Biométhane porté vers un point d injection: conception d un projet : technologies, coûts, contraintes et atouts

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1 COMITÉ CONSULTATIF BIOGAZ 09 Mai 2016 Biométhane porté vers un point d injection: conception d un projet : technologies, coûts, contraintes et atouts Jacky BONNIN 1

2 Contexte Cas de figure: le producteur ne dispose pas d un réseau de gaz naturel de capacité suffisante à proximité de son installation Le transport du biométhane (ou biométhane porté) consiste donc à le produire sur un site, à le transporter par route et à l injecter sur un autre site. Le producteur est aussi «l injecteur»; il dispose donc de 2 sites ICPE Illustration: le projet agricole collectif METHABRAYE 2

3 Le projet METHABRAYE Porteurs du projet: 17 exploitations agricoles associées Gisement: 100% agricole (effluents d élevage et sous produits végétaux) Tonnage traité: T/an Technologie retenue: infiniment mélangé Production attendue: 140 Nm3/h de biométhane Etat d avancement: Projet développé Début de travaux prévu été possibilités d injection étudiées sur la zone d implantation Réseau GRT: NON débit d injection insuffisant Réseau GrDF local: NON débit < 75 Nm3/h pendant 5 mois SEULE POSSIBILITE: Réseau GrDF de Vendôme mais à 16 km de la zone d implantation et dans une zone urbanisée + quelques périodes d effacement du réseau 0,1 à 2% selon les années Plutôt transporter le bio-méthane que les effluents et digestats 3

4 Schéma général du biométhane porté BIOGAZ Site de production Odorisation Compression 250 bar Stockage Tampon Epuration en bio-méthane gazeux Liquéfaction X bar Stockage Tampon Epuration par cryogénie puis liquéfaction Transport navette de transport navette de transport Site de valorisation Stockage Tampon Stockage Tampon Détente Compression Ou détente Torchère Injection GRDF Vaporisation Injection GRDF CAG Torchère 4

5 Technologies du biométhane compressé Compression 250 à 300 bars 0,3 kwh/nm3 Odorisation Source : Atlas Copco Fabricants de compresseurs de bio-méthane 250 à 350 bar : Cirrus Bauer Compresseurs Atlas Copco Stockage tampon (optionnel) Pour assurer la continuité du process pendant les phases de dé-raccordement ou de transport Source : Cirrus Fournisseurs de bouteilles en rack: Cirrus Bauer Compresseurs Source : Luxfer/Dynetek Transport En container ADR 20 à 40 pieds 5000 à Nm3 Principaux fabricants : Cirrus, Bauer, LuxferGasCylinders 5

6 L injection du biométhane compressé Le site d injection comprend : Une réserve haute pression (Pour assurer la continuité du process pendant les phases de dé-raccordement ou de transport) un dispositif de détente un raccordement au poste d injection une tuyauterie de retour du gaz non conforme ou du gaz en période de vérification et son détendeur une torchère adaptée au bio-méthane un automate pour gérer l ensemble des opérations. Gestion du bio-méthane non conforme: détruit en torchère Gestion du bio-méthane «de la période d observation»: Difficilement recyclable dans le stock: supposerait une re compression et un deuxième rack 6

7 Technologies de la liquefaction du biométhane Une contrainte: le taux de CO2 Taotao SHEN, Wensheng LIN

8 Technologies de la liquefaction du biométhane Liquéfaction «Stirling Cryogenics» Cascade de liquéfaction EREIE principe de compression et détente de l hélium en cycle fermé (cycle de Stirling inversé) en 4 étapes : Chauffage ; Détente ; Refroidissement ; Compression. Système frigorifique de type cascade intégrée qui assure la liquéfaction et le stockage cryogénique du biométhane 8

9 Le transport et le stockage du biométhane liquéfié Cuves cryogéniques: 8 à 120 m3 (5000 à Nm3) Horizontales ou verticales «Boil off» à recycler Source : Cryolor Transport: Citerne complète (transporteur): suppose de très grande capacité de stockage en amont et en aval Navettes ADR (2,5 à 41 m3) Pour une gestion du transport autonome 9

10 L injection du biométhane liquéfié Le site d injection comprend : un stockage fixe cryogénique une pompe de transfert (selon pression) un vaporisateur un raccordement au poste d injection une tuyauterie de retour du gaz non conforme ou du gaz en période de vérification et son détendeur une torchère adaptée au bio-méthane un automate pour gérer l ensemble des opérations. vaporisateur Le recyclage du gaz conforme dans le stockage cryogénique semble possible à deux conditions : mettre en œuvre un filtre au charbon actif pour éliminer le THT (incorporé dans le poste d injection, et qui créera des problèmes techniques s il cristallise dans le stockage) recycler le gaz désodorisé dans l atmosphère de la cuve cryogénique (à condition que l aspersion de gaz liquéfié soit adaptée au débit recyclé). 10

11 Règlementation du transport du biométhane Sécurité et normes Transport ADR Classe 2 : gaz Classe 3: liquide inflammable Document de transport: déclaration de matières dangereuses Consignes écrites Certificat de formation du conducteur Récépissé de déclaration de transport de MD Formation ADR du conducteur (+ tous les 5 ans) 3 à 5 jours Formation du personnel expéditeur et/ou destinataire Conseiller à la sécurité 11

12 Illustration: le projet METHABRAYE Biométhane gazeux Epuration Biométhane gaz Odorisation Biogaz 2 Navette au déchargement 5000 Nm3 ; 250 bar Cuve tampon 2000L 400 Nm3 Biométhane forme gazeuse 3H Détente Compression 250 bar Navette au chargement 5000 Nm3 ; 250 bar 1 Torchère Injection GRDF RESEAU Avantages : Investissement moins élevé Pas de passage à l état liquéfié Consommation électrique plus faible Temps de rotation : 1h30 en moyenne Inconvénients : Travail à flux tendu Autonomie : 30 h 300 trajets par an Moins de souplesse pour gérer les rotations 12

13 Illustration: le projet METHABRAYE Biométhane liquéfié Biogaz Biométhane forme liquéfiée Biométhane forme gazeuse Epuration Biométhane gaz Compression Epuration Cryogénique 18 bar + Liquéfaction 2 Modules liquéfaction 18 bar Contrainte à 18 bar : CO2 < 2,2%vol Cuve transfert 3 m3 ; 18 bar Navette cryogénique stockage 45 m3 ; 18 bar >6H Stockage vertical + pompe 50 m3 ; 18 bar Torchère Vaporisation Détente Injection GRDF RESEAU Avantages : Forme liquéfiée Plus de souplesse pour gérer les rotations Frais de main d œuvre, carburant, entretien diminués Autonomie 4 jours : 90 trajets par an Autonomie plus facilement modulable Plus importante avec une navette plus volumineuse Inconvénients : Investissement plus élevé Consommation électrique plus importante Temps de rotation : selon débit de dépotage 13

14 Economie Illustration: le projet METHABRAYE Surcoût ramené au coût de l épuration Conditionnement du biométhane Transport du biométhane Equipements du site d injection Coûts de fonctionnement Electricité Entretien Main d œuvre Transport Contrôles réglementaires Compressé Liquéfié +66% +86% 5,80 /MWh PCS injecté 7,10 /MWh PCS injecté Conditionnement du biométhane 12,00 /MWh PCS injecté 15,00 /MWh PCS injecté 14

15 Conclusions Techniquement, le portage du biométhane est une solution faisable en 3 versions Epuration «classique» + compression Epuration «classique» + liquéfaction Epuration cryogénique + liquéfaction Les critères les plus discriminants: Consommations d électricité Nombre de rotation Qualité du biométhane C est ce dernier point qui a permis de retenir la solution liquéfaction pour METHABRAYE Pas de contrainte horaire pour les transports Meilleure capacité à gérer les périodes d effacement Continuité de service plus facile à mettre en œuvre Disposer des informations du poste en temps réel est indispensable C est une opération coûteuse: du même ordre de grandeur que l épuration ellemême, en Capex et Opex Ceci contribue à relever très significativement les minima de faisabilité économique d un projet de biométhane porté (de l ordre de 80 à 120 Nm3/h) Le biométhane porté est bien un atout supplémentaire pour le développement de la filière injection, mais non accessible aux petits projets. 15

16 Merci de votre attention Jacky BONNIN 16