PROJET DU LYCEE état des lieux en mars 2015 Retour Portail 1/ Objectif du projet et état d’avancementObjectif du projet et état d’avancement 2/ Résumé.

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1 PROJET DU LYCEE état des lieux en mars 2015 Retour Portail 1/ Objectif du projet et état d’avancementObjectif du projet et état d’avancement 2/ Résumé du contexte et des choix réalisés (étude de faisabilité)Résumé du contexte et des choix réalisés (étude de faisabilité) 3/ Implantation du projet selon l’appel d’offreImplantation du projet selon l’appel d’offre 4/ Réflexions sur les aspects agronomiquesRéflexions sur les aspects agronomiques 5/ ComplémentsCompléments

2 1/ Objectifs du projet et état d’avancement Les objectifs du projet: - diversifier l’activité de l’exploitation - proposer une solution de méthanisation agricole innovante adaptée au contexte agricole local, reproductible et économiquement performante + produire un retour d’expérience local à destination du monde agricole. - disposer d’un support pédagogique pluridisciplinaire dans le domaine des énergies renouvelables pour les futurs acteurs du monde agricole (les élèves).

3 - 2010: prospections et réflexions, expression du besoin -étude de faisabilité - société AGREOLE (2012) -Avant projet sommaire puis détaillé -Réalisation de l’appel d’offre et déclaration ICPE - réponse d’une entreprise INEVAL pour 1,6M€ TTC - révision du projet en cours car dépassement du budget prévu qui était de 1,2M€ TTC => 2 ème appel d’offre en mars 2015 - Réponses retenues pour un coût total de 1,65M€ (la société INEVAL est retenue pour la partie procédé) -Début des travaux prévu en Février 2016 L’État d’avancement:

4 2/ résumé du contexte et des choix réalisés (étude de faisabilité)

5 8.2.1/Ressources en substrats méthanisables retenues surface (Ha) rendement (TMS/ha) tonnage annuel % MS% MO/MS M3 CH4/tMB m3 CH4 totaux Fumier Vaches laitière 90018783329700 Fumiers génisses et veaux 2001878336600 Fumiers taurillons 90033815449000 Total fumiers85300 Sorgho28560923927233500 Moha751173094728300 Total CIVE41800 Tontes de pelouse LEMPDES 883086827300 Menues pailles de blé 1101,516587,490,418129900 Huiles cantine596917363680 eau8000 167980

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7 Substrats exclus: - d’origine extérieure (sauf tontes de pelouse de LEMPDES) mais nombreuses possibilités ( sucrerie, intrants des exploitations voisines, gdes surfaces…) car désir de reproductibilité et de pérennité de la ressource. - d’origine animale : car réglementation contraignante (risques sanitaire => nécessitée d’hygiénisation coûteuse)

8 Bilan sur les ressources méthanisables: - faible pouvoir méthanogène de la ration 40 à 50 m3/t Mbrute - quasi-autosuffisance - intrants à + de 20% de MS - présence de fumier toute l’année => bon ensemencement - attention: ne pas stocker le fumier trop longtemps surtout l’été car –10% de pouvoir méthanogène par mois. - CIVE qui sont des CIPAN => économie d’achat d’engrais - petite installation simple déclaration ICPE - prime sur le traitement des effluents d’élevage 2,6c / kWh élec - stockage tampon pour les CIVE nécessaire et stock année 0 - prise en compte des aléas climatiques sur les CIVE (-20%) la production sera d’environ 35m 3 de biogaz par heure (10L/s) environ 58% étant du méthane CH 4 (le reste étant du CO 2, un peu de H 2 S …)

9 2.2/ Choix du procédé de méthanisation: Deux procédés sont envisagés: - méthode en infiniment mélangée - méthode voie sèche continue

10 Procédé infiniment mélangé IM (classique): 23jours 22jours

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12 Procédé en voie sèche continue VSC « innovant » ( aucune installation de petite taille n’existe en France) 23jours 27jours Durées selon EF p 69

13 « Solognebiogaz » à La Ferté Saint Aubain (800 kWélec) NB: conception de base par la Sté INEVAL … mode thermophile à 55°C avec préfosse d’hydrolyse http://www.solognebiogaz.fr/process.html#UMPFO

14 Comparaison: Commentaires: - l’EF dit également que le digestat en VSC est hygiénisé et peut être utilisé ensuite comme un produit type compost et non comme un déchet alors que en IM il faut pour cela composter la fraction solide… dans les 2 cas il faut un séparateur de phase à cet effet… (à vérifier au près de la DDCSPP… ex DDSV) - attention à la stabilité biologique (p60 de l’étude de faisabilité) « panne possible si ration non suivie » - volume de digestion inférieur en VSC => moindres conséquences si acidose Adapté à 20%MS ; hygiénisation

15 Bilan sur le choix du procédé: -la VSC est retenue -intrants à 20%MS – digestat moyen à 15% MS -après séparateur de phase: phase liquide à 6% MS et phase solide à 30%MS - les changements de rations doivent être lents (lissés sur 3 semaines) pour laisser le temps à la flore bactérienne de s’adapter. -préfosse d’hydrolyse envisageable qui accroît le pouvoir méthanogène des substrats et accélère le procédé. -remarque: attention un rapport C/N trop faible ( trop d’azote) inhibe les procédés biologiques de méthanisation… éviter de tomber en dessous de 12 (à vérifier) - stockage digestat 1000t - stockage gaz (10h de production soit environ 350m 3 ) - ? Sous dimensionnement lagune de stockage phase liquide - préfosse mélange et trémie d’alimentation dimensionnée pour 3 jours

16 2.3/ Valorisation du biogaz -la valorisation la plus adaptée est la cogénération ( l’injection de gaz nécessite de gros investissements, la combustion seule pour chauffage ou utilisation comme carburant n’est pas rentables ici … ayant du gaz à proximité la cogénération dual-fioul ne présente pas d’intérêt pour le redémarrage du digesteur) Voir image cogénérateur diapo suivante Valorisation électrique sur 1an: Volume biogaz: 290 000 m 3 => Volume CH 4 : 168 000 m 3 (58%) Pouvoir calorifique du méthane: environ 36 MJ/m 3 soit 10 kWh EP /m 3 => Énergie primaire: 168 000 x 10 kWh = 1680 MWh Le rendement électrique du cogénérateur: 37% selon D.ICPE  Production électrique : 621 MWh sur 8000h (333j) soit une puissance de 77kW … pouvant évoluer vers 100kW à l’avenir car moteur bridé (si le pouvoir méthanogène de la ration est augmentée).  consommation électrique: un peu + de 4kW en moyenne soit environ 35 à 40 MW  excédent électrique vendu: environ 580 MW (à 200 €/MWh => 120 k€) NB: les volumes sont considérés dans les conditions normales (Patm et 0°C)

17 37% nous 47% nous 16% nous

18 Chaleur disponible sur 1 an: Rendement thermique du cogénérateur: 47% (donc 16% de pertes soit 269MWh)  Récupération de chaleur: 789 MWh -autoconsommation environ 25% (digesteur) … un peu + en hivers soit 198 MWh  chaleur restante utilisable: environ 590 MWh (sur 8000h … un peu + l’été) soit une puissance thermique disponible de 74 kW thermique environ  Remarque: l’entretien aura lieu l’été ( au moment où la chaleur est moins facile à valorisée et le processus biologique plus stable)

19 Besoin locaux en chaleur: -substitution de chauffage gaz et ECS: - sur les bâtiments administratifs de la ferme: 270MWh annuel (sur 220j), à 160m : correspondance avec la production - atelier 128 MWh (sur 220j), à 100m -CFPPA 745 MWh (sur 220j), + loin -important sur le lycée ( plus que la chaleur produite par l’installation de méthanisation) et coût élevé de raccordement (500m) => pas rentable  Prévoir valorisation de chaleur l’été: - séchage fourrage ou digestat (100 à 250k€) Rq: possibilité de vente comme engrais de digestat séché si innocuité reconnue - refroidissement grain - climatisation laiterie (100k€) retenue - autres? ( fabrication granulés de bois, chauffage Serres … )

20 Valorisation de la chaleur (sur 1an): Rappel : chaleur restante utilisable: environ 590 MWh (sur 8000h … un peu + l’été) soit une puissance thermique disponible de 74 kW environ => Valorisation prévue en chauffage des bureaux + hors gel laiterie: 317 MWh dont 250MWh pour les bureaux + Valorisation en climatisation laiterie: 160 MWh prévu (selon D. ICPE)  excédent non valorisé: 113 à 180 MWh => Économie réalisée pour les 250MWh de chauffage des bureaux: 10k€ (40 €/ MWh thermique)  Gain en confort à la laiterie … éventuellement en production de lait?  bâtiments de la laiterie rénovés et isolés  efficacité énergétique: ( Eélec vendue + Ethermique valorisée)/ (E primaire – autoconsommation chaleur) = ( 580 + 317 + 160)/ (1680 – 198) = 1057/1482 = 71% => prime maxi de 0.04€/kWh élec au rachat car>70%

21 2.4/ Valorisation du digestat - la méthode VSC devrait permettre l’innocuité du digestat (à valider DDCSPP) - digestat brut 3360 t/an autour de 15% MS (inodore) -Séparateur de phase: - phase liquide 6%MS : riche en N et K? - 2140m 3 /an? stockage dans lagune 400m 3 insuffisant -phase solide 30 à 35%MS : contient K? et P env 1220t/an – nouveau stockage OK -selon statut : déchet=> plan d’épandage ou produit (si innocuité reconnue) => utilisation plus souple et vendable ou échangeable - le stockage aérobie de la phase solide peut permettre de la composter (humification) et favorise l’innocuité … éventuellement ajouter des matières ligneuses broyées -attention évaporation NH 3 augmentée si stockage long, haute température, vent… - utilisation de pendillard - phase liquide peu éligible au transport - son épandage doit assurer une stabilité des amendements en humus selon étude Vétagro - selon EF: permettrait d’économiser 12k€ d’ammonitrate par an 48tonnes à 250€/t …. ????

22 2.5/ aspects réglementaire, pédagogiques et écologiques Aspects réglementaires: - soumis à simple déclaration ICPE car <30t/j d’intrants - zones ATEX (procédures pour y entrer… groupes de 10 pers env maxi ) - document unique de sécurité + doc risque explosion (procédures) - registre des intrants + débimètres et pesées à l’entrée pour vérifier la cohérences - p95 –ligne 3 de l’EF: suivi de l’épandage de digestat 12€/an/ha ????? Aspects pédagogique: - nombreux indicateurs de suivi de fonctionnement + enregistrement continu=> données valorisables + accès possibles pour prélèvements - valorisation de la démarche projet - expérimentation limitée car risque de baisser la rentabilité

23 Aspects écologiques: -bilan gaz à effet de serre: -190 tonnes d’équivalent CO 2 par an (chauffage…et …) - baisse des COV ( =>inodore) - hygiénisation … à vérifier… botulisme, charbon, tétanos??? - peut être baisse de produits phyto grâce au ramassage d’une partie des graines d’adventices en même temps que les menues pailles.

24 Bilan réglementaire

25 2.6/ aspects économiques + 100k€ travaux à la laiterie = 810 k€ HT  Environ 1M€ TTC…. revu à 1,2M€ …. en effet l’étude de sol préconise des fondations spéciales avec des piquets de plusieurs mètres.  la société INEVAL a répondu à 1,6M€!! Bilan des investissements estimés:

26 Bilan des charges estimées: À discuter…

27 Bilan des charges horaires estimées:

28 Bilan des recettes estimées:  L’excédent brut d’exploitation serait donc de environ 70k€  En se basant sur un investissement de 1,2M€ TTC le retour sur investissement sans tenir compte de l’actualisation du prix de l’argent serait donc 17 ans  en vu d’étudier la transférabilité: en déduisant la TVA qu’un exploitant agricole pourrait récupérer (à vérifier?), les travaux liés au contexte scolaire et la réfection des bâtiments de la laiterie on peut tabler sur 800 ou 900k€ HT et le retour sur investissement serait hors actualisation d’une douzaine d’année… + si il fallait emprunter mais en contre partie un exploitant aurait sans doute des aides (ADEM… )  la rentabilité pourrait être améliorer en augmentant le pouvoir méthanogène de la ration

29 2.7 Commentaires et idées : - espoir de fonctionnement réel 8200h/an ou +… -la méthanisation en voie sèche a été écartée sans réelle justification ainsi que d’autres techniques (µfiltre…) -les pouvoirs méthanogènes des intrants n’ont pas été vérifiés (p10) et sont faibles -Faible performance économique -Les pouvoirs tampons thermique, chimique et biologiques de la méthode en IM sont peu mis en valeur de la même manière que les risques de faible pouvoir tampon de la méthode VSC sont juste évoqués. -Le désir d’une solution innovante est en contradiction avec celui de proposer une solution économiquement viable et reproductible puisque qu’une solution innovante est un prototype qui nécessite d’être mis au point.

30 -l’objectif de rentabilité ne permet pas d’envisager de lourdes expérimentations -La faisabilité de la transférabilité est discutable de la même manière que le choix de ne pas faire appel à des intrants extérieurs car les éléments contextuels sont nombreux et inhérent aux projets de méthanisation. (on se prive des opportunités de récupérer des intrants très méthanogènes: pulpes de betterave en excès de la sucrerie, déchets de pomme de terre des exploitations voisines) -à vérifier: le financement par le CR engendre le payement le la TVA (200k€) et empêche de bénéficier des aides de l’ADEM mais décharge l’exploitation d’apport financier… aurait-on pu envisager un projet porté par l’exploitation et aidé par le CR? Suite…

31 idées: -remplacer les cultures intermédiaires et menues pailles contraignantes par de la tonte de pelouse de l’aéroport - augmenter le pouvoir méthanogènes de la ration en intégrant des intrants extérieurs (sous contrat éventuellement) : pulpes de betteraves et déchets de pomme de terre - augmenter la puissance du cogénérateur en conséquence - repenser la valorisation de chaleur l’été éventuellement (séchage fourrage ou digestat)… il reste de la chaleur non utilisée

32 3/ Implantation du projet selon l’appel d’offre => Conforme aux solutions retenues par l’étude de faisabilité - l’implantation doit être prévue en tenant compte de: - possibilité géologique - l’ergonomie – proximité des étables - proximité des sites de valorisation de la chaleur - raccordement électrique

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36 Travaux à la laiterie:

37 Le prix d’achat de l’électricité: Prix au kWh: 13,37c ( prix de base pour petites installations <150kWélec) + 0 à 4c ( prime efficacité énergétique : maxi si >70%) => nécessité de valoriser la chaleur du cogénérateur + 0 à 2,6c ( prime traitement des effluents d’élevage, maxi si > à 50 ou 60% de??… à approfondir… +risque de disparaître)  Total maxi: 0.20€/kWh soit 200€/MWh (le prix de revente étant 0.08€/kWh)  Attention indexation complexe du prix de rachat (fonction du prix du gaz…)

38 4/ Réflexions sur les aspects agronomiques

39 surface (Ha) rendement (TMS/ha) tonnage annuel % MS% MO/MS M3 CH4/tMB m3 CH4 totaux Fumier VL90018783329700 Fumiers génisses et veaux 2001878336600 Fumiers taurillons 90033815449000 Total fumiers85300 Sorgho28560923927233500 Moha751173094728300 Total CIVE41800 Tontes de pelouse 883086827300 Menues pailles de blé 1101,516587,490,418129900 Huiles596917363680 752167980 Les intrants et leur pouvoir méthanogène:

40 50 % Travaux Agréole

41 Les effluents d'élevage (+) effet tampon par l'azote, ensemencement : sécurise le process biologique (-) pas d'analyse effectuée : incertitude sur le potentiel méthanogène (-) Baisse valeur méthanogène en tas : fonctionner le plus possible en flux direct (-) Risque de corps étrangers (tapis...) bloquant le process (vis trémie, séparateur de phase...) (-) Limite les échanges intrants/digestat

42 A creuser - Analyse du potentiel méthanogène (labo Aubière) - Stabiliser les fonds de litière (tapis)

43 Les CIVE : sorgho/moha Positif : - adaptation des pratiques à la réglementation zone vulnérable Difficultés : - travail pour l'implantation (concurrence récolte paille) - coût conduite (semence, implantation, récolte) => rentabilité à partir de 4 TMS/ha - CIVE estivales peu productives si implantées tard et en situation sèche : forte variabilité interanuelle des rendements peu compatible avec un rationnement stable

44 à creuser - Irrigation d'appoint (30mm) pour sécuriser la levée - Tester plusieurs espèces - Sorgho variétés BMR - maïs très précoce - caméline - tournesol - CIVE long cycle : avoine, seigle - Les CIVE à long cycle offrent un meilleur potentiel méthanogène, sont moins sensible à la date et conditions d'implantation

45 Les menues pailles Technologie caisson (-) 45 000 € (-) difficultés de manutention et stockage (= ) menues pailles seules Technologie remise sur andain (+) 3000 à 7000€ (+) pressage paille+ menue paille (-) poussière au paillage (-) perte de valeur dans le fumier

46 Tontes de pelouse -Pourra se substituer aux CIVE dans la ration -Risque de corps étrangers - Approvisionnement saisonnier (avril->octobre)

47 surface (Ha) rendement (TMS/ha) tonnage annuel % MS% MO/MS M3 CH4/tM B m3 CH4 totaux Fumier VL90018783329700 Fumiers génisses et veaux 2001878336600 Fumiers taurillons 90033815449000 Total fumiers85300 Ensilage herbe aéroport 504200205050000 Tontes de pelouse 882086827300 Huiles596917363680 752146280 Valorisation des surfaces en herbe

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49 Autres pistes pour les intrants ? - Surstock de pulpe de la sucrerie - Déchets de tri des légumes des exploitations voisines …

50 Valorisation du digestat

51 Stockage digestat Plateforme pour la phase solide : - suffisant pour l'année - Lagune pour la phase liquide : (400m3) - À vider 5 fois par an : non gérable - Ne permettra pas de respecter la réglementation (4 mois de stockage en zone vulnérable) - Produit à C/N< 8 : - réglementation d'épandage type lisier (distance ; calendrier...) - Enfouir pour réduire les distances/ 1/3 - Privilégier avant implantation maïs et ferti blé au printemps - Mauvaise valorisation des épandages automnaux

52 Pistes d'actions Faire mesurer la valeur méthanogène de nos fumiers, herbe... Revoir les capacités de stockage du digestat Revoir le plan d'épandage Prévoir l'implantation d'une parcelle d'essai CIVE Se renseigner sur les technologies de récolte de broyats d'herbe Valorisation de la chaleur

53 5/ COMPLEMENTS : 5.1/ Le dimensionnement 5.2/ Les aspects organisationnels (travail) + vidéo « conduite d’une installation» 5.3/ La démarche de projet et les aspects réglementaires

54 5.1/ Le dimensionnement

55 5.2/Les aspects organisationnels (travail) =>Introduction possible par la vidéo «..\VIDEOS\3 conduite d'une installation de méthanisation.flv »..\VIDEOS\3 conduite d'une installation de méthanisation.flv

56 5.3/ La démarche de projet et les aspects réglementaires  Voir BASE DE DOC ABC méthanisation 

57 AUTRES

58 Lien vers une vidéo ensilage maïs semence mâle: https://www.youtube.com/watch?v=-VuWgX-sZbM Ensilage maïs mâle semence

59 Les activités de l’exploitation agricole… « la ferme » connaissances de base préalable