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L’application N²Air, une révolution pour le réglage des poêles à granulés
Poêle à granulés Hoben, photo Inovalp
N2Air est une start-up française qui offre une solution technologique permettant de régler les poêles à granulés précisément en fonction de chaque lot de granulés acheté par le consommateur final. Il faut en effet savoir que les poêles à granulés sont conçus pour que l’installateur ou l’utilisateur puisse effectuer des réglages sur l’amenée du combustible et sur le débit d’air comburant afin d’obtenir la meilleure combustion possible, de consommer le moins possible et d’émettre le moins de particules fines possible. Le souci est que personne aujourd’hui ne sait définir ces paramètres en fonction des granulés utilisés. Jusqu’à présent, la pratique revient à appliquer des recettes conseillées par le constructeur ou par le distributeur du poêle, en contraignant le client de se fournir auprès d’une marque de granulés bien spécifique, marque dont la qualité peut aussi varier selon ses approvisionnements.
Pourquoi le réglage d’un poêle à granulés est difficile ?
Le réglage de la combustion dépend de la vitesse de la vis et de l’amenée d’air, photo Frédéric Douard
Le réglage d’un poêle à granulés revient à déterminer la vitesse de rotation du système de dosage, vis ou écluse, en tours par minute, et le débit d’air comburant, en mètres cube par heure, deux éléments qui assurent à la fois la puissance souhaitée et une bonne combustion. Dans le même temps, il faut savoir que l’immense majorité des poêles ne dispose d’aucune régulation interne capable d’auto-corriger ces valeurs.
Pour définir le débit de granulés, et donc la vitesse de rotation de la vis, il faudrait normalement poser le poêle sur une balance pour connaître la perte de masse par unité de temps et corriger la vitesse de de rotation du système d’alimentation jusqu’à obtention de la puissance nominale annoncée par le constructeur. Mais ceci n’est possible que dans un laboratoire et demande énormément de temps et de moyens.
Jusqu’à présent donc, le déficit de la filière a été de penser que tous les granulés se devaient d’être parfaitement identiques, afin qu’ils s’adaptent à une technologie simple et pas chère de combustion. Sauf que, si aujourd’hui la plupart des caractéristiques techniques des granulés sont mondialement homogènes, grâce à la normalisation et à la certification, cela ne sera jamais totalement possible pour ce qui est du débit massique du système de dosage des poêles qui dépend d’une part de la masse volumique des granulés, dépendant elle-même de la densité unitaire du granulé, de son diamètre exact et de sa distribution de longueur, et d’autre part de la géométrie du système de dosage qui détermine quant à elle son propre taux de remplissage plus ou moins important.
Quels sont les intérêts d’un poêle bien réglé ?
Les premiers résultats d’une étude de doctorat en cours au laboratoire LERMAB de l’Université de Lorraine à Épinal montre que le bon réglage d’un poêle à granulés permet de garantir d’une part son bon fonctionnement (moins ou peu de mâchefers, vitre propre ou moins sale sans dépôt de suies) et d’autre part d’obtenir des performances proches de celles annoncées par les constructeurs (puissance nominale, rendement, émissions polluantes). Ainsi, tous les poêles à granulés peuvent avoir de très bonnes performances, mais cela nécessite des réglages adaptés.
Un bon réglage permet de consommer moins et d’émettre le moins de particules fines, photo Inovalp
Plus en détails :
Le réglage des poêles à granulés n’est pas une opération simple, image N2Air
La bonne puissance nominale promise par le constructeur sur la fiche technique. Il arrive couramment qu’un utilisateur change de marque de granulés, car il a le ressenti que son combustible chauffe mal. Mais alors pourquoi certains granulés chaufferaient-ils mieux que d’autres ? En réalité, le granulé, s’il est certifié, n’est pas en cause, et il s’agit plutôt d’un mauvais réglage de la puissance et donc d’un mauvais réglage de la vitesse de rotation de la vis d’alimentation, ou de l’écluse d’alimentation sur certains modèles. La quantité massique de combustible déversée dans le foyer dépend des caractéristiques du granulé : densité, humidité et principalement distribution de longueur. Un sac contenant majoritairement des granulés courts va mieux remplir la vis qu’un sac contenant des granulés majoritairement longs. Ainsi la variation de puissance d’un poêle pour la même vitesse de vis peut varier de +/- 15 % en fonction du granulé acheté.
Le bon rendement. L’étude en cours au LERMAB montre que le bon réglage permet de gagner de 2 à 20 % de rendement ! L’écart le plus important provient du passage d’un granulé d’essence feuillu à une essence résineuse et vice-versa. Même si toutes les essences (feuillues ou résineuses) brûlent aussi bien, leurs caractéristiques particulières nécessitent des réglages spécifiques.
Des niveaux d’émissions polluantes les plus basses. L’étude du LERMAB montre que le bon réglage d’un poêle peut réduire les émissions polluantes de 20 à 50 % !!
Les enjeux à court terme
Jusqu’à présent, tout le monde se contente de ne pas changer le réglage des poêles lors d’un changement de type de granulés, car il n’y a pas d’alternative. Mais les problèmes vont survenir dans les années à venir.
Tout d’abord, l’inévitable tarissement des ressources en connexes de scieries résineuses ne peut dès à présent plus suivre la croissance du marché français du granulé de bois qui est de plus de 500 000 tonnes par an. Par conséquent, et de manière obligatoire, la croissance du marché français, sauf si on accepte de compenser toute la croissance par des importations en provenance de pays à forêts exclusivement résineuses, ce qui n’est ni souhaitable ni possible, passe par la mobilisation des connexes de bois feuillus en France, ainsi que par la mobilisation des petits bois feuillus forestiers. De plus, la ressource forestière feuillue est mal valorisée en France, et la baisse de la consommation de bois bûche engendrée par l’amélioration des performances des appareils de chauffage, augmente le gisement disponible. En effet, même si le marché de la bûche commerciale est en croissance en France ces dernières années, cette tendance haussière est beaucoup moins importante que la baisse de consommation de la bûche non commerciale (autoconsommation et marché parallèle). Cette ressource feuillue largement disponible pourra ainsi très utilement fournir l’industrie du granulé de bois. Nous allons donc inévitablement trouver dans un avenir très proche, et la tendance est déjà engagée, de plus en plus de granulés avec un taux d’essences feuillues plus important. La conséquence directe sur le réglage des poêles, est que les utilisateurs seront de plus en plus confrontés à des variations sensibles des caractéristiques d’un lot de granulé à un autre, et connaîtront des dysfonctionnements.
A l’avenir, de plus en plus de granulés présenteront un taux d’essences feuillues plus important, photo Inovalp
La seconde grande question va être le durcissement des règles sur la qualité de l’air, pour commencer dans les zones à faibles émissions (ZFE) et dans les zones soumises à plan de protection de l’atmosphère (PPA), mais aussi à terme pour tout le monde à des niveaux qui seront peut-être variables. Des études en cours fournissent des résultats décevants à l’Ademe qui demande aujourd’hui à la filière comment les poêles à granulés pourront-ils fournir sur le terrain les performances annoncées sur les fiches des constructeurs ? Malgré de nombreuses améliorations récentes et importantes, la filière du chauffage domestique au bois doit donc montrer très rapidement qu’elle est capable de suivre, et mieux d’anticiper l’évolution de la réglementation.
Les règles sur la qualité de l’air vont se durcir, photo Inovalp
Comment fonctionne la technologie N2Air ?
La solution N2Air va en fait faire interagir les différents maillons de la filière, depuis l’ensachage du granulé, le constructeur du poêle, l’installateur et le client final, pour arriver au résultat escompté, un bon réglage.
L’idée novatrice de N2Air est d’installer les moyens techniques et l’intelligence nécessaire au bon réglage des poêles, non pas dans chaque appareil, ce qui les rendraient plus chers à l’achat, mais dans les usines de production de granulés elles-mêmes, à la source, le nombre d’équipements à prévoir se réduisant ainsi considérablement. Ainsi, pour garantir des performances élevées aux poêles, quelles que soient les variations des caractéristiques du combustible, l’idée est donc de placer chez le producteur de granulés le niveau d’équipement qui est utilisé dans les laboratoires d’essais pour optimiser la combustion de façon automatique.
Pupitre du stoechiomètre, photo Jeremy Hugues-dit-Ciles
N2Air propose donc d’installer des stœchiomètres sur les sites d’ensachage, chez les producteurs et chez les distributeurs qui achètent en vrac. Ces stœchiomètres sont des appareils qui caractérisent les granulés par un test de combustion réelle très poussé. Il suffit pour cela qu’un opérateur prenne un sac toutes les huit heures à la sortie de l’ensacheuse et qu’il teste cet échantillon dans le stœchiomètre. Dans le même temps, le stœchiomètre pilote l’imprimante de l’ensacheuse qui appose un QR code unique sur les sacs et qui fait référence à ce même lot, ce code donnant accès par la suite aux caractéristiques exactes du lot mesuré. Et par connexion internet, le stœchiomètre envoie les informations de mesure du lot aux serveurs de N2Air et qui sont appariées au QR code dudit lot.
Parallèlement, N2Air teste dans son laboratoire les modèles de poêles présents sur le marché, chacun sur une dizaine de jours, afin de les rendre compatibles avec la base de données.
Ensuite l’installateur, lors de l’installation ou de l’entretien annuel, va créer un compte N2Air pour le client final, et va saisir toutes les informations relatives au modèle de poêle, pour faire correspondre les informations sur les granulés que le client va utiliser et son poêle.
Scanner le sac et régler le poêle, image N2Air
Puis l’utilisateur n’a plus qu’à flasher le QR code présent sur le sac qu’il utilise à l’aide de son téléphone. L’application y apparaît automatiquement, sans qu’il y ait besoin de la télécharger sur un store Apple ou Android. Le réglage s’affiche alors sur l’écran du smartphone et l’utilisateur n’a plus qu’à saisir la recette d’alimentation en granulé et/ou en air (en fonction des poêles) dans le menu du poêle pour finaliser le réglage. Une petite vidéo tutorielle sera disponible par un lien pour expliquer à l’utilisateur comment naviguer dans le menu du poêle et saisir les recettes au bon endroit. Cette opération pourra même être automatique, pour les poêles des constructeurs partenaires de N2Air, en un seul clic après flashage du QR Code, par liaison Bluetooth ou wifi.
Enfin, pour toutes les interventions de dépannage et de maintenance, les opérateurs pourront eux aussi profiter des services de l’application et gagner un temps précieux de SAV en réglage et en remise en service des appareils.
Une innovation qui s’appuie sur la norme et les certifications du combustible
Aujourd’hui, la solution N2Air pourrait être perçue comme une remise en cause de l’utilité de la norme ISO 17 225-2 et des certifications qui y sont adossées, comme une application qui permettrait de se passer de ces cadrages. Mais, il n’en est rien, car l’application N2Air est là pour résoudre une équation à une inconnue : celle du débit massique qui ne peut être fourni de manière très précise ni par la norme, ni par les certifications, étant donné les origines variables du bois et la longueur variable des granulés et les différentes géométries des systèmes d’alimentation des poêles.
N2Air a obtenu le Bio360 d’argent au concours de l’innovation 2023 à Nantes
L’application N2Air repose entièrement sur le fait que les granulés doivent s’inscrire à l’intérieur de la fenêtre permise pour les paramètres normés et certifiés. Sans ces cadres, l’application ne fournirait qu’une information très partielle et non-suffisante au bon réglage et surtout au bon fonctionnement (blocages, mâchefers, particules fines). Par exemple, les critères de cadrage du taux de cendre et de la température de déformation des cendres par la norme sont essentiels et doivent obligatoirement être respectés.
Les critères de la norme ISO 17225-2, et leur respect garanti par les certifications, sont nécessaires à N2Air pour garder la précision de ses résultats, car l’application utilise des algorithmes qui ne restent cohérents que dans le cadre des critères de la norme. L’application N2Air a obtenu le Bio360 d’argent au concours de l’innovation 2023 à Nantes.
L’équipe de la start-up N2Air
L’idée de cette application, même si elle apparaît au grand jour en 2023, a cheminé dans la tête d’un homme depuis plus de 20 ans. Elle a été imaginée par Jeremy Hugues-Dit-Ciles, ingénieur des Mines d’Alès de formation, et qui à la fin du 20ème siècle, travaillait déjà sur le granulé de bois. Jurassien d’origine et polyglotte, il a travaillé à l’ITEBE, Institut Technique Européen du Bois Énergie, comme ingénieur et a coordonné à la fois plusieurs programmes européens de R&D et animé le French Pellet club, une entité interne de l’association professionnelle ITEBE, et qui rassemblait alors les producteurs français de granulés de bois. C’est à ce poste qu’il a par exemple contribué, au début du 21ème siècle à la première charte de qualité française sur le granulé de bois, alors dénommée charte ITEBE, un référentiel qui donnera naissance quelques années plus tard à la certification NF Granulés Biocombustibles.
Tests sur poêles au LERMAB, photo Jeremy Hugues-dit-Ciles
Par la suite, Jeremy a travaillé sur bien d’autres aspects du bois-énergie et des granulés de bois, avec toujours en tête cette équation à résoudre : comment bien régler les poêles à granulés, simplement et à moindre coût ? Aujourd’hui, pour développer et mettre en pratique cette idée, Jeremy s’est entouré d’une équipe de spécialistes et d’un laboratoire de renom sur les questions de combustion du bois : le LERMAB.
Le laboratoire N2AIR teste les appareils du marché, image N2Air
Jeremy Hugues-dit-Ciles, président de N2Air
L’équipe N2Air s’appuie ainsi sur les compétences de trois entités techniques : le laboratoire de l’entreprise basé à Toulouse-le-Château dans le Jura et animé par plusieurs ingénieurs, le laboratoire LERMAB à Epinal, rattaché à l’Université de Lorraine, hébergé à l’ENSTIB et dirigé par le professeur Yann Rogaume, et la société Quarks Solutions à Besançon, créateur et éditeur de logiciels, et spécialiste international de la traçabilité et du risque chimique.
Contact : Jeremy Hugues-Dit-Ciles / +33 630 477 529 – jeremy.hugues@n2air.fr – www.n2air.net
Frédéric Douard, en reportage à Epinal et Toulouse-le-Château
Voir l’animation N2Air :
