à 12 emplois

88. Manque de méthodes éprouvées de tamisage et séparation pour l’homogénéisation du matériel

91. Validation des modèles

93. Surtout pour l’ébranchage à la souche, les plantations de bois d’énergie et les jeunes peuplements

94. Impossible de tout récolté

95. Prescriptions et niveaux de récupération spécifiques au site

97. Sommaire et opportunités La récupération de biomasse soutiendra ou créera des emplois dans le milieu forestier Base de nouveaux procédés industriels, d’une nouvelle industrie et une source d’opportunités pour une gamme de fournisseurs et de manufacturiers d’équipement

98. Un regard vers le futurUn plus grand besoin de la biomasse forestière D’une usine de pâte à une bioraffinerie forestière (Division Paprican) Émissions Énergie Carburants Résidus forestiers Produits chimiques Résidus d’usine Pâte Copeaux Produits chimiques Résidus solides Effluents

99. Questions?