Pouvoir calorifique inférieur (PCI) : signification, calcul, formule

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Le pouvoir calorifique des combustibles est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d’un combustible sous pression atmosphérique normale. Il peut être utile pour comparer les différentes énergies entre elles et notamment bien choisir son mode de chauffage. On distingue le pouvoir calorifique inférieur, une unité de mesure qu’il est nécessaire de comprendre pour profiter d'avantages économiques et écologiques.


Qu’est-ce que le pouvoir calorifique inférieur ?

Afin de comprendre le rendement d’un combustible dans une chaudière, c’est-à-dire la puissance de chauffe ou encore l’efficacité de l’appareil, on peut utiliser le pouvoir calorifique comme référence. Il existe principalement deux types de pouvoir calorifique, dont le pouvoir calorifique supérieur (PCS) et le pouvoir calorifique inférieur (PCI), dont on va parler en détails ici.

Le pouvoir calorifique inférieur représente la quantité réelle de chaleur qui peut être produite par un combustible dans un processus de combustion, où la chaleur de vaporisation de l’eau n’est pas récupérable. Il ne prend donc en compte que la quantité de chaleur produite, et non la récupération de la chaleur de la condensation de la vapeur contenue dans les fumées, aussi appelée chaleur latente.

C’est ce qui différencie le pouvoir calorifique inférieur du pouvoir calorifique supérieur, dont la somme est par définition toujours supérieure à celle du PCI. C’est pourquoi le PCI est souvent utilisé pour décrire le rendement des chaudières classiques, et le PCS pour celui des chaudières à condensation.

Comment calculer le PCI ?

Le calcul du pouvoir calorifique inférieur est assez technique, mais une fois que l’on comprend comment il se fait, il peut être très utile lors du choix d’énergie ou d’appareil de chauffage pour son logement.

Le pouvoir calorifique inférieur se calcule en déduisant par convention, du PCS, la chaleur de condensation (2511 kj/kg) de l’eau formée au cours de la combustion et aussi de celle contenue dans le combustible. Il est généralement exprimé par rapport à la masse, en kg pour les liquide et solide, et en Nm3 pour le gaz.

A quoi sert le pouvoir calorifique inférieur ?

Comme déjà vu plus tôt, le pouvoir calorifique inférieur est une unité de mesure qui permet de comparer les énergies entre elles afin de choisir la plus efficace, économique et écologique pour alimenter le système de chauffage de sa maison. A savoir que plus le PCI est élevé, plus le rendement est supérieur. Pour faire simple, une énergie à PCI élevé a un meilleur pouvoir de chauffe, ce qui fait que l'on bénéficie d'une énergie performante sans avoir à consommer plus.

Comparaison de l’efficacité des énergies selon leur PCI

Ci-dessous quelques exemples de PCI selon les combustibles pour les comparer de manière optimale. Il faut cependant noter que ces valeurs peuvent varier.

PCI de quelques gaz commerciaux
Combustible PCI en kWh/Nm3
Gaz naturel (méthane) 9.960
Propane 25.993
Butane 34.361
Hydrogène 2.985
Monoxyde de carbone 3.513

PCI de quelques combustibles liquides

Combustible PCI en kWh/kg
Fioul lourd 11.091
Fioul domestique 11.649
Benzène 11.265

PCI de quelques combustibles solides

Combustible PCI en kWh/kg
Bois (30 % d’humidité) 3.3
Bois sec 5.0
Charbon maigre et houille anthraciteuse 9.7 à 10.0
Charbon demi-gras ou semi-bitumeux 9.7 à 10.3
Charbon gras ou bitumeux à coke 8.9 à 10.3
Flambant 9.0 à 9.4

Comparaison des prix des énergies selon leur PCI

Le pouvoir calorifique inférieur peut aussi servir de référence pour comparer les prix de l’énergie. Les données du Ministère de la Transition Ecologique et Solidaire et du Médiateur National de l’Energie ont pris comme référence le coût de production de 100 kWh PCI afin d’établir le classement des énergies les moins chères en 2019 :

  1. Les granulés de bois : 6,26 € / 100 kWh PCI ;
  2. Le gaz naturel : 8,20 € / 100 kWh PCI ;
  3. Le fioul domestique : 9,56 € / 100 kWh PCI ;
  4. Le propane : 15,78 € / 100 kWh PCI ;
  5. L’électricité : 15,82 € / 100 kWh PCI.

A noter que ce classement est relativement stable même si les prix évoluent souvent, le prix du fioul domestique étant le plus volatile.

Le pouvoir calorifique inférieur peut-il varier ?

Un autre point à retenir sur le pouvoir calorifique inférieur est qu’il peut varier selon plusieurs paramètres. Il varie naturellement beaucoup entre les combustibles, mais peut aussi être différent pour le même combustible.

Le cas du bois de chauffage

Pour ceux qui choisissent le chauffage au bois dans leur logement, il est indispensable de comprendre que le PCI du bois dépend énormément de deux facteurs :

  1. L’essence de bois de laquelle les bûches sont issues ;
  2. Le taux d’humidité contenue dans les bûches.

Ces éléments sont à prendre en compte dans le choix du bois à utiliser. En fait, plus le bois est humide, plus la valeur du PCI est basse. Il existe des appareils spéciaux pour contrôler le taux d’humidité du bois, comme les hygromètres. A savoir qu’en général, un bois fendu ne sera vraiment sec qu’après avoir été stocké deux ans dans de bonnes conditions.

De l’autre côté, l’essence du bois est aussi un paramètre à prendre en compte. Un stère de chêne (20% d’humidité) qui pèse 530 kg produira environ 2 000 kWh d’énergie, et un stère de résineux (20% d’humidité) qui pèse 380 kg, produire environ 1 500 kWh d’énergie. Pour avoir un bon PCI, il est conseillé de choisir un bois de chauffage issu d’essences de feuillus durs. Le hêtre et le chêne sont les bois de chauffage préférés des consommateurs.

Le cas du gaz naturel

Le PCI du gaz naturel est aussi très variable en fonction de nombreux éléments. A savoir déjà que le PCI n’est pas constant dans le temps. Mais en plus, le pouvoir calorifique inférieur du gaz naturel peut varier selon le type du gaz par exemple :

  • Le gaz naturel de type B distribué dans le Nord de la France a un PCI de 10.00 kWh/Nm3 ;
  • Le gaz naturel de type H distribué dans le reste du territoire a un PCI de 11.10 kWh/Nm3.

Il peut également varier selon la provenance du gaz :

  • Le PCI du gaz en Russie est de 10.00 kWh/Nm3 ;
  • Le PCI du gaz naturel en Mer du Nord est de 10.30 kWh/Nm3 ;
  • Celui de Groningue (Pays-Bas) est de 9.30 kWh/Nm3 ;
  • Celui de Montoir (Algérie) est de 11.00 kWh/Nm3.

Enfin, le PCI peut varier selon le gestionnaire de distribution, la pression, la température, la production du gaz, etc.

Le cas du fioul

Le pouvoir calorifique inférieur du fioul est aussi variable selon les facteurs suivants :

Par ailleurs, il existe plusieurs types de fioul et c’est naturellement que la valeur de PCI est différente pour chaque type (fioul domestique, fioul lourd, fioul lourd BTS, fioul lourd HTS, etc.).

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