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« Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa - 2009 - Tous droits réservés Cliquez sur une zone pour.

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1 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Cliquez sur une zone pour faire apparaître les informations correspondantes. Grignon : vers la ferme à énergie positive ?

2 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La ferme de Grignon : La ferme qui positive ! A Grignon, nous cherchons des solutions pour faire de la ferme de Grignon une ferme innovante qui émette moins de gaz à effet de serre et qui consomme moins d'énergie, voire même dans quelques années une ferme qui produira de l'énergie pour la société : une ferme à énergie positive. Revenir à la première page

3 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La ferme de Grignon : Grandes cultures et élevage aux portes de Paris Revenir à la première page

4 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Avant de commencer... Quelques ordres de grandeur... La ferme de Grignon consomme autant d'énergie fossile que 100 habitants et émet autant de gaz à effet de serre que 300 habitants... …mais produit assez d’aliment (céréales, lait et viande) pour nourrir environ 8000 personnes. Revenir à la première page

5 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés L’étable : Combien d’énergie y consomme-t-on ? NRJ : moyen Les animaux étant la plus grande partie de l'année à l'étable, on consomme de l'énergie pour leur apporter leur alimentation. Chaque jour on utilise des équipements pour préparer et distribuer de l'aliment. La traite (machine à traire) et la conservation du lait (tanks réfrigérés) consomment également de l'électricité. Le lisier (les excréments) produit par les vaches est utilisé comme engrais. Sa valeur fertilisante permet d'économiser des engrais et donc de limiter la dépense énergétique associée à leur fabrication. La fosse à lisier La salle de traite L’heure du dîner à l’étable ! Revenir à la première page

6 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés L’étable : Quelle quantité de gaz à effet des serre y émet-on ? Gaz à effet de serre : fort La digestion des vaches leur permet, par un phénomène appelé la rumination, de transformer l’herbe en énergie pour faire du lait et de la viande. Cette rumination est responsable de la production de méthane (CH 4 ) que les vaches rejettent en rotant. C’est le prix à payer pour pouvoir tirer avantage de vastes surfaces d’herbe qui ne peuvent pas, en l'état, nourrir les humains. Les excréments des vaches, appelés « effluents d’élevage », sont conservés avant de pouvoir être utilisés pour fertiliser les champs. Durant le stockage, il se dégage du méthane, phénomène qui s’accentue quand il fait chaud. CH 4 Fosse à lisier Revenir à la première page

7 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés L’étable : Quelles améliorations possibles ? Limiter le nombre de vaches : Si on ne veut pas remettre en cause la production du lait, il faut avoir moins de vaches qui produisent, chacune, plus de lait. C'est la solution adoptée à Grignon. Elle implique de continuer à améliorer le niveau génétique du troupeau et de lui apporter des rations qui permettent d'atteindre ce niveau de production élevé. Limiter la fermentation qui se produit dans l'estomac (le rumen) de la vache en modifiant l’alimentation. Des rations riches en matières premières concentrées et en matières grasses peuvent modifier l'activité des microbes du rumen et limiter la production de méthane. Mettre les vaches au pâturage quand elles ne sont plus traites (2 mois par an) on réduit d'autant les besoins d'énergie nécessaires pour préparer et distribuer l'aliment. La vache se débrouille toute seule pour s'alimenter. CH 4 Revenir à la première page

8 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés L’étable : Quelles autres possibilités explorer ? Introduire dans l'aliment des substances qui réduisent l'activité des microbes qui produisent le méthane. Les huiles essentielles pourraient avoir cet effet. Ce sont des thèmes d'expérimentations qui seront étudiés à Grignon. Produire de l'énergie avec des effluents. A partir de la fermentation des effluents réalisée en vase clos on peut récupérer du méthane que l'on brûle. C’est ce qu’on appelle la biométhanisation. A partir de cette chaleur on peut alimenter des réseaux de chauffage (des logements, des bureaux, une piscine,...) et on peut aussi produire de l'électricité. EDF est prête à la racheter. Cela peut devenir une autre production du troupeau. Des vaches qui produisent le lait et l'électricité pour réchauffer les biberons. Un biométhaniseur Huiles essentielles Revenir à la première page

9 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés L’étable : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Une vache qui produit moins de lait n'est pas obligatoirement la bonne solution. Sur une ferme comme Grignon nous démontrons qu'il est plus intéressant d'avoir des vaches à haut potentiel pour arriver à faire la même quantité de lait; cela permet de réduire l’impact du troupeau sur l’environnement. Dans d’autres fermes, on peut avoir des situation différentes. Dans tous les cas il faut adapter les choix de production à son contexte. Distribuer l'aliment avec une brouette et traire les vaches à la main... La qualité du travail n'est pas quelque chose qu'il faut oublier ! Le métier d'éleveur est déjà un métier qui demande beaucoup de disponibilités. Il n'est pas nécessaire d'en faire un bagne. Revenir à la première page

10 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés *NRJ : Consommations d'énergie *GES : Emissions de Gaz à Effet de Serre NRJ : faible La bergerie : Combien d’énergie y consomme-t-on ? L’alimentation des brebis consomme de l'énergie car chaque jour on utilise des équipements pour préparer et distribuer les aliments. Nos brebis passent une bonne partie de l'année au pâturage. Dans ces conditions il n'y a pas de dépenses d'énergie pour leur apporter leur alimentation. La seule énergie consommée est celle de l'électricité qui parcourt le fil qui les empêche de se sauver (quoique… pas toujours !). Le fumier (les excréments des brebis mélangés à de la paille) est utilisé comme engrais. Sa valeur fertilisante permet d'économiser des engrais et donc de limiter la dépense énergétique associée à leur fabrication Tas de fumier Les brebis au pâturage Le dîner à la bergerie ! Revenir à la première page

11 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés *NRJ : Consommations d'énergie *GES : Emissions de Gaz à Effet de Serre Une brebis, comme une vache, ça rumine ! Cela lui permet de digérer l’herbe et de la transformer en énergie à partir de laquelle elle produit du lait pour alimenter ses agneaux. Les agneaux, après le sevrage, deviennent aussi des ruminants. La digestion des fourrages leur permet de produire de la viande. Plus petite et moins productive, la brebis produit 7 à 8 fois moins de méthane qu’une vache laitière. Nos 450 brebis produisent donc moins que 60 vaches laitières. La bergerie : Quelle quantité de gaz à effet des serre y émet-on ? Gaz à effet de serre : moyen CH 4 Revenir à la première page

12 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La bergerie : Quelles améliorations possibles ? Les solutions bonnes pour réduire la rumination des vaches le sont aussi pour les brebis : mise au pâturage et modification de l’alimentation.mise au pâturagemodification de l’alimentation. D’autre part, un système de distribution plus moderne est plus efficace. Les équipements de la bergerie sont déjà assez anciens. La rénovation du bâtiment permettrait d'avoir des conditions plus efficaces de travail. Revenir à la première page

13 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La bergerie : Quelles autres possibilités explorer ? La biométhanisation (voir la rubrique « innover » qui concerne l’étable).biométhanisation Utiliser la laine des brebis comme matériau d'isolation. Ce serait un excellent moyen de proposer une agriculture positive. On commence par économiser le coût énergétique des matériaux synthétiques qui sont le plus souvent utilisés dans les isolants et en plus on économise de l'énergie pour le chauffage des bâtiments. Ca pourrait être tout à fait intéressant pour les bureaux et logements de la ferme. Le troupeau n'est peut-être pas assez grand pour isoler toutes les chambres des étudiants sur le campus. Un biométhaniseur Laine de brebis Revenir à la première page

14 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La bergerie : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Arrêter de tondre les brebis de peur qu'elles n’aient froid si on diminue le chauffage… Les brebis supportent facilement la température d'une bergerie non chauffée et la tonte est un élément important de leur hygiène. En fait on ne chauffe pas les bâtiments, les brebis et les agneaux supportent très bien la fraîcheur des nuits hivernales. Revenir à la première page

15 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les machines agricoles : Combien d’énergie consomment-t-elles ? NRJ : moyen L'utilisation des tracteurs et autres équipements est à l'origine d'une consommation énergétique importante. Celle-ci correspond non seulement au fioul utilisé dans les tracteurs mais aussi à toute l'énergie qui aura été utilisée pour construire tous ces équipements. C'est un aspect qu'il ne faut pas négliger quand on se pose la question de l'intérêt du remplacement d'un tracteur par un tracteur plus moderne : le coût énergétique du nouveau tracteur va-t-il compenser l’économie réalisée par son utilisation ? Revenir à la première page

16 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les machines agricoles : Combien de gaz à effet de serre émettent-t-elles ? Le fonctionnement des tracteurs émet du CO 2 comme le fait celui d'une voiture. Cette émission est directement liée à la consommation de carburant pour faire tourner le moteur. Même si cette quantité n'est pas négligeable et mérite d'être réduite, elle ne représente qu'une faible part des émissions de gaz à effet de serre d'une ferme comme Grignon. Gaz à effet de serre : faible CO 2 Revenir à la première page

17 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les machines agricoles : Quelles améliorations possibles ? Réduire l’utilisation des machines permet d’économiser les consommations de carburant. C’est ce qu’on appelle les techniques culturales simplifiées (TCS), à l’exemple du non labour. Développer, quand c'est possible, les cultures dites « pérennes » (qui restent dans le sol plusieurs années) permet aussi de réduire l’utilisation des tracteurs. Pour une culture de miscanthus, on ne fait la plantation qu'une fois tous les 15 ans. La luzerne, qui sert à l'alimentation des vaches, est semée pour 3 ans au moins. Suivre très précisément les consommations de carburant sur la ferme permet de repérer les combinaisons tracteur/outil (tel semoir pour tel tracteur par exemple) les plus efficaces. Cela permet aussi aux conducteurs des équipements de se rendre compte de leur consommation et de chercher des façons de les utiliser plus économes. Pourquoi pas un prix du chauffeur le plus éco ? Revenir à la première page

18 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les machines agricoles : Quelles autres possibilités explorer ? On peut imaginer, demain, des tracteurs qui ne consomment pas d'énergie fossile. Les biocarburants, qui sont déjà utilisés par certains agriculteurs, permettent de réduire la consommation d'énergie fossile. Mais la conduite des cultures visant à produire des biocarburants, comme toutes les cultures, « coûte » de l’énergie. Pour que la production de biocarburants soit avantageuse, il faut que ce « coût » soit inférieur à la quantité d’énergie que les biocarburants peuvent donner dans les moteurs des voitures. D’autre part, les surfaces de cultures que l'on consacre à la production de biocarburants le sont parfois à la place de surfaces que l’on aurait vouées à des cultures fournissant des aliments pour les humains. Faut-il mettre son blé dans son assiette ou dans son moteur ? Il faut donc faire des calculs précis, au cas par cas, pour savoir si la production de biocarburants est avantageuse. Il faut aussi envisager que les constructeurs de machines agricoles développent de plus en plus le recyclage des matériaux utilisés pour les fabriquer. Une partie de l'énergie engagée lors de la fabrication des équipements sera alors récupérée au moment de leur départ à la casse. Revenir à la première page

19 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les machines agricoles : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Remplacer un tracteur ancien par un tracteur plus économe peut paraître intéressant si on ne considère que le fioul consommé. Par contre il faut aussi se poser la question de ce que représente toute l'énergie qui a été nécessaire à la construction de ce nouveau tracteur. Il faut faire un calcul précis pour vraiment savoir apprécier l'intérêt global du remplacement d'un équipement. Pour certains travaux, dans certaines exploitations l'usage du cheval peut se justifier. Remplacer les tracteurs par les chevaux... sur une ferme comme celle de Grignon : la taille de l'exploitation rend la chose complètement irréaliste ! En plus, il ne faut pas oublier que les chevaux ça mange. La surface que l'on consacrerait à leur alimentation serait ne serait plus utilisée pour nourrir les humains. C'est exactement la même question que celle que l'on se pose aujourd'hui sur les biocarburants. Revenir à la première page

20 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés NRJ : faible Le coût énergétique de l'application des engrais est abordé sous le poste "machines agricoles". Celui de leur contenu en énergie est traité sous le poste "achats des cultures". Les fertilisants : Combien d’énergie consomment-ils ? Non significatif Revenir à la première page

21 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Gaz à effet de serre : moyen Lors de l'application des engrais, on ne peut éviter une perte d'azote sous forme de N 2 O qui est la résultante de mécanismes très complexes qui se produisent dans les sols. Ces phénomènes, nommés nitrification/dénitrification, augmentent avec la quantité d'engrais apportée. Ils sont largement dépendants des conditions (structure du sol, climat…) dans lesquelles l’engrais est apporté. Les fertilisants : Quelle quantité de gaz à effet de serre émettent-ils ? Le cycle de l’azote Revenir à la première page

22 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Limiter les quantités d'engrais utilisées permet de limiter les émissions de N 2 O (voir les achats d'engrais). Il s'agit en particulier de n'apporter que la quantité d'engrais strictement nécessaire. N'appliquer les engrais qu'à des périodes qui limitent les risques de dénitrification (éviter d'épandre après la pluie par exemple). Essayer de garder sur la ferme un maximum de lisier et de fumier que l’on peut utiliser comme engrais. On pourra ainsi économiser un peu plus de fertilisants chimiques dont la production coûte cher en matière d'énergie. Les fertilisants : Quelles ameliorations possibles ? Revenir à la première page

23 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés On pourra utiliser des formules d'engrais qui limitent certains processus biologiques responsable des émissions de N 2 O. Le recours aux inhibiteurs de nitrification est une solution que nous allons tester à Grignon. On peut aussi utiliser des techniques qui, en fonction du potentiel de rendement et de l'état de la végétation (repéré par la couleur des plantes par exemple), permettent de doser avec précision l'apport de fertilisation. Les avantages de l’utilisation des engrais de ferme (lisier, fumier) avec ou sans compostage ou méthanisation ne sont pas clairement démontrés. Certains les disent plus efficaces (émettant moins de N 2 O) alors que d’autres affirment le contraire. Dès cette année, nous allons tenter de mesurer concrètement ce qu’il en est sur la ferme de Grignon. Les fertilisants : Quelles autres possibilités explorer ? Revenir à la première page

24 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La laiterie : Quel diagnostic énergie et gaz à effet de serre ? NRJ : fort Pour faire des yaourts sur la ferme il faut d'abord conserver le lait après la traite dans des tanks réfrigérés. Il faut ensuite pasteuriser le lait : on va le chauffer puis le refroidir à nouveau pour le conserver. Enfin on va réchauffer le lait pour faire des yaourts (comme à la maison mais en plus grand). On va également utiliser des machines qui marchent à l'électricité pour mettre les yaourts en pots. Les emballages ont par ailleurs consommé de l'énergie pour être fabriqués et livrés à la ferme. Enfin, on conservera les yaourts dans une chambre froide avant de les expédier chez les commerçants dans une camionnette qui consomme du fioul. L'ensemble de la chaîne de production (sur la ferme et chez les fournisseurs) consomme de l'énergie, principalement électrique et émet des gaz à effet de serre (surtout du CO 2 ). Par contre elle produit aussi les meilleurs yaourts de France (plusieurs médailles d'or au salon de l’agriculture) ! Gaz à effet de serre : faible Revenir à la première page

25 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La laiterie : Quelles améliorations possibles ? On peut aujourd'hui appliquer des mesures simples pour économiser l'énergie : des systèmes de fermeture automatiques de chambres froides qui évitent de refroidir les petits oiseaux, des interrupteurs plus nombreux qui évitent de tout allumer en même temps, le passage en 380 volts qui permet de consommer moins d'électricité. Toutes ces améliorations sont en cours sur la ferme. Revenir à la première page

26 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La laiterie : Quelles autres possibilités explorer ? On peut aussi essayer de récupérer la chaleur qui est perdue quand on refroidit le produit pour contribuer à le réchauffer un peu plus tard. Des échangeurs à plaque sont des solutions qui sont aujourd'hui disponibles et dont on pourra équiper la laiterie. Echangeur à plaque Revenir à la première page

27 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La laiterie : Quelles autres possibilités explorer ? Réduire la température de pasteurisation ou le temps durant lequel on l’applique. On aurait alors de risque de ne pas éliminer tous les germes présents dans le lait et de le voir arriver caillé (tourné) dans le bol du petit déjeuner ! Pasteurisation du lait Revenir à la première page

28 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Bureaux et logements : Quel diagnostic énergie et gaz à effet de serre ? NRJ : moyen Comme toute maison, les bureaux Consomment de l’énergie et émettent des gaz à effet de serre (surtout du CO 2 ). C'est d'abord celle de leur chauffage. C'est aussi l'électricité qui alimente tous les équipements dont la machine à café. C'est également celle qu'il a fallu utiliser pour fabriquer tout les équipements (mobilier, ordinateurs,...) et fournitures (papier) que l'on consomme. Gaz à effet de serre : faible Revenir à la première page

29 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Bureaux et logements : Quelles améliorations possibles ? Tout ce qu'on fait chez soi pour limiter les dépenses d'énergie peut aussi être fait au bureau. Ne pas laisser la fenêtre ouverte quand il fait froid, éteindre la lumière en sortant, baisser le chauffage pendant le week-end, recycler le papier, utiliser le tri sélectif des déchets, la liste est longue ! Il n’y a pas de petits gestes quand on est 60 millions à les faire ! Revenir à la première page

30 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Bureaux et logements : Quelles autres possibilités explorer ? On pourra utiliser d'autres sources d'énergie que celles qui consomment de l'énergie fossile. L'installation de panneaux solaires, l'utilisation d'une chaudière à biomatériaux (déchets de bois, miscanthus,...) sont des solutions qui pourront demain être installées sur la ferme. Il faut de l'argent pour investir. Il faut aussi, comme pour les tracteurs, savoir évaluer le coût énergétique de construction de ces nouveaux équipements. Quand le temps sera venu de rénover les bâtiments on n'oubliera pas d'utiliser la laine de nos brebis et le miscanthus pour fabriquer de très efficaces matériaux d'isolation. Panneaux solaires Chaudière à boisIsolation en laine de mouton Revenir à la première page

31 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Bureaux et logements : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Faire pédaler les gens qui travaillent à la ferme pour les réchauffer ou leur demander de travailler avec des moufles… Revenir à la première page

32 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés NRJ* : fort GES* : moyen Achats liés aux cultures : Quel diagnostic énergie et gaz à effet de serre ? NRJ : fort La fabrication d'engrais par l'industrie est très consommatrice d'énergie fossile. C'est particulièrement vrai pour la production des engrais azotés qui se fait à partir de gaz. En plus de la fabrication, il faut compter le transport de ces engrais entre l'usine et la ferme. Ces activités sont aussi à l'origine d'émissions de GES (principalement du CO 2 mais aussi du N 2 O) qui à l'échelle d'une ferme comme Grignon ont un effet significatif. C'est la quantité d'engrais achetés par la ferme qui explique l'impact de ce poste qui est le principal poste de dépense énergétique (bien plus que les tracteurs qui roulent sur la ferme). Gaz à effet de serre : moyen Revenir à la première page

33 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats liés aux cultures : Quelles améliorations possibles ? - Utiliser des plantes moins exigeantes en engrais : Les légumineuses (luzerne, féverole, pois) savent utiliser l'azote de l'air et n'ont donc pas besoin d'un apport extérieur. - Valoriser au mieux les engrais apportés (éviter le gaspillage) en les épandant à la bonne période et avec la bonne dose. Les agriculteurs font pour cela des analyses de sol. - Utiliser au mieux les effluents d'élevage qui ont une valeur fertilisante. On évite le coût énergétique de l'achat des engrais chaque fois que l'on utilise le déchet d'une autre activité. - Utiliser des engrais qui ont réclamé moins d'énergie pour leur fabrication. Des différences existent aujourd'hui entre les différents produits du marché. - Favoriser le recyclage des emballages dans lesquels certains produits sont livrés Luzerne Féverole Epandage du lisier Revenir à la première page

34 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats liés aux cultures : Quelles autres possibilités explorer ? On peut espérer que demain de nouvelles variétés de plantes seront moins exigeantes en matière de fertilisation. Les sélectionneurs végétaux travaillent dans cette voie, en particulier pour le maïs. Les biotechnologies apporteront peut-être des solutions dans les prochaines années. Variétés de blé tendre Revenir à la première page

35 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats liés aux cultures : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Le refus de valoriser les boues des stations d'épuration qui est parfois imposé par certains cahiers des charges, empêche les agriculteurs de réaliser des économies d'engrais et donc de consommer moins d'énergie. Pour autant qu’on soit prudent et qu’on vérifie l’absence de substances indésirables, on a là une solution d’avenir : celle de l’écologie industrielle pour laquelle « tes déchets sont mes ressources ». Revenir à la première page

36 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Les achats d'aliments à l'extérieur de l'exploitation représentent une consommation d'énergie très importante à l'échelle de la ferme. Pour les vaches de Grignon, le haut niveau de production et le choix du système alimentaire justifient d'importants achats à l'extérieur. Leur importance est encore accrue du fait de l'importance du troupeau. Pour les moutons, on est à peu près dans la même situation que pour les bovins. La différence majeure réside dans le fait que la troupe ovine est "relativement" beaucoup plus petite que celle des bovins. Une autre différence réside dans le fait que les besoins des brebis sont beaucoup moins exigeants que ceux des vaches laitières qui, elles, sont tout le temps en lactation (cela demande beaucoup d'aliments). Achats d’aliments d’élevage : Quel diagnostic énergie et gaz à effet de serre ? NRJ : moyen Gaz à effet de serre : faible Schéma de fabrication d’aliments du bétail Revenir à la première page

37 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats d’aliments d’élevage : Quelles améliorations possibles ? En privilégiant les matières premières produites sur l'exploitation on peut réduire en partie les dépenses d'énergie. On réduira principalement les coûts de transports. Mais toutes les ressources nécessaires à l'alimentation du troupeau ne peuvent pas être produites, aujourd'hui, sur l'exploitation. C'est en particulier le cas des sources de matières premières protéiques (tourteaux de graines oléagineuses) nécessaires à l'équilibre des rations. C'est aussi le cas des minéraux (calcium et phosphore) qu'il faut aussi penser à leur apporter quotidiennement. Si un verre de lait contient autant de calcium bon pour les os, c'est parce que la vache en a utilisé beaucoup pour le mettre dans son lait ! Revenir à la première page

38 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats d’aliments d’élevage : Quelles autres possibilités explorer ? On peut imaginer que, demain, les élevages seront "au pied" des usines qui produisent les matières premières (les usines de biocarburants par exemple en France). C'est déjà le cas dans certains pays. Aux Etats-Unis, des étables de vaches laitières sont localisées à proximité des usines de production de jus de fruit en Floride où elles se nourrissent des écorces qu’il reste quand on a pressé les oranges. On fait la même chose à Grignon avec les écorces qui ont été utilisées pour préparer, dans une usine voisine, une délicieuse et fameuse liqueur à l’orange (le Grand Marnier !). Traditionnellement, en France, des élevages de porcs ont été implantés à côté des fromageries car les cochons aiment bien le petit lait qu’il reste quand on a produit du fromage. Revenir à la première page

39 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Achats d’aliments d’élevage : Ce qu’il ne faut pas forcément faire... Certains aliments semblent avoir un coût énergétique élevé. C'est le cas, par exemple, de certains coproduits industriels (pulpes de betterave, tourteaux,...). Leur valorisation par les animaux est cependant fort intéressante. Elle permet aux industries alimentaires de valoriser ces produits qui, sinon, deviendraient des déchets. Cela permet de réduire les coûts de production des aliments de l'homme (le sucre, l'huile,...) et de limiter les effets sur l'environnement des industries. Ici encore, la vision de la question dans son ensemble s’impose ! Tourteau de colza Pulpe de betterave Revenir à la première page

40 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La biométhanisation : En quoi consiste la technique ? NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif Revenir à la première page En l’absence d’oxygène (digestion anaérobie), la matière organique est dégradée partiellement par l’action combinée de plusieurs types de micro-organismes. Une suite de réactions biologiques conduit à la formation de biogaz (composé majoritairement de méthane) et d’un digestat. Le biogaz pourra être valorisé en électricité et en chaleur, le digestat sera épandu comme engrais à la ferme. La méthanisation est un procédé biologique permettant de valoriser des matières organiques en produisant une énergie renouvelable et un digestat utilisé comme fertilisant.

41 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La biométhanisation : Quelle est la solution envisagée à Grignon ? NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif Revenir à la première page 5000 tonnes de lisiers et fumiers de bovins et ovins produits sur l’exploitation 5000 tonnes de cosubstrats collectés régionalement : tontes de pelouses, déchets organiques triés de la grande distribution, eaux industrielles résiduelles riches en matières grasses + Production de m3 de biogaz valorisé en cogénération (moteur de 387 Kwe) pour produire annuellement : MWh d’énergie sous forme d’électricité MWh d’énergie sous forme de chaleur + La transformation produira également tonnes de digestat qui sera valorisé sous forme d’engrais organique

42 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La biométhanisation : Quels sont les impacts ? NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif Revenir à la première page Production d’énergie (sous forme d’électricité ou de chaleur) : > Production de 664 tee/an > Cette production d’énergie équivaut à une économie d’environ 1760 tonnes éq. CO2. Production d’énergie (sous forme d’électricité ou de chaleur) : > Réduction de l’utilisation d’engrais minéraux > Economie d’énergie et d’émissions de gaz à effet de serre d’environ 81 tep et 1300 tonnes éq. CO2 par an. TOTAL : Economies d’énergie : tep/an Réduction des émissions de gaz à effet de serre : tonnes éq. CO2 /an  Valeurs comparables à celles du diagnostic de la ferme de Grignon en 2006  Cela signifie que par l’intégration de cette technique de biométhanisation, la ferme de Grignon deviendra une ferme à énergie positive et neutre en carbone

43 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés La biométhanisation : Quels sont les points à surveiller ? Même si mes perspectives en matières d’impact paraissent prometteuses, le succès d’une opération de biométhanisation dépend d’un certain nombre de facteurs critiques A Grignon, les deux principaux facteurs clés de succès sont:  Les garanties de régularité des apports de cosubstrats par des partenaires extérieurs  > Les possibilités de valorisation de la chaleur, en particulier en période estivale alors que les besoins en chauffage sont minimes. Le montant de l’investissement nécessaire rend également critique la possibilité de pouvoir bénéficier de subventions qui réduiront d’autant les fais financiers à supporter durant la phase de fonctionnement. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

44 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Solaire photovoltaïque : En quoi consiste la technique ? L’agriculture est, de loin et depuis longtemps, la plus importante et la plus ancienne technologie de transformation de l’énergie solaire. Pour autant elle ne permet, en dépit de tous les progrès qui ont été réalisés depuis son « invention » de ne valoriser qu’une partie du rayonnement solaire qui atteint la surface de la terre. Ainsi, alors que la quantité d’énergie que représente le rayonnement solaire intercepté sur1 ha en Ile-de-France équivaut à environ à tep, la quantité d’énergie « récoltable » sous forme de miscanthus (voir cultures énergétiques) ne représente que 5 à 6 tep. Manifestement, il existe une réserve d’énergie renouvelable considérable. La technologie des cellules photovoltaïques permet de transformer le rayonnement solaire en électricité. Assemblés en panneaux solaires, elles sont à la base des solutions qui peuvent être mises en œuvre au niveau des exploitations agricoles. L’énergie électrique produite ne pouvant être stockées, la solution actuelle consiste à la restituer au réseau au fur et à mesure de sa production. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

45 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Solaire photovoltaïque : Quelle est la solution envisagée à Grignon ? La solution envisagée à Grignon consisterait à valoriser une partie de l’importante surface de toitures disponibles sur la ferme. L’ensemble des bâtiments représente une surface totale m 2. Tous n’ont pas la possibilité d’être équipés de panneaux solaires. Il est raisonnable d’envisager que m2 au moins puissent être consacrés à leur installation. En fonction de l’ensoleillement de la zone, de la disposition des panneaux solaires et de la technologie utilisée on peut espérer récupérer aux alentours de 100 KWh par m 2 de panneau solaire et par an dans la région de Grignon. Revenir à la première page Une installation de m 2 permettra donc de produire environ 120 MWh/an NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

46 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Solaire photovoltaïque : Quels sont les impacts ? Revenir à la première page Les impacts de l’installation de panneaux solaires à Grignon sont à considérer sous l’angle de la production d’énergie. Les 120 MWh d’énergie électrique récupérés sont faibles en comparaison de ceux produits par la solution de biométhanisation ou par l’implantation de cultures énergétiques. Par contre ils présentent l’immense avantage de ne mobiliser aucune ressources et de ne produire aucun effet défavorable à partir du moment où les panneaux solaires sont installés et opérationnels > La production d’énergie solaire ne consomme pas de surface et de ne remet pas en cause la vocation nourricière de l’exploitation agricole. > La production d’énergie solaire ne pose aucun problème d’approvisionnement en intrants. On peut faire l’hypothèse raisonnable que le soleil continuera à briller au dessus de la ferme de Grignon et que le risque de rupture du contrat d’approvisionnement est limité... NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

47 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Solaire photovoltaïque : Quels sont les points à surveiller ? Le choix de la technologie et de l’implantation des panneaux solaires semble être un point sensible de la mise en œuvre d’une solution photovoltaïque. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

48 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Cultures énergétiques : En quoi consiste la technique ? Les cultures énergétiques sont des productions végétales que l’exploitation met en place dans l’objectif principale de production d’énergie. Ce sont dont des cultures qui, ai même titre que d’autres cultures, vont rentrer dans la rotation de l’exploitation, vont y mobiliser des surfaces, y consommer des ressources (travail, intrants, équipements agricoles, etc.) et y seront récoltées pour être valorisées dans une filière de production d’énergie (carburant, combustible) Les cultures énergétiques peuvent se distinguer selon deux critères: > La durée de leur présence dans l’assolement permet de distinguer les cultures annuelles (mises en place chaque année) des cultures pluriannuelles (en place plusieurs années après sa mise en place).  La fraction de la plante qui est valorisée pour produire de l’énergie permet de distinguer les cultures. On distinguera celles dont l’énergie est obtenue à partir de sucres de la plante (betterave, canne à sucre, blé ou maïs), de celles dont l’énergie est obtenue à partir de l’huile (palme, soja, colza, tournesol) de celles dont l’énergie est obtenue à partir de la fraction cellulosique (taillis d’arbustes, switchgrass, miscanthus, etc.)  Les filières de valorisation énergétique sont très diversifiées. Elles dépendent de la nature et de la fraction valorisée et de la stratégie de l’agriculteur.  Les filières courtes correspondent à des solutions dans lesquelles les agriculteurs valorisent chez eux (ou dans un environnement immédiat) l’énergie récupérée des cultures mises en place.  Les filières industrielles correspondent à des solutions dans lesquelles l’énergie est mise en marché en sortie d’une processus de transformation qui peut être complexe et qui est mis en œuvre à une céhelle qui reste hors de portée de l’exploitation agricole. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

49 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Cultures énergétiques : Quelle est la solution envisagée à Grignon ? La solution envisagée à Grignon est la mise en place de cultures cellulosiques. En 2008 et à tire d’essai, 3 ha de bonnes terres (le plateau) ont été consacrés à cultures de miscanthus (herbe à éléphant) et de panic érigé (switchgrass). Il n’est pas encore possible de tirer beaucoup d’enseignements de cette première initiative. Les études réalisées en 2008 montrent que, dans un contexte de prix de l’énergie « élevé » (+ de 100$/baril)., et face à un prix du blé « moyen (150 à 170 €/tonne), la production de miscanthus s’avère compétitive et peut facilement se voir consacrée une surface assez importante (plus de 50 ha) sur les 550 ha de l’exploitation. C’est à cette échelle qu’il est intéressant d’en mesurer les impacts pour une exploitation comme celle de Grignon. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

50 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Cultures énergétiques : Quels sont les impacts ? Les impacts du développement de cultures énergétiques ont pu être estimés. Sur la base de la mise en place de 70 ha de miscanthus, le bilan énergétique de l’exploitation agricole redevient positif. La valorisation énergétique de la production de miscanthus en régime de croisière (au–delà des premières années de développement de la plante) représente l’équivalent de 350 tep. Si on y ajoute les économies d’énergie réalisées au stade de la production (la culture de miscanthus est beaucoup moins exigeante que les cultures de blé, d’orge, de maïs ou de colza auxquelles elle se substitue) on dépasse es 400 tep consommées actuellement consommées par l’exploitation. Ces 350 tep valorisées sous forme de combustible en substitution du fioul induisent une réduction des émissions de gaz à effet de serre d’environ tonnes éq. CO2. Cela représente une diminution d’environ 50% du pouvoir de réchauffement global de l’exploitation agricole. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

51 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Cultures énergétiques : Quels sont les points à surveiller ? Le développement du miscanthus n’en est encore qu’à ses début en France. Par contre son développement est déjà assez significatif dans certains poayx (Royaume-Uni, Suisse, etc.). De l’observation de ces premières expériences, il ressort quelques facteurs clés de succès. > L’implantation de la culture est un aspect assez particulièrement sensible. D’une bonne implantation dépend largement l’efficacité de la production durant toute la période de culture (15 à 20 ans). Cela justifie de consacrer une attention particulière à cette étape et de ne pas hésiter à compléter, la deuxième année, les échecs partiels d’une première implantation.  > La question de la valorisation est l’autre point clé de la réussite d’une production de miscanthus. Dans l’optique, la plus fréquente, d’une valorisation énergétique en tant que biocombustible en substitution d’une énergie fossile, ce sont surtout les questions de logistique du produit récolté qui prennent de l’importance. Peu dense en l’état, la matière première mobilise d’importants volumes de stockage et ne peut pas être déplacée sur de longues distances. Revenir à la première page NRJ : production d’énergie ! Gaz à effet de serre : non significatif

52 « Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? » M. Barral, O. Lapierre - AgroParisTech/Céréopa Tous droits réservés Grignon : Vers la ferme à énergie positive ? Conception : Olivier Lapierre, Marion Barral. AgroParisTech/Céréopa, en partenariat avec l’Ademe. Graphisme et illustrations : Marion Barral


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