«BIOENERGY FARM 2. Pour une méthanisation à petite échelle?

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1 «BIOENERGY FARM 2 Pour une méthanisation à petite échelle?

2 La Méthanisation agricole de nombreux atouts - Diversification d activité et confortation économique des exploitations - Production d énergie renouvelable locale. - Réduction des odeurs et des gaz à effet de serre - Amélioration de la valorisation agronomique des déjections. amélioration fertilisante des déjections Purificati on du gaz pour injection réseau production de biocarbura nts Production d'énergie renouvela ble Méthanisation agricole transport minimal des déjections production de chaleur réduction CH4 au stockage réduction des GES (moins d'énergie fossile) Soutiens publiques à l investissement et par des tarifs d achat d électricité garantis, conditionnés à une certaine efficacité énergétique Plan EMAA: objectif 1000 méthaniseurs d ici

3 La Méthanisation agricole mais compliquée à mettre en oeuvre - Des niveaux d investissement élevés ou les facteurs d échelle sont importants. - Digesteurs + valorisation chaleur indispensable pour avoir accès aux aides et aux meilleurs tarifs de rachat - Un nouvel atelier de production à part entière: la production d électricité (sécuriser les approvisionnements en biomasse, temps de travail, organisation) - Nécessité d obtenir des subventions + démarches ICPE + contraintes de raccordement électrique = projet de longue durée. - Dans les zones de forte pression d azote et de phosphore, nécessité de pouvoir gérer le digestat de façon appropriée (séparation de phase ) Environ 200 unités en fonctionnement fin 2014 dont environ 45 pour la Bretagne 250 kwe en moy Dérive dans certains pays d un excès de cultures énergétiques à méthaniser 3

4 La méthanisation n est elle pas envisageable à plus petite échelle? Une Méthanisation à «petite échelle» au service de l élevage Objectifs: Conforter l activité d élevage existante (rester proche du métier d éleveur) Utiliser la technique comme levier de réorganisation ou d adaptation. Organisation du travail Amélioration de la productivité Répondre aux enjeux environnementaux -Créer une ressource supplémentaire (vente d électricité, économie de chaleur, vente de biométhane) Conditions: Méthaniser ce qui est facilement disponible (essentiellement les déjections) Valoriser les synergies avec l élevage (économie d énergie, confort des animaux, stockage, épandage ) Limiter les investissements et le temps passé. < 100 kwe 4

5 La méthanisation n est elle pas envisageable à plus petite échelle? Eléments de contexte à intégrer Renchérissement du prix de l énergie (fossile et électricité) Plans de modernisation des bâtiments d élevages Restructuration des élevages laitiers suite à la disparition des quotas Renforcement des exigences d équilibre agronomique des épandages Minimiser les coûts de traitement (porcs) Enjeu de réduction des gaz à effet de serre Pour trouver des réponses pertinentes techniquement et rentables économiquement 5

6 Le projet BIOENERGYFARM II: Projet Européen commun à 7 pays. Faire émerger un développement de la méthanisation à petite échelle d ici Identifications des freins (réglementaires, financiers) au développement de ce type d unités. Etude de marché des solutions techniques existantes aujourd hui et à développer. Développement d un outil de diagnostic de faisabilité. Financement de diagnostics chez des agriculteurs (700 dont 100 en France). Formation des techniciens en situation de conseil chez des éleveurs. Développement d outils de communication: site internet, brochures La Chambre Régionale d Agriculture de Bretagne partenaire du projet 6

7 Quels potentiels? Quels besoins? 7

8 Contraintes techniques: Des déjections animales peu méthanogènes. 8

9 Exemple de potentiel d exploitations? Une exploitation laitière de 70 vaches Un élevage porcin de 250 truies Elle produit du fumier de bâtiment vaches laitières et génisses, des eaux de salle de traite. L exploitant collecte des dérobées sur environ 25 ha avec un rendement de 3.5 T MS. L exploitation produit 3500 m 3 de lisier de porcs. L exploitant collecte des dérobées sur environ 50 ha avec un rendement de 3.5 T MS. Cette exploitation peut mettre en place un moteur de 20 kwé. Cette exploitation peut mettre en place un moteur de 30 kwé. 9

10 Contraintes techniques Valoriser si possible les déjections fraiches. Le potentiel méthanogène diminue avec le stockage Le lisier d été produit beaucoup de méthane Favoriser des déjections fraîches. Cfle guide technique des CA de Bretagne 10

11 Un complément possible de matières végétales Mes surfaces me permettent de produire 10 ha de maïs ensilage produisent m3 de méthane et l'équivalent d'un moteur de 14.6 kwé. 10 ha d'ensilage d'herbe produisent 9339 m3 de méthane et l'équivalent d'un moteur de 3.5 kwé. 10 ha de dérobées produisent 8456 m3 de méthane et l'équivalent d'un moteur de 3.2 kwé. 10 ha de paille produisent 5805 m3 de méthane et l'équivalent d'un moteur de 2.2 kwé. 10 ha de menue paillée produisent 4924 m3 de méthane et l'équivalent d'un moteur de 1.8 kwé. Attention: Les dérobées avec un coût de 20 /t MB représentent une charge importante 11

12 Contrainte technique Des systèmes différents suivant les substrats Suivant les substrats choisis, les ouvrages et équipements seront différents, avec des investissements également différents. Introduction de lisier uniquement Introduction de lisier + matières végétales 1. La MS du mélange est inférieure à 10%. Les pompes et brasseurs sont adaptés pour ce taux de MS. 2. La matière organique est rapidement dégradable. Un temps de séjour dans le digesteur de 20 à 30 jours suffisant, en lien avec un volume faible et un investissement limité. 1.La MS du mélange est supérieure à 10%. Les pompes et brasseurs sont plus puissants ( + investissements). 2.Des équipements nouveaux sont nécessaires : silo, trémie d incorporation, manutention, pesée 3.Un temps de séjour plus long dans le digesteur 40 à 70 jours est nécessaire pour dégrader la matières végétales. Le volume du digesteur est plus important et donc plus cher pour un même volume de substrats. 12

13 Des coûts d investissement élevés 13

14 Contrainte technique Des rendements électriques plus faibles Biogaz 100 % de l énergie Production d électricité 40 % Petite métha 20/30 % Production de chaleur 40 à 45 % Process 20 % Petite métha 40 % Valorisation chaleur 80 % 14 14

15 Quantité d énergie produite 15

16 Valoriser la chaleur Les dispositifs d aide actuels imposent une valorisation chaleur importante. Pour avoir accès au subventions besoin d un coefficient de + de 50 % Pour avoir un meilleur tarif de rachat jusqu à + 4 cts Electricité vendue + Chaleur valorisée Energie du biogaz = 50 % à 70 % 16

17 Quels équipements? Quels constructeurs proposent des solutions? 17

18 De nombreux constructeurs De nombreux constructeurs proposent des solutions pour des installations de petite méthanisation. 18

19 Méthanisation à petite échelle: Etat des lieux 2014 En France : 25 unités < 80 kwe (entre 30 et 80 kwe) Moyenne 57 kwe 60% en voie liquide 40% en voie solide 9000 à /kwe d investissement Moy kwe Taux d aide: 30 à 50 % 1050 à t/an de biomasse 80% de déjections Moy t/an 19

20 Les options techniques existantes Voie liquide. Digesteur infiniment mélangé adapté pour baisser les montants d investissement: - Diminuer les volumes de digesteurs donc les temps de séjour = choix d intrant rapidement méthanisables - Pas de post digesteur - Standardisation et modules préfabriqués - Automatisme réduit - Valorisation de l existant Constructeurs: BIO4GAZ; VALOGREEN, EVALOR, HOST 20

21 HOST (Microferm) Société Puissance Principes Eléments techniques Exemple de réalisation 30 à 100 kwé HOST France Microferm Ouvrages préfabriqués Méthanisation infiniment mélangé de 5 à 12 % MS Cuve de pré-mélange si besoin. Un digesteur polyester préfabriqué 12 jours de temps de séjour, brasseur axial verticale, post digesteur non chauffé. Impact au sol réduit, éléments préfabriqués Gaec des Buissons près d Angers Elevage 120 VL 65Kwe (janv 2014) 4000 t (lisier, reste nourriture, menue paille) (récup fosse existante) Kwhe attendus Chauffage habitations, eau chaude élevage, projet séchage luzerne 21

22 BIO4GAS (Bert) Société BIO4GAS, Un contact grand ouest Puissance Principes Petite méthanisation de 30 à 100 kwé Ouvrages réalisés sur mesure Méthanisation infiniment mélangé 10 % MS Eléments techniques Cuve de pré-mélange, digesteur 20/40 jours, mélange par un jeu de vannes flip flop Automatisation réduite Pas de post digesteur, ni de stockage Exemple de réalisation 3 unités construites dans l Est de la France. 1 projet dans le Finistère 330 TNE 100 t FV; 100 t FB; 4590 t LP; 816 t coproduits traitement; 160 t paille; 400 t ensilage RGI = total 6191 t 65 kwh 507 MWh d électricité Chauffage bâtiments Séchage digestat avant export Contact : Louis Damoiseau Référence coût : 50 kwé

23 EVALOR Société ODIPURE, St Brieuc Puissance Principes Petite méthanisation de 30 à 100 kwé Ouvrages réalisés en module pour réduire le coût Méthanisation infiniment mélangé 15/20 % MS Eléments techniques Cuve de pré-mélange, digesteur 50 jours et simple membrane, mélange agitateurs classique, pas de post digesteur Différents modules préconçus Projets Gaec Kerlan (29) Elevage: 160 TNE, 99 VL 166 ha Lisier de porc = 3000 t; Lisier de bovin: 2000 t; Fumier de porc: 131 t; fumier de bovin: 608 t, Paille: 100 t; CIVE: 100 t 50 kwe kwh/an Valorisation chaleur: préchauffage engraissement, chauffage habitation et eau chaude, séchage compost k 23

24 Les options techniques existantes Voie liquide. Micro-digesteur : - Uniquement phase liquide 6 à 8% de MS - Poche à lisier en géomembrane dans un digesteur en plastique, ou métal - Brassage interne - Standardisation très poussée: 3 à 5 jours de montage - Très petits moteurs électriques (11, 22, 33 ou 44 Kwe) Constructeurs: BIOLECTRIC, BIOECO (chaleur uniquement) 24

25 BIOLECTRIC Société Puissance Principes Eléments techniques Projets BIOLECTRIC, Temse (Belgique)-Carquefou (44) Micro méthanisation de 11 à 44 kwé Ouvrages réalisés en module pour réduire le coût Méthanisation phase liquide 9%MS Digesteur= cuve inox isolée styrodur sur dalle béton + poche géomembrane. agitateur Un caisson livré précablé comportant le (les) moteur, la filtration, le refroidissement du gaz, l échangeur. 71 réalisations en Belgique. Aucune réalisation en France mais de plus en plus de propositions Ex :Elevage de 120 VL; 100% bâtiment Couloir raclé, pas de litière Préfosse: 40 m3, 1 brasseur Apport 3000 m3/an dans digesteur de 260 m3 Cogé 22 Kwe (rendement élec = 21%) Contrat maintenance: 3000 /an Autoconsommation élec + certificats verts TRI: 5 à 6 ans 25

26 Les options techniques existantes Méthanisation voie sèche : - Fonctionnement discontinu. - Silos bâchés, containers ou garages, en fonctionnement décalé - Pas de brassage, recirculation des jus - 1 journée de vidange toutes les 2 à 3 semaines Constructeurs: METHAJADE, ARIA, ERIGENE 26

27 Les problématiques de la méthanisation en voie sèche La méthanisation liquide est largement développée et le potentiel connu. En méthanisation sèche, le brassage de la matière n est réalisé que lors du remplissage du digesteur. Le potentiel méthanogène ne s exprime pas complétement. La production de biogaz est plus faible de l ordre de 80 à 90 %. Les temps de séjour des projets de méthanisation en voie sèche sont très courts (de 4 à 6 semaines). A l opposé de la voie liquide, si le digesteur ne fonctionne pas correctement, la seule solution est de le vider pour le remplir de nouveau, perturbant ainsi toute la production. 27

28 ARIA (Silogaz) Société ARIA Agence Normandie Puissance Principes Eléments techniques Petite méthanisation à partir de 20 kwé Méthanisation solide en silo Conception propre au projet Réalisation de différents silos pour la méthanisation. Couverture par une bâche souple. Projets Une demi-douzaine de projet en fonctionnement Exemple: Gaec Val de Maury (89) 100 VL; 140 ha 4 digesteurs «bateau» 1900 t de fumier, 30 t de déchets de silos, 385 t cult. dérobées, 550 t EV 64 kwe Kwh produit Chauffage habitation Coût TRI:7.5 ans 28

29 Les options techniques existantes Méthanisation à température ambiante: - Couverture de fosse flottante - Récupération passive du biogaz - Alimentation chaudière à Constructeurs: NENUFAR 29

30 Nécessité d y voir plus clair en termes de rentabilité et de fiabilité AAP ADEME 2012: - Mieux connaître les offres petites métha (< 75 kwe). - 7 pilotes retenus. Retard de mise en service - Résultat courant

31 Comment aller plus loin? Consolider les données technico économiques des procédés existants. Prédiagnostics au plus près des besoins des agriculteurs intéressés. Votre potentiel en biogaz Vos besoins énergétiques Vos avantages annexes Rentabilité économique Réflexion de groupes Echanges d expériences, de questionnements Visites de sites Pertinence pour les territoires à répondre à l AAP de l Ademe. «Opération Groupée de montage d unités de méthanisation». Juin

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