Pouvoir calorifique (PCI/PCS) des gaz, carburants et combustibles

Pouvoir calorifique des principaux gaz et combustibles liquides ou solides: PCI et PCS.

Sources: livres, internet, cours d’ingénieur…

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Pouvoir calorifique supérieur: PCS

Définition: le pouvoir calorifique supérieur à volume constant d’un combustible représente la quantité de chaleur dégagée par la combustion de l’unité de masse du combustible:

  • dans de l’oxygène saturé de vapeur d’eau,
  • les produits réagissant et les produits formés étant à la même température,
  • dans la même enceinte,
  • l’eau formée étant liquide.

Cet essai fait l’objet de la norme NF M 07-030, et utilise un récipient appelé bombe calorimétrique.

La définition du pouvoir calorifique à volume constant ne correspond pas aux combustions industrielles qui ont lieu à pression constante, dans une enceinte ouverte, mais en fait la différence est faible et généralement négligée.

Le PCS est « utile » lorsqu’on condense l’eau de la combustion (chaudière à condensation par exemple).

Pouvoir calorifique inférieur: PCI

La plupart du temps les fumées sortent des surfaces d’échange à une température supérieure au point de rosée. L’eau est donc émise sous forme de vapeur.

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Le PCI se calcule en déduisant par convention, du PCS, la chaleur de condensation (2511 kJ/kg) de l’eau formé au cours de la combustion et éventuellement de l’eau contenue dans le combustible.

Si le combustible ne produit pas d’eau, alors le PCS = PCI.

Pouvoir calorifique des mélanges

L’analyse précise d’un gaz ou d’un liquide permet de calculer son pouvoir calorifique à partir du pouvoir calorifique de ses constituants à l’aide de la relation:

PCm = somme(xi * PCi)

Avec :

  • PCm: pouvoir calorifique du mélange
  • PCi: pouvoir calorifique des constituants
  • xi: fraction massique de chaque constituant

Unités des pouvoirs calorifiques

Le pouvoir calorifique s’exprime en:

  • kcal/kg
  • kJ/kg
  • kWh/kg (= 861 kcal/kg)
  • TEP/tonne (= 10000 thermies/tonne) (TEP: Tonne Equivalent Pétrole)

Les autres unités (prise de tête) sont les suivantes:

  • milithermie/kg (= kcal/kg) (désué)
  • thermie/tonne (= kcal/kg) (désué)
  • BTU/pound (= 0,5554 kcal/kg) (anglosaxon)

Pour les gaz: exprimé non pas par kg mais par Nm3.

Pouvoir calorifique des gaz

PCI/PCS en kCal/Nm3

  • Hydrogène: 2570/3050
  • Monoxyde de carbone: 3025/3025 (PCI = PCS comme il n’y a pas de formation d’eau)
  • Hydrogène sulfuré: 5760/6200
  • Méthane: 8575/9535
  • Éthane: 15400/16865
  • Propane: 22380/24360
  • Butane: 29585/32075
  • Éthylène: 14210/15155
  • Propylène: 20960/22400
  • Acétylène: 13505/13975
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Pouvoir calorifique des combustibles liquides. PCI/PCS en kCal/kg

  • Hexane: 10780/11630
  • Octane: 10705/11535
  • Benzène: 9700/10105
  • Styrène: 9780/10190
  • Fioul lourd: 9550
  • Fioul domestique: 10030 (= 11.7 kWh/kg soit 9.9 kWh/L à 0.85 de densité)

Pouvoir calorifique des combustibles commerciaux

Les combustibles gazeux:

  • Gaz naturel pauvre: 9.2 kWh/Nm3
  • Gaz naturel riche: 10.1 kWh/Nm3
  • Butane: 12.7 kWh/kg ou 30.5 kWh/Nm3 ou 7.4 kWh/L (état liquide) à 15°C
  • Propane: 12.8 kWh/kg ou 23.7 kWh/Nm3 ou encore 6.6 kWh/L (état liquide) à 15°C

(Point d’ébullition: butane 0°C, propane -42°C)

Les combustibles liquides:

  • Gasoil de chauffage: 9.9 kWh/L
  • Fioul léger: 10.1 kWh/L
  • Fioul moyen 10.5 kWh/L
  • Fioul lourd: 10.6 kWh/L
  • Fioul extra lourd: 10.7 kWh/L

Les combustibles solides:

  • Houille: 8.1 kWh/kg
  • Coke: 7.9 kWh/kg
  • Anthracite 10/20: 8.7 kWh/kg

Pouvoir calorifique divers en kCal/kg

  • Bois (30% d’humidité): 2800
  • Bois sec: 4350 soit 5 kWh/kg
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2 kg de bois sec produisent donc environ l’équivalent de 1 L de pétrole

Émissions de CO2

Le problème posé par l’émission des gaz à effet de serre par l’industrie oblige à considérer les combustible sous l’angle de l’émission de CO2 engendré par leur utilisation.

Le tableau ci-dessous rapporte l’émission de CO2 de différent combustibles par unité de pouvoir calorifique.

Unité: Tonnes de CO2 par TEP sur le PCI

  • Hydrogène: 0
  • Gaz naturel: 2,37
  • GPL: 2,67
  • Fioul lourd: 3,24
  • Fioul domestique: 3,12
  • Bois sec: 3,78

Coefficients de conversion en TEP

Coefficients de conversion en TEP (Tonne Equivalent Pétrole) de diverses sources d’énergie:

  • Houille-Agglomérés: 1T = 0,619 tep
  • Lignite charbon pauvre: 1T = 0,405 tep
  • Coke: 1T = 0,667
  • Coke de Pétrole: 1T = 0,762 tep
  • Butane Propane: 1T = 1,095
  • Fioul Lourd (FOL): 1T = 0,952
  • Fioul domestique (FOD): 1T = 1200L = 1 tep
  • Électricité: 1000kwh = 0,222
  • Essence: 1T = 1320L = 1 tep
  • Super Carburant: 1T = 1275L = 1 tep
  • Gazole: 1T = 1200L = 1 tep

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1 commentaire sur “Pouvoir calorifique (PCI/PCS) des gaz, carburants et combustibles”

  1. bonjour.. ma consommation annuelle est de 10000KW/AN moyenne sur 6 ans de fioul super BP soit 700 à 970 euro an suivant le prix du fioul pour une maison de 110 M2. en espérant avec la recherche des ingénieurs de la vallée de l’énergie avoir un fioul BIO donc proche de l’énergie gaz en rejet.Bonne lecture.tchao.

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