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Le volume de bois énergie récolté dans les forêts françaises en 2021 est estimée à :

Ce chiffre est accessible dans la tableau IGD_3.2_Donnees_Volume et valeur des bois recoltes accessible sur le site de l'IGN qui concerne les indcateurs de gestion durable des forêts françaises (voir ce lien)

À noter que la récolte de bois énergie dite "commercialisée" sur cette même année n'est que de :

La majeure partie est donc du bois récolté par les ménages.
On peut imaginer qu'il s'agit là principalement de bois bûches, vu que la transformation en granulés ou plaquettes reste un processus industriel, a priori non accessible hors circuits "commerciaux".

Et si on répartissait équitablement cette ressource à chacun des ménages français afin de chauffer son habitat, quelle quantité cela représenterait ?

Selon l'Insee, la France comptait environ 30.6 millions de ménages en 2021 (source).

Retenons 30 millions pour simplifier.

En supposant que tout ce bois a eu le temps de sécher pour bien brûler dans de bonnes conditions (humidité inférieure à 20%), nous pouvons supposer une densité moyenne de 0.7 kg/m³

Supposons donc sur une année le bois récolté est de :

Chaque ménage disposerait donc ainsi annuellement d'une quantité de bois de :

Cette répartition des volumes prélevés suppose que tout le bois énergie récolté ne sert qu'à chauffer l'habitat des ménages. Les industries, les bureaux ne sont comptés ou chauffées.

Et évidemment, les véhicules roulent sans aucun prélèvement direct ou indirect sur la forêt (pas de production d'électricité par cogénération pour alimenter les véhicules électriques, ni de production de carburants liquides à partir de bois).

Et si on inversait le raisonnement ?

Et si tout le secteur résidentiel faisait sa transition, c'est-à-dire que les usages de pétrole, gaz et charbon étaient remplacés par du bois mais que l'électricité reste produite sans compter sur le bois (solaire, éolien, nucléaire, hydro) ?

Alors, en prenant pour référence l'année 2022, cela représenterait une consommation de 311 TWh pour le secteur résidentiel.

Et si tout le secteur tertiaire faisait aussi cette même transition ? 129 TWh supplémentaire.

Et l'industrie ? 175 TWh.

En additionnant ces 3 secteurs (résidentiel, tertiaire et industrie), ces nouveaux prélèvements sur la forêt représenterait :

Ce qui équivaut à plus de 7 années de prélèvement du bois énergie selon le rythme actuel...

Hélàs, la production de bois en France n'est évidemment pas suffisante pour absorber une telle transition. Sans parler de l'impact sur la santé de nos forêts et des écosystèmes associés...

En effet, la production de bois en France métropolitaine est estimée à environ 83.6 millions de m³ par an (mais supposons 100 millions pour être optimiste et simplifier le calcul).

Nos hypothèses amèneraient à en prélever 220 millions de m3 pour le bois énergie, et 30 millions supplémentaires supposés constants (pour les autres prélèvements pour le bois d'oeuvre et d'industrie).

Soit un déficit net de prélèvement de 150 millions de m3 de bois par an dans nos forêts...

Le stock sur pied étant estimé à 3 milliards de m3, nos forêts seraient rasées en 20 ans...

En résumé#

Deux points principaux à retenir de cet article donc :

1. Répartir équitablement la totalité du bois énergie aujourd'hui prélevé dans nos forêts à chaque ménage français réprésenterait 700 kg de bois sec, soit 1.75 stères, pour répondre aux besoins de chaleur. Quantité suffisante pour une surface habitable de 30 m² par ménage d'un logement avec une performance énergétique (DPE) de classe B.

2. Si notre forêt venait à subvenir aux besoins énergétiques (hors électricité) et être le support unique de la transition énéergétique des secteurs résidentiels, tertiaires, industriels, alors elle serait rasée en 20 ans...

Ce calcul est simpliste mais permet de se représenter notre niveau national de consommation énergétique sous forme de chaleur pour certains secteurs, en relation avec la préservation de nos forêts

Hypothèses générales#

• PCI bois sec : 4 kWh/kg
• Densitué du bois sec : 700 kg/m³

Sources#

Autres sources utilisées

• Memento FCBA 2023
• Chiffres clés de l'énergie - édition 2023, Ministère de la transition énergétique + tableur avec données

Licence#

Crédit photo#

• Yan Krukau - Pexels

Aujourd'hui, un petit calcul pratique qui nous sera utile pour de prochains articles.

Si je brûle une masse de 1kg de bois, quel sera le volume d'air prélevé dans mon habitat ?

Hypothèses#

• Le bois anhydre est de composition élémentaire $CH_\mathrm{1,44}O_\mathrm{0,66}$
• Taux d'humidité du bois $H_\mathrm{b} = 20\%$

Les autres hypothèses sont celles mentionnées dans la thèse originale citée en référence.

Relations#

• $q$ représente la quantité de matière exprimée en $moles$
• $Q$ représente le volume de gaz exprimé en $Nm^3$ (normo mètre cube)
• $H_b$ est le taux d'humidité contenu dans le bois
• $m_\mathrm{bois\ humide}$ et $m_\mathrm{bois\ anhydre}$ représentent la masse de bois : avec et sans eau
• $X_\mathrm{O_2}$ est le taux d'oxygène résiduel dans les fumées, il est considéré égal à 13%

Objectif#

On cherche à déterminer le volume d'air nécessaire pour faire bruler un kg de bois, en supposant la combustion complète. Nous voulons donc calculer le rapport $\frac{Q_\mathrm{air}}{m_\mathrm{bois\ humide}}$ exprimé en $Nm^3.kg^\mathrm{-1}$

Résultat#

D'après les relations précédentes, on en déduit :

En considérant un bois avec un taux d'humidité de 20% et des gaz de combustion avec un taux d'oxygène résiduel de 13%, on obtient :

Sources#

• Claude BERNARD ; Caractérisation et Optimisation de la Combustion de Bois Fragmenté en Chaufferies Automatiques ; p89 à 96 ; 2005
• Photo by Tatiana Syrikova from Pexels

Licence#

Calcul d'ordre de grandeur afin de déterminer l'énergie perdue si le poêle n'est pas mis à l'arrêt.

Ce clapet est situé au début du conduit d'évacuation des fumées.

Un poêle de masse bien utilisé suppose la réalisation d'une flambée vive et intense avec une charge de bois adaptée.

La puissance de combustion est conséquente : un petit foyer de 10 kg correspond à une puissance de plus de 30 kW.

Tant que le poêle n'est pas mis à l'arrêt (fermeture de l'arrivée d'air et fermeture du clapet du conduit d'évacuation), de l'air continue de circuler. L'air entre l'arrivée d'air, circule et se réchauffe en passant par à travers le foyer et les carneaux avant de ressortir par le conduit d'évacuation.

Pendant tout ce trajet, l'énergie absorbée par ce courant d'air est conséquente.

Mieux vaut-il mettre le poêle de masse à l'arrêt au bon moment...

Dans le cadre d'essais réalisés au laboratoire de l'AFPMA, les chiffres utilisés pour le calcul sont les suivants :

• foyer conçu pour une charge de bois de $10 kg$, dimensionné selon la norme NF EN 15544
• vitesse de l'air estimé en fin de flambée dans le conduit d'arrivée d'air: $v_\mathrm{air} = 1\ m.s^\mathrm{-1}$
• diamètre intérieur du conduit d'arrivée d'air : $D = 115\ mm^2$
• température de l'air extérieur : $T_e = 0\ °C$
• température de l'air en sortie : $T_s = 100\ °C$
• capacité thermique massique de l'air : $Cp = 1004\ J.K^\mathrm{-1}.kg^\mathrm{-1}$
• masse volumique de l'air (supposé sec et pris à l'extérieur à 0°C) : $ρ_\mathrm{air} = 1,3\ kg.m^\mathrm{-3}$

On en déduit :

• la section du conduit d'arrivée d'air $S = 104\ cm^2$
• le débit volumique d'air entrant dans le poêle est : $Q_\mathrm{air} = v_\mathrm{air}.S = 0,01\ m^3.s^\mathrm{-1}$
• le débit massique d'air entrant dans le poêle est : $q_\mathrm{air} = ρ_\mathrm{air} * Q_\mathrm{air} = 0,013\ kg.s^\mathrm{-1}$

Pendant un temps $t = 1\ s$, nous avons donc $13\ g$ d'air qui s'échauffe de $0\ °C$ à $100\ °C$.

Cela nécessite une énergie égale à $E = q_\mathrm{air} t Cp (T_s - T_e) = 1305\ J$

Si cette énergie a servi à réchauffer l'air, c'est cela en moins pour réchauffer l'habitat.

Autrement dit, tant que le poêle n'est pas mis à l'arrêt, une puissance de chauffe estimée à $\boxed{P = 1305\ W}$ est gaspillée.

Prenez un beau radiateur électrique, branchez le dehors à pleine puissance et vous aurez le même résultat...

Il faut donc mettre à l'arrêt le poêle au bon moment, une idée pour un autre article.

Licence#