La cogénération (ou « co-génération ») est la production simultanée de deux formes d’énergie différentes dans la même centrale. Le cas le plus fréquent est la production d’électricité et de chaleur utile, la chaleur étant issue de la production électrique. Plus généralement, un cogénérateur valorise une forme d’énergie habituellement considérée comme un déchet et inexploitée.

La cogénération est une technique efficace d’utilisation des énergies fossiles et renouvelables, en valorisant une énergie rejetée généralement dans l’environnement, comme la chaleur.

L’idée de cogénération repose sur le fait que la production électrique dégage une grande quantité de chaleur à température moyenne, habituellement dissipée dans l’environnement. En réponse à une demande thermique (chauffage, eau chaude sanitaire, processus industriel, etc.), elle propose de valoriser la chaleur du cycle de génération électrique comme source thermique.

Pour l’illustrer dans la pratique, dans un cas de besoin simultané d’électricité et de chaleur :

  • Une configuration classique pourrait être une turbine à gaz (productions d’électricité) et une chaudière à gaz naturel (production de chaleur) séparées.
  • Une configuration de cogénération serait une turbine à gaz couplée à un récupérateur de chaleur alimenté par les gaz d’échappement (productions d’électricité et de chaleur cogénérées).

Alors que dans une centrale électrique, c’est le rendement électrique maximum qui est recherché (rendement électrique de l’ordre de 40 % avec un cycle simple et atteignant 58 % avec un cycle combiné), dans la cogénération, on vise un rendement global accru par l’utilisation prioritaire de l’énergie thermique, soit dans un processus industriel soit dans une chaufferie ; la cogénération d’électricité (ou de force) n’est plus dans ce cas le but mais une conséquence, améliorant le bilan économique de l’équipement dont le rendement global peut alors atteindre en moyenne 85-90 %, voire plus de 95 % (du pouvoir calorifique inférieur du gaz), avec une micro-cogénération gaz utilisant un moteur Stirling couplé à un récupérateur de chaleur à condensation.

Dans un équipement de cogénération, l’énergie électrique est soit auto-consommée, soit réinjectée sur le réseau électrique public de transport (haute tension) ou de distribution (moyenne ou basse tensions) (en France RTEERDF ou les entreprises locales de distribution d’électricité), suivant des conditions économiques fixées par les pouvoirs publics (dans le cadre des tarifs d’achat) ou suivant les conditions de marché de l’électricité (prix spots).

L’énergie thermique sert le plus souvent au chauffage de bâtiments et/ou à la production d’eau chaude sanitaire ou à des procédés industriels (vapeur moyenne ou haute pressions, mettant en œuvre dans ce cas des turbines à gaz).