ISO 18125 Biocombustibles solides - Détermination du pouvoir calorifique

La norme « ISO 18125 Biocarburants solides - Détermination du pouvoir calorifique » élaborée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) décrit une méthode de détermination du pouvoir calorifique brut d'un biocarburant solide à volume constant et à une température de référence de 25 degrés dans un calorimètre à bombe étalonné par combustion d'acide benzoïque certifié. Le résultat obtenu est le pouvoir calorifique brut de l'échantillon d'analyse à volume constant où toute l'eau des produits de combustion est de l'eau liquide.

En pratique, les biocarburants sont brûlés à pression constante (atmosphérique) et l’eau est soit non condensée (éliminée sous forme de vapeur avec les gaz de combustion), soit condensée. La chaleur de combustion à utiliser dans les deux conditions est la valeur calorifique nette du combustible à pression constante. La valeur calorifique nette à volume constant peut également être utilisée. Cette norme contient des formules permettant de calculer les deux valeurs.

Les principes généraux et les procédures d’étalonnage et d’essai des biocarburants sont présentés dans le texte principal. Celles relatives à l’utilisation d’un type spécifique de dispositif calorimétrique sont incluses dans les annexes de la norme (annexes A à C). L’annexe D contient des listes de contrôle pour effectuer des expériences d’étalonnage et de combustible à l’aide de types de calorimètres spécifiés. L’annexe E donne des exemples pour illustrer certains calculs.

Aux fins de la présente norme, en plus des termes et définitions donnés dans « ISO 16559 Biocombustibles solides - Vocabulaire », les définitions suivantes s'appliquent :

• Le pouvoir calorifique supérieur à volume constant exprime la valeur absolue de l'énergie spécifique de combustion en joules par unité de masse de biocarburant solide brûlé dans l'oxygène dans les conditions spécifiées dans la bombe calorimétrique. On suppose que les produits de combustion sont constitués d'oxygène gazeux, d'azote, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre, d'eau liquide saturée de dioxyde de carbone dans des conditions de réaction de bombe (en équilibre avec sa vapeur) et de cendres solides.
• Le pouvoir calorifique net à volume constant exprime la valeur absolue de l'énergie spécifique de combustion en joules par unité de masse de biocarburant brûlé dans l'oxygène dans des conditions de volume constant. Toute l'eau des produits de réaction reste sous forme de vapeur d'eau, les autres produits restent sous forme de pouvoir calorifique supérieur.
• Le pouvoir calorifique net à pression constante exprime la valeur absolue de la chaleur spécifique de combustion en joules par unité de masse de biocarburant brûlé dans l'oxygène à pression constante. Toute l'eau des produits de réaction reste sous forme de vapeur d'eau, les autres produits restent sous forme de pouvoir calorifique supérieur.
• La température de référence, température de référence internationale pour la thermochimie, est acceptée comme température de référence pour les valeurs calorifiques à 25 degrés. La valeur calorifique des biocarburants dépend peu de la température.
• La capacité thermique effective du calorimètre exprime la quantité d'énergie nécessaire pour provoquer un changement d'unité dans la température du calorimètre.
• L'augmentation de température corrigée exprime le changement de température du calorimètre résultant des processus se déroulant uniquement à l'intérieur de la bombe à combustion. L'élévation de température corrigée est l'élévation de température totale observée corrigée pour l'échange de chaleur, la puissance de mélange, etc. Le changement de température peut être exprimé en termes d'autres unités : la résistance d'un thermomètre en platine ou à thermistance, la fréquence d'un résonateur à cristal de quartz, mais seulement si une relation fonctionnelle est établie entre cette quantité et un changement de température. La capacité thermique effective du calorimètre peut être exprimée en unités d'énergie par unité arbitraire. Les critères de linéarité et de proximité nécessaires pour les conditions entre les étalonnages et les tests de carburant sont donnés dans la norme.

Une partie pesée de l'échantillon d'analyse de biocarburant solide est brûlée dans de l'oxygène à haute pression dans un calorimètre à bombe dans des conditions spécifiées. La capacité thermique effective du calorimètre est déterminée lors d'essais d'étalonnage en brûlant de l'acide benzoïque certifié dans des conditions similaires à celles spécifiées dans le certificat. L'augmentation de température corrigée est déterminée à partir des observations de température avant, pendant et après la réaction de combustion. La durée et la fréquence des observations de température dépendent du type de calorimètre utilisé. De l'eau est initialement ajoutée à la bombe pour créer une phase de vapeur saturée avant la combustion, garantissant que toute l'eau de l'échantillon, composée d'hydrogène et d'humidité, est considérée comme de l'eau liquide.

La valeur calorifique brute est calculée à partir de l'élévation de température corrigée et de la capacité thermique effective du calorimètre, en tenant compte des contributions de l'énergie d'allumage, des effets thermiques de la combustion des fusibles et des réactions secondaires telles que la formation d'acide nitrique. De plus, une correction est appliquée pour tenir compte de la différence d’énergie entre l’acide sulfurique aqueux formé dans la réaction de la bombe et le dioxyde de soufre gazeux, c’est-à-dire le produit de réaction requis du soufre dans le biocarburant. L'effet énergétique correspondant entre l'acide chlorhydrique aqueux et gazeux peut être négligé en raison de la valeur généralement faible de la correction pour les biocarburants solides.

La valeur calorifique nette du biocarburant à volume constant et la valeur calorifique nette à pression constante sont obtenues en calculant la valeur calorifique brute à volume constant déterminée dans l'échantillon d'analyse. Le calcul de la valeur calorifique nette à volume constant nécessite la connaissance des teneurs en humidité et en hydrogène de l'échantillon d'analyse. En principe, le calcul du pouvoir calorifique inférieur à pression constante nécessite également des informations sur les teneurs en oxygène et en azote de l'échantillon d'analyse.

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