Développement et applications du biogaz en Allemagne

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1 Développement et applications du biogaz en Allemagne Etat s lieux et perspectives en Europe Quel modèle développement pour la méthanisation s effluents d élevage? Vendredi 8 novembre 2009 Stuttgart Michael Köttner, biologiste-agronome Centre international compétences en biogaz et en bioénergie

2 Le centre international compétences en biogaz et en bioénergies (IBBK) regroupe et met en relation aussi bien s experts, s exploitants et s entreprises que s associations, s instituts formation et d'autres acteurs du domaine du biogaz, s bioénergies, du gaz bois (gazogène), l huile végétale carburant ainsi que d ecosan (épuration s eaux usées par recyclage, façon décentralisée et écologique et par la valorisation s nutriments). L'IBBK agit aussi bien au niveau régional que national et international. Le point fort du centre compétences est la conduite projets et la formation. Les prestations l IBBK: conseil étu coopération internationale formations spécialisées, congrès voyages d étu lobbying

3 L'IBBK considère son activité comme un pas supplémentaire au-là du travail associatif et lobbying et s'efforce couvrir le besoin croissant en informations neutres et indépendantes sur les thèmes suivant: Biogaz Gaz bois Ecosan Huile végétalev carburant

4 Différentes sortes production (bio)gaz Carburants gazeux renouvelables gaz bois pyrolyse gazéification thermo-chimique biogaz (CH 4 ) boues d épuration décharge lisier et fumier plantes énergétiques déchets organiques Boues d épuration Unité méthanisation Décharge

5 Part s différentes matières organiques fermentiscibles dans le potentiel total Cultures énergétiques 46,2% Déchets organiques ménagers 2,3% Décharges 5,1% Boues d épuration 3,8% Déchets organiques industriels 1,7% Lisier et fumier 23,9% Déchets l entretien paysager 1,6% Sous-produits agricoles 15,4% Total: 24 Md. m³ biogaz: 50 Mio. MWh électrique et 72 Mio. MWh thermique Quelle: P. Weiland FAL BS

6 Potentiel la technologie du biogaz 1. Le biométhane est comme le gaz naturel - mais produit localement comme le gaz naturel mais son approvisionnement est sûr comme le gaz naturel mais rentable sur le long terme 2. Potentiel: 10 Md mètres cube pour 10% surface agricole (avec un renment énergétique kwh / ha) - optimisation possible jusqu à kwh / ha - 16 Md. mètres cube biométhane (correspondant à la moitié s importations russes) - jusqu à 17% la production électrique alleman - jusqu à 20% s besoins allemands en gaz naturel - jusqu à 35% s besoins allemands en matière transport 3. Les plantes énergétiques représentent une part importante ce potentiel 4. Premiers succès pour s cultures plantes spécifiques à la production biogaz Source: BMU

7 Chiffres illustrant le développement la filière biogas Nombre sites metabisation Puissance electrique installée (MWel) Electricité produit (TWh/a) 2.8 > Contribution à production d éléctricité 0.5% >1% 1.4% 1.6% CA s constructeurs (Mrd EUR) CA s exploitants (Mio EUR) Part dans l exportation 8% 12% >15% Emplois 5,000 10,000 10,000 8,500 10,500 Reduction du CO2 (Mio t/a) Quelle: Fachverband eigene Daten

8 Développement du biogaz en Allemagne Puissance électrique moyenne (kw) Années Source: IE-Leipzig, 2005; FvB, 2006, 2007

9 Accroissement s installations du biogas en relation s changements en loi et et regulations

10 Implantation s installations méthanisation

11 Production biogaz en Europe Gaz issu décharges l agriculture ktoe boues d épuration Source: EurObserv'ER, Mai 2007

12 Schéma d un réseau chaleur issue la méthanisation fosse Vorgrube entrée matière soli Feststoffeintrag Récupérateur Konnsatabscheir connsat Rührkesselreaktor digesteur stockage Endlager final Heizöltanks cuve à mazout Nah- Réseau (Fern-) Wärmenetz chaleur proche et lointain Tampon thermique Spitzenlast-Kessel Chaudière charge pointe

13 Utilisation l énergie issue la méthanisation 20% 35% 42% 15% 50% 38% électricité Strom perte chaleur process perte chaleur valorisable en externe Verluste Prozesswärme Verluste extern nutzbare Wärme

14 Fermentation anaérobique vs. compostage énergie Fermentation anaérobique production ( kwh/t) Compostage consommation (20-100kWh/t) assainissement garantie sous réserve d observer les normes garantie sous réserve d observer les normes émissions disponibilité en azote pour les plantes substrats inconvenants réduites (ours, ammoniaque) rapi coupes d arbres et d arbustes élevées (ours, ammoniaque, méthane, NOx, H2S04, germe) lente substrat sans structure et non empilable (ce type biomasse ne peut être compostée qu après avoir été mélangée avec s éléments ligneux ou pailleux)

15 Restes organiques Plantes énergétiques Pain Pain rassis rassis Marc Marc pommes pommes Drêche Drêche (production (production bière) bière) Déchets Déchets organiques organiques Séparateur Séparateur graisse graisse Graisse Graisse flottante flottante Graisse Graisse friteuse friteuse Déchets Déchets horticoles horticoles Restes Restes coupes coupes céréales céréales Marc Marc céréales céréales Glycérine Glycérine Marc Marc café café Cabosse Cabosse cacao cacao Feuille Feuille pomme pomme terre terre Epluchures Epluchures patates patates Kartoffelschlempe Kartoffelschlempe Feuillage Feuillage Mélasse Mélasse lactosérum lactosérum Marc Marc fruits fruits Mouture Mouture colza colza Pellets Pellets colza colza Tonte Tonte gazon gazon Reste Reste repas repas Epluchure Epluchure d oignon d oignon Technologie: Co-substrats Tendance puis la loi sur les énergies renouvelables 2004 Peut-être une rentabilité élevée CCM CCM Petits-pois Petits-pois ensilés ensilés Betteraves Betteraves ensilées ensilées Marc Marc céréales céréales Chaumes Chaumes céréales céréales Herbe Herbe ensilée ensilée Seigle Seigle vert vert (silage (silage plante plante entière) entière) Avoine Avoine ensilé ensilé Pommes Pommes terre terre Kartoffelschlempe Kartoffelschlempe Trèfle Trèfle ensilé ensilé Luzerne Luzerne ensilée ensilée Grains Grains maïs maïs Maïs Maïs ensilé ensilé Graines Graines colza colza Graines Graines seigle seigle Trèfle Trèfle rouge rouge ensilé ensilé Graine Graine tournesol tournesol Triticale Triticale (silage (silage plante plante entière) entière) Graines Graines triticale triticale Herbe Herbe prairie prairie ensilée ensilée Grains Grains blé blé Blé Blé (silage (silage plante plante entière) entière) Betterave Betterave sucrière sucrière ensilée ensilée....

16 Renment la production en gaz divers substrats Renment spécifique la production gaz m3/t substrat Lisier bovin Lisier porcin Lisier poulailler Lisier din Déchets horticoles Ensilage d herbe Ensilage mais Restes repas Chaumes céréales Dégraisseur Tourteau colza Pain restant Grains blé Données référence selon Kuhn,1995; et Novatech,2002

17 Avantages la fermentation plantes énergétiques Disponibilité illimitée du substrat grâce à s exploitations agricoles adaptées au besoin proximité immédiate Renment production en gaz élevé grâce à la haute nsité énergétique s substrats facilement fermentiscible Selon la rapidité à laquelle le substrat vient disponible, possibilité d adapter la production biogaz aux besoins

18 Avantages la fermentation plantes énergétiques Pas risque vétérinaire => possibilité d utilisation illimitée dans les exploitations d élevage Aucune dépendance aux prix du marché s déchets organiques Application illimitée s résidus fermentation en tant qu engrais économique, puisque ne contenant aucun métaux lourds ou substance toxique

19 Situation alleman concernant l utilisation s plantes énergétiques Utilisation record surface pour les cultures énergétiques Augmentation s surfaces culture en Allemagne entre 1997 et 2007 Surface en hectare Utilisation matérielle Plantes fibreuses Plantes médicinales et colorantes Sucre Huile végétale Amidon Utilisation énergétique Sucre et amidon pour le bioéthanol Cultures dédiées au biogaz Colza pour la production biodiesel et d huile végétale Source: Fachagentur Nachwachsen Rohstoffe, 2007

20 Plus 90% s nouvelles unités méthanisation utilisent du maïs ensilé Fréquence d utilisation (%) Maïs ensilé Grains céréales Céréales Ensilage d herbe Herbe Mélange d épis maïs Grains maïs Tournesol Source: vti Johann Heinrich von Thünen-Institut Types plantes énergétiques

21 Blé tendre (Euro/t) Maïs ensilé sans transport ni ensilage Oct. 06 = 18 Euros/T FM Oct. 07 = 33 Euros/T FM Augmentation s prix: 83% Quelle: vti Johann Heinrich von Thünen-Institut

22 Coût d investissement spécifique /kwel spez. Investitionskosten Puissance électrique installée Source: DZ-Bank

23 Les unités méthanisation agricoles ont s coûts d investissement réduits [ /kw ] el Eigenleistung contribution propre Beratung, conseil, planification, Planung, Genehmigung agrémentation Maschinen machinerie BHKW cogénération Technische plateau technique Installationen Erschließung achat et viabilisation du terrain, fondations 0 landwirtschaftl. Installation Anlagen agricole Installation separatenon agricole Anlagen Durchschnitt Moyenne Quelle: LFL

24 Processus fermentation s déchets organiques Biogaz Réception s déchets Chambre fermée avec dispositif contre les émissions odorantes Préparation => Broyage et tri s matières gênantes Fermentation avec post-traitement Pulper Hygiénisation Tri Compost (post-compostage) Résidus fermentation

25 Rentabilité d une unité méthanisation servant au traitement déchets la revente d énergie et la facturation la prise en charge s déchets garantissent solis revenus standards techniques élevés => coûts d investissement élevés conditions d agrément strictes => coûts élevés coûts d analyse et recherche pas transport agricole Possibilité d épandage limitée

26 Types digesteurs Fermentation humi digesteur vertical infiniment mélangé digesteur horizontal à écoulement piston Fermentation sèche digesteur horizontal à écoulement piston cellule percolation (recirculation du lixiviat) (BEKON, 2007)

27 Digesteurs en alliage acier/inox 5

28 Digesteur horizontal (arbre central à vis d'archimè) ) Avantages: - teneur élevée en MS possible - charge élevée du digesteur possible - peu flux court-circuits - extraction automatique du sable possible - mélange total du substrat - grands volumes peuvent être traités - peut servir digesteur pour fermentation sèche Inconvénients: - très cher - acheminement difficile jusqu'aux unités production biogaz - pour bien faire, une postfermentation est indispensable - taille limite possibilité transport (convoi exceptionnel) 4

29 4 Digesteur horizontal (arbre central à vis d'archimè) ) acier ou béton

30 Cellules percolation (BEKON, 2005)

31 Fermentation sèche s par percolation (plus 20% MS) (BEKON, 2002)

32 Perspectives pour 2009 En début d année, la nouvelle loi sur les énergies renouvelables entrera en vigueur et traitera en particulier l efficacité énergétique, s aspects environnementaux ainsi que la diminution s émissions formaldéhy. Des rénumérations plus élevées pour les installations méthanisation agricoles et valorisants les déchets. Multiplication d installations agricoles en ssous 300 kw. Depuis mars 2008: nouvelles directives concernant l injection gaz dans le réseau. 20 projets d injection gaz en phase planification. Le but du gouvernent allemand est d arriver avant 2030 à 10% biogaz injecté dans le réseau.

33 Nouvelle loi sur les énergies renouvelables et rémuneration prévue pour la production énergétique à partir biogaz Rémunération base Puissance électrique installée Jusqu à Ancienne loi Nouvelle loi Différence Ct (kwh) Applicable aux Anciennes installations oui Bonus pour les cultures énergétiques Jusqu à 1,00 oui Bonus lisier Jusqu à oui oui Bonus cogénération oui Bonus technologique Bonus maitrise s émissions formaldéhy Jusqu à oui Bonus entretien paysager oui (1) A condition d un minimum 30% lisier contenu dans le substrat et d obtenir le bonus pour les cultures énergétiques. (2) Bonus pour l électricité, qui est produit avec le chaleur utilizé (3) Uniquement pour les installations biogaz qui commenceront à valoriser la chaleur en (4) Pour les installations agrées d après la loi la maitrise s émissions polluantes qui respectent la valeur limite du formaldéhy conformément aux instructions techniques. (5) Le bonus pour les cultures énergetiques augmente si plus 50% s éléments végétaux sont constitués par les déchets provenants l entretien paysager.

34 Michael Köttner Centre international compétences en biogaz et en bioénergie Am Feuersee Kirchberg/ Jagst Allemagne Téléphone: +49 / Fax: +49 /

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