Fumier de bovins, un gisement à fort potentiel pour la filière de méthanisation en France?

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1 Fumier de bovins, un gisement à fort potentiel pour la filière de méthanisation en France? Jacques Capdeville; Christophe Perrot Pascal Peu; Thierry Bioteau; Axelle Degueurce 1

2 Evaluation du gisement de fumiers de bovins Evaluation du gisement difficile à réaliser car : Multiplicité des productions animales bovines du lait à la viande Multiplicité des modes de logements et des types de déjections logettes/logettes avec aire d exercice Conduites d élevages différentes ration alimentaire, paillage, pâturage Combinaison des paramètres difficile à évaluer troupeau x logement x conduites 2/18

3 Evaluation du gisement de fumiers de bovins Données difficilement accessibles: Données agrégées a diverses échelles (Agreste ) Asynchrones (Enquête bâtiments 2008, RA ) Spécifiques (BDNI, Enquêtes bâtiments ) et parfois non exhaustives (établies par sondage, pas extrapolable aux diverses échelles géographiques : - Enquêtes bâtiments-) Localisées par grandes zones géographiques Nécessité de mobiliser d autres bases de données: Recensement Agricole /18

4 Evaluation du gisement de fumiers de bovins pour la filière méthanisation en France Domaines de compétences: Idele L'institut technique de référence en matière d'élevage de ruminants Cheptel, logement, alimentation, conduite de troupeau, déjections Irstea L'institut de Recherche spécialiste dans le traitement et la valorisation des déchets Effluents, méthanisation, substrats, procédés, biogaz Calcul du gisement potentiel maximal de bio-méthane issu de la mobilisation des fumiers de bovins 4/18

5 Méthodologie Recensement Agricole Cheptel (catégorie animale) - Logements (capacité, conduite) - Temps de présence en bâtiment CONTROLE DE COHERENCE - Types de bâtiment - Conduites d élevage - Nombre de cycles/an -Paillage (Circulaire DEPSE 2001) BDNI - Cheptels produits et vendus RESULTATS - Quantités d effluents produits par catégorie de déjection et par type d animaux - Conversion en potentiel énergétique maximal (biogaz) AGREGATION GEOGRAPHIQUE - Petite région agricole, pays, canton, département, régions France entière GESEBOV INRA/IDELE pour l ADEME : Emissions de gaz à effet de serre et consommations d énergie de la ferme bovine française - Bilan 1990 et perspectives /18

6 Méthodologie (2) Circulaire DEPSE 2001 : Déjections bovines sont multiples et fonctions du types animaux, mode de logement, pratiques (paillage, alimentation) : 9 types de déjections : lisier, lisier dilué, lisier dilué pailleux, fumier très mou, fumier mou, fumier mou à compact, fumier compact, fumier très compact Matière organique Potentiel Potentiel biométhanogène biométhanogène kg Matière Organique/ tonne matière brute Nm 3 CH 4 /tonne de matière organique Nm 3 CH 4 /tonne de matière brute Lisier (MS 3 11%) ,7 Fumier mou (MS <=18%) ,3 Fumier compact (18% < MS < 25%) ,6 Fumier très compact (MS >=25%) ,7 6/18

7 Production totale d effluents bovins récupérés France entière Cheptel (Mtêtes Lisier (Mt/an) Fumier Mou (Mt/an) Fumier Compact (Mt/an) Fumier très compact (Mt/an) Total (Mt/an) Génisses 7.4 2,1 1,8 2,3 13,1 19,2 Mâles vendus maigres 0.2 0,1 0,0 0,1 0,7 1,0 Jeunes bovins cycle court 1.3 0,0 0,0 0,0 0,3 0,4 Jeunes bovins classiques 0.9 0,5 1,4 0,4 5,4 7,7 Bœufs 0.3 0,2 0,2 0,1 1,5 2,0 Vaches allaitantes 4.1 1,2 1,1 3,2 10,6 16,1 Veaux de boucherie 1.1 1,1 0,0 0,0 0,1 1,3 Veaux lourds 0.3 1,2 0,0 0,1 0,5 1,9 Vaches laitières ,9 17,3 2,0 6,1 37,3 Tous bovins ,2 21,9 8,3 38,5 86,9 Agreste recensement agricole 2010 traitement IDELE Travaux antérieurs : 68,7 Mt/an (80% total) Solagro, Gisement net disponible = 85 Mt/an Biomasse Normandie, déjections récupérables = 89 Mt/an Onema = 73 Mt 7/18

8 Proportion par type d animaux 100% 90% 80% 70% 60% 50% Lisier Fumier mou Fumier compact Fumier très compact 40% 30% 20% 10% 0% Génisses Mâles vendus maigres Jeunes bovins cycle court Jeunes bovins classiques Bœufs Vaches allaitantes Veaux de boucherie Veaux lourds Vaches laitières Tous bovins Agreste recensement agricole 2010 traitement IDELE 8/18

9 Production totale d effluents géo-localisée Pays de la Loire Basse Normandie Picardie Nord Pas de Calais Lorraine Contreforts nord du Massif Central (Limousin, Auvergne, Bourgogne) 9/18

10 Potentiel énergétique des déjections bovines (France entière) Energie primaire (TWh) Total déjections Fumiers Génisses Mâles vendus maigres Jeunes bovins cycle court Jeunes bovins classiques Bœufs Vaches allaitantes Veaux de boucherie Veaux lourds Vaches laitières Tous bovins Fumiers = 91 % du potentiel énergie primaire (3 Md N m 3 CH 4 /an) 3 catégories d animaux : Vaches laitières = 30% Génisses = 25 % Vaches allaitantes = 21 % Nm 3 CH 4 = 9.7 kwh 10/18

11 Puissance electrique (kwe) Quelle est la part mobilisable? Plusieurs façons de faire : Approche tendancielle en fonction des contraintes (éco., env.) et de la dynamique Ratio de mobilisation (à partir du gisement brut (%)) Dans les conditions technico-économiques actuelles en sélectionnant les exploitations agricoles en fonction de leur niveau de production de déjections. Nombre d exploitations mobilisables individuellement Puissance électrique en fonction de la quantité de fumier produite par exploitation Avec comme hypothèses : Cogénération (Rdt 35%, 8000 h/an, 80% du BMP) kwe Quantité de fumier (t/an) Moyenne exploitation VL= 57 vaches # 510 t/an Exploitation = 6500 t/an!!! 11/18

12 Nombre d exploitations mobilisables Exploitations mobilisables avec leur seule production de déjections, en excluant les exploitations produisant des fumiers mous (<18% MS) pour des raisons techniques de valorisation (méthanisation voie sèche) Puissance électrique (kwe) Nombre d exploitations A l échelle d une exploitation agricole, peu d entres elles peuvent prétendre à des puissances électriques > à 20 kwhe Gisement brut = 3 Md Nm 3 = 30 TWh Gisement mobilisable? Nombre d exploitation > 30 kwh = 551 exploit. Tonnes de fumier (moyenne par classe) Nécessité soit de : % exploitations % puissance électrique < >= Total (exploitations bovines avec FC ou FTC) Agreste recensement agricole 2010 traitement IDELE Mutualiser les ressources (plusieurs exploit.) Mutualiser et/ou ajouter des co-substrats à haut potentiels méthanogènes 12/18

13 Géolocalisation des exploitations mobilisables Localisation élevages >30kWe à partir fumiers C et TC Gisement brut Gisement brut de de méthane issu méthane issues des des des fumiers déjections bovines Compacts et très compacts 13/18

14 Mutualisation des ressources mobilisables Exemple sur un territoire : Zone géographique ou la mutualisation des ressources (fumiers) est réalisable par regroupent d exploitation 14/18

15 Mutualisation des ressources et ajout de co-substrats 15/18

16 Conclusion Fumier de bovins, un gisement à fort potentiel pour la filière de méthanisation en France? Gisement Brut: 67.8 Mt/an de fumier 3 Md N m 3 CH 4 potentiels 28.3 TWh d énergie primaire potentielle Mais : Gisement mobilisable: Très morcelé (Moy. VL 57 têtes = 510 t/an = 8 kwe!!!) Très peu de grandes exploitations Nécessité de mutualiser et/ou d ajouter des cosubstrats Futur possible pour des petites installations si changement de paradigme : Co-génération collecte/injection de biogaz 16/18

17 Fumier de bovins, un gisement à fort potentiel pour la filière de méthanisation en France? Jacques Capdeville; Christophe Perrot Pascal Peu; Thierry Bioteau; Axelle Degueurce 17

18 Mutualisation des ressource et ajout de cosubstrats Substrats Potentiel énergétique Distances maximales Zones d exclusion Carte des zones préférentielles 18/18