Principe de fonctionnement Source : Trame, Aile, Solagro, ADEME
Substrats Substrats de base : effluents d'élevage, contenant les bactéries mises en jeu lors de la méthanisation. Faible potentiel méthanogène Autres substrats issus de l'exploitation : tourteaux de colza, résidus de céréales, de maïs... Quantité souvent trop faible pour un rendement correct Substrats extérieurs à l'exploitation : graisses usagées, mélasses, tontes de pelouses, déchets d'abattoirs voire même boues et graisses de station d'épuration Nécessité de traiter avec les collectivités et industries proches de l'exploitation Dans tous les cas, il est important de prévoir un approvisionnement régulier tout au long de l'année
Substrats et potentiel méthanogène (valeurs à prendre avec précautions!!!) Lisier de veaux: 5,5 m3 méthane/tmb Boues urbaines : 11 à 60 m3 Fientes de volailles: 12 m3/tmb Lisier de bovins : 13-15 m3 /TMB Fumier de porcs : 35 m3/tmb Fumier de volaille : 38 m3/tmb Fumier ovin, caprin : 80 m3/tmb Déchets ménagers : 40 à 150 m3/tmb Déchets verts : 93 m3/tmb Lisier de porcins : 11-20 m3 /TMB Lactosérum: 18 m3/tmb Fumier de bovin : 37 m3/tmb Fumier de cheval : 60 m3/tmb Ensilage de maïs : 40-123 m3/tmb Ensilage d'herbe : 52-162 m3/tmb Résidus de culture : 230 m3/tmb Glycérine : 430 m3/tmb Source: ARIA énergies Conseils ARIA : Pas plus de 5% de graisses dans le mélange; ne pas dépasser 30% d ensilage Pour rappel : 1m3 biogaz = 6kWh dont 2 e; pour 1m3 méthane = 10 kwh dont 3,3e
Installations de méthanisation : ajout des substrats Préfosse : Brassage et pompage des substrats liquides Incorporation des substrats solides dans le digesteur grâce à une trémie Photos : F. Potron, CRAA, Franck Rocher
Installations de méthanisation : digestion des substrats Digesteur horizontal dédié aux mélanges épais, avec brassage axial à pales. Digesteur vertical pour les mélanges plus fluides, avec brassage à pales ou à hélices. Temps de séjour dans le digesteur : 30 à 40j à environ 38 C et ph compris entre 7,5 et 8 Nota : L'association en série digesteur horizontal-digesteur vertical ou de deux digesteurs verticaux permet une meilleure performance de digestion et une meilleure hygiénisation du digestat. Photos : F. Potron, CRAA
Installations de méthanisation : stockage du digestat et du biogaz Digesteur Cuve de post-digestion non chauffée Le biogaz est volumineux : 1m3 stocké à pression atmosphérique correspond à 0,6 l de fioul, ce qui limite les possibilités de stockage dans le temps (compter sur 5 h de capacité de stockage) Insufflation d'oxygène pour épurer le biogaz de son hydrogène sulfuré (corrosif) Photos : F. Potron, CRAA
Valorisation du biogaz : cogénération Composition du biogaz : environ 60% de méthane et 40% de CO2, complétés par vapeur d'eau, azote, hydrogène, oxygène et hydrogène sulfuré. Valorisation essentiellement sous forme d'électricité et de chaleur, grâce à un module de cogénération.
Valorisation du biogaz : cogénération Le biogaz sert de combustible à un moteur à gaz, qui entraîne un alternateur permettant la production d'électricité (principe du groupe électrogène). Le rendement est d'environ 35% par rapport au gisement d'énergie primaire. Cette électricité est ensuite vendue à EDF à un prix plus intéressant que l'autoconsommation. Le fonctionnement du moteur entraîne la production de chaleur, sous forme d'eau chaude ou d'air chaud, devant ensuite être rapidement utilisée (déperdition de chaleur et coût important du réseau de chaleur). Le rendement peut atteindre 50% pour la récupération de chaleur. Installation hydraulique
Valorisation du biogaz : cogénération La chaleur émise lors du fonctionnement du moteur est la plupart du temps valorisée sous forme d'eau chaude puis utilisée ou vendue à des installations proches (habitations, ferme, écoles ) La chaleur émise peut également être valorisée sous forme d'air chaud, par exemple pour le séchage en grange On notera que : 15 à 40% de la chaleur produite est utilisée en autoconsommation pour chauffer le digesteur la valorisation de la chaleur est importante tant pour rentabiliser l'installation que pour obtenir un prix de rachat de l'électricité intéressant
Valorisation du digestat Produit stabilisé et désodorisé (produits fermentescibles dégradés) Produit quasi-hygiénisé, nettement appauvri en germes pathogènes Produit fluide, homogène et facile à manipuler Possibilité de séparation de phase : -une phase solide riche en MO et en P se gérant comme un amendement -une phase liquide contenant le NH4 (soluble) se gérant comme un engrais minéral
Faisons le point : démarches administratives Permis de construire : nécessaire pour digesteurs et local technique; demandé pour le raccordement; à réaliser si nécessaire en même temps que la demande d'autorisation ICPE. 3 mois minimum de procédure. ICPE : dossier instruit par la DSV qui s'appuie sur la DRIRE locale. Régimes de déclaration ou d autorisation (contacter la CA43 pour plus d informations) Agrément de destructeur: à demander à la préfecture si l'installation traite des cosubstrats considérés comme déchets Déclaration d'exploiter une installation de production d'électricité : Ministère de l'industrie Certificat d'obligation d'achat de l'électricité : DRIRE Plan d épandage: à revoir/à créer; interlocuteur: DSV
Faisons le point : démarches administratives EDF Etude de faisabilité (facultative): en réponse à une "demande de renseignements"; il faut connaître les grandes lignes du projet: délai de 6 semaines Etude détaillée de raccordement (facultative) : dans l'état de la file d'attente établie; il faut connaître les caractéristiques techniques précises de l'installation; délai de 3 mois Proposition technique et financière (PTF) : projet administrativement autorisé, sous 3 mois. Donne solution technique, coûts et délais. Versement d'un acompte à la signature Convention de raccordement: après PTF : engagement d'edf. Contrat d'accès au réseau; Convention d'exploitation
Eléments financiers : investissements Investissements 30kWe 100kWe Total 200 000 à 250 000 soit 6700 à 8300 /kwe 450 000 à 500 000 soit 4500 à 5000 /kwe Cogénération 56 000 166 000 30 kwe : 2000m3 de lisier de porc + 100 t graisses d'abattoirs + 100 t tontes 100 kwe : 4000m3 de lisier de bovin + 400 t graisses d'abattoirs + 200 t tontes + 200t ensilage de maïs Note: coût du réseau de chaleur : hors génie civil est estimé par ERE 43 à 100 /m soit environ 150 à 200 /m tout compris
Eléments financiers : recettes Vente électricité (HT): 9c /kwh + 2 c /kwh + 0-3 c /kwh si rendement total >40%. Contrat d'achat obligatoire pour 15 ans. Economie de chaleur : très variable selon la valorisation de la chaleur, compter 50 /MWh Economie de fertilisants : très variable selon les types de substrats et leur quantité. Ex : chez Oudet (188 ha 400 000 l quota) : 1700 engrais économisé Redevance susbtrats : compter de 20 à 30 /t de déchets destinés au compostage, de 50 à 100 /t de déchets difficiles à traiter (graisses etc ) parfois dégressive dans le temps voire INVERSION de la relation... Subventions : Aides possibles pour les études comme pour les investissements, essentiellement par appel à projets. Se renseigner auprès de l ADEME.
Eléments financiers : dépenses hors investissements Fioul (si moteur dual fioul): 0,6 /l (en 2006) Production plantes énergétiques : coût de revient/ha Consommation électricité : 10% électricité produite Consommation chaleur : 15 à 40% chaleur produite Main d'œuvre : environ 1h/j Entretien/réparations : 3% investissement hors cogénération; 5 à 10% pour cogénération Epandage : fonction éloignement des parcelles Assurance spécifique et frais financiers Etudes : - prédiagnostic (environ 6000 avec subvention possible jusqu'à 50%); - demande d'autorisation si nécessaire : de l ordre de 15 000 ; - mise à jour du plan d'épandage : fonction dimensions et nombre d agriculteurs
Une énergie renouvelable intéressante pour l'agriculture Moins de consommation d'électricité et de chauffage Moins de consommation de fertilisants Moins d'émissions de CO2 et de méthane (gaz à effets de serre) liés à la fermentation des effluents et à l'incinération de certains déchets utilisés en substrats Alternative à l'enfouissement de déchets Moins de lessivage de l'azote des effluents Digestat désodorisé à N assimilable en forte proportion Diminution de l'apport d'engrais Diversification de l'activité Valorisation des jachères
Etapes d'un projet de méthanisation Source : Trame, Aile, Solagro, ADEME
10. Pour aller plus loin : des organismes de conseil/formation Association SOLAGRO : 75, voie du TOEC 31076 TOULOUSE CEDEX Tél 05 67 69 69 69 www.solagro.org Conseil, diagnostics, et études de faisabilité, accompagnement Association EDEN Domaine le Tinturier Chemin Saint Jean 31770 Colomiers Tel : 05 61 75 19 53 www.eden-enr.org Vulgarisation, documentation Réseau associatif TRAME 6, rue de La Rochefoucauld 75009 PARIS Tél : 01 44 95 08 00 www.trame.org Conseil, références biogaz, formation, pré-diagnostics de faisabilité, accompagnement
10. Pour aller plus loin : des organismes de conseil/formation Association AILE : 73, rue de Saint-Brieuc - CS 56520-35065 RENNES CEDEX Tél : 02 99 54 63 23 www.aile.asso.fr Conseil, études de faisabilité, formation Association ATEE : 47 av Laplace, 94117 ARCUEIL Cedex Tél : 01 46 56 91 43 www.atee.fr Conseil, documentation, études de faisabilité (?), formation Mais aussi: www.fachverband-biogas.de www.adnett.org www.lebiogaz.info
10. Pour aller plus loin : des bureaux d'études Bureau d'études Bio NRJ 15 avenue Mac-Mahon 75017 PARIS 01 45 72 50 38 www.bio-nrj.fr/ Bureau d'études AGRIKOMP Champdilly 41230 SOINGS EN SOLOGNE 06 08 18 28 71 www.agrikomp.de Conseil, diagnostics, et études de faisabilité, accompagnement (subventions) Etudes économiques, accompagnement (subventions), conception, planification de l'installation, fourniture d'équipements allant jusqu'au "clé en mains", conseils pour démarrage, maintenance Bureau d'études ARIA énergies ZA de Baluffet 50/58 chemin de Baluffet 31300 TOULOUSE 05 34 56 93 07 www.aria-enr.fr Conseil, diagnostics, études de faisabilité, conception, planification de l'installation, fourniture d'équipements allant jusqu'au "clé en mains"