Grignon Energie Positive : une idée et une rencontre Un programme de recherche appliquée dans une opération à dimensions multiples

Grignon Energie Positive : une idée et une rencontre (disponibilité et compétences) De icata (initiative et amorçage) Grignon Energie Positive : une idée et une rencontre Grignon : un pôle de référence pour l’agriculture, un potentiel à faire évoluer L’énergie un enjeu d’innovations (maisons à énergie positive) Une idée Une rencontre Grignon Energie positive Créer un centre de référence sur la thématique « Agriculture / Énergie / Effet de serre »

Les partenaires ponctuels Membres fondateurs Sont en nombre restreint (5) S’engagent sur le moyen terme (3 ans min) Abondent au budget à hauteur de 40 K€HT/an Participent aux comités de pilotage annuels Nomment un correspondant du projet en interne Ont accès au budget du projet Orientent le projet Ont accès aux résultats des travaux réalisés Ont un accès privilégié à la Ferme de Grignon pour y réaliser des visites Bénéficient d’un accès privilégié à la Formation continue Les partenaires ponctuels Sont en nombre illimité S’engagent sur le court terme pour soutenir une action spécifique Abondent au budget de manière plus légère Nomment un correspondant du projet en interne Ont accès au budget relatif à l’action spécifique qu’ils soutiennent Orientent l’action spécifique qu’ils soutiennent Ont accès aux résultats relatifs à l’action spécifique qu’ils soutiennent

Planning global Etc…

L’axe 1 : L’enjeu scientifique et technique

Rappels : La ferme de Grignon Une ferme de polyculture-élevage : cultures, bovins lait et ovins viande « De la fourche à la fourchette » : Un atelier de production de yaourts et une boutique de vente directe L’accueil du public (10000 visiteurs/an dont 4000 scolaires)

Rappels : La ferme de Grignon ELEVAGE Bovins lait et ovins viande 120 vaches laitières (1 100 000 litres de quota) 450 brebis Créée en 1848 CULTURES 560 hectares sur trois sites (Grignon, Bois-d’Arcy et Palaiseau) Céréales : 232 ha Maïs : 139 ha Colza : 34 ha Cultures fourragères : 109 ha LAITERIE 500 000 litres de lait transformés (yaourts, lait en bouteille et fromage)

Axe 1 : Expérimenter et démontrer Concevoir un système PV/PA/transformation rentable dont les performances « Energie » et « GES » sont améliorées (sans dégrader ou en améliorant les autres composantes environnementales) L’implémenter sur Grignon Suivre les performances Expérimenter des solutions techniques partielles innovantes Partenariats multiples dont INRA

Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs 1 Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs

Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs 1 Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs

Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs 1 Prédéveloppement : Diagnostic sur les postes critiques majeurs

Identification des « possibles » La démarche Prédéveloppement : Vers l’identification de bonnes pratiques Utilisation du modèle PerfAgro® 1 Identification des « possibles »

Perf’Agro® fait le lien entre les ateliers schématisés sur la figure suivante :

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii 3 Principe et résultats de PerfAgro => scenarii PerfAgro optimise (optimisation linéaire) le système afin de réduire ses consommations énergétiques, sous contrainte économique. Optimisation sur la performance économique = la marge globale du système Vente {produits des ateliers animaux + cultures de vente + autres recettes + Aides PAC couplées* et aides spécifiques aux cultures} - Achats {Charges pour les cultures + achats d’aliments + frais vétérinaires + frais de main d’œuvre + coûts de stockage/transformation/distribution des aliments} = MARGE GLOBALE DU SYSTEME Définition d’une contrainte de marge minimale pour l’optimisation énergétique Optimisation sur la performance énergétique Consommations énergétiques {production de l’ensemble des cultures réalisées sur l’exploitation + récolte des fourrages + transformation, stockage et distribution de la ration alimentaire + gestion des effluents + apport d’engrais minéraux + production des aliments achetés} – Economies d’énergies fossiles réalisées (HVP) CONSOMMATION ENERGETIQUE DU SCENARIO * Rq : seule la partie fixe des aides PAC a été prise en compte

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii 3 Principe et résultats de PerfAgro => scenarii Périmètre Rq : les émissions de CH4 d’origine entérique sont évaluées a posteriori (équation de D. Sauvant et S. Giger)

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii 3 Principe et résultats de PerfAgro => scenarii Contraintes (évolutives) fixées dans PerfAgro (1/2) Au niveau zootechnique : besoins nutritionnels des animaux. caractéristiques nutritionnelles des aliments potentiel génétique des animaux. frais d’élevage accès à certains aliments suivant les périodes Contraintes (évolutives) Au niveau agronomique : rendements : par type de sol et culture co-produits éventuels et leur rendement besoins azotés des cultures fertilisation organique contraintes sur les surfaces précédents culturaux et temps de retour itinéraires techniques par culture Résultats

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii 3 Principe et résultats de PerfAgro => scenarii Contraintes (évolutives) fixées dans PerfAgro (2/2) Au niveau économique : charges de production coût de la main d’œuvre frais d’élevage coût d’achat, de stockage/distribution des aliments frais de recours à des prestataires extérieurs Frais de culture : achat de semences et intrants, coûts d’implantation et de récolte prix de vente des cultures prix de vente des animaux et du lait Aides PAC (hors DPU) Contraintes (évolutives) Au niveau structurel : surfaces potentiel des sols possibilité de cultiver ou non certaines cultures quota laitier nombre de places en bâtiment possibilités de stockage équipement Type d’effluents par catégorie d’animaux Résultats

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii 3 Principe et résultats de PerfAgro => scenarii Sorties Contraintes (évolutives) Consommations d’énergies fossiles Émissions de gaz à effet de serre Marge économique Assolement Main d’oeuvre Ration animale par stade physiologique Autonomie alimentaire (MAT et UFL) Vente des productions végétales Quantité d’huile de colza issue du pressage à la ferme Part des postes d’impact dans les bilans NRJ et EDS Résultats

Principe et résultats de PerfAgro => scenarii Facteurs testés Techniques Culturales simplifiées (TCS) Implantation de nouvelles cultures et évolution de la ration animale 2.1. pâturage génisses & vaches taries 2.2 luzerne sur le Plateau + foin de céréales à Grignon 2.3 ensilage céréales ou mélange légumineuses / céréales 2.4 avoine + triticale + tournesol à Grignon Substitution du fioul carburant Huile végétale pure : machines agricoles (tracteurs, moissonneuse batteuse) + chaudière Evolution des pratiques de fertilisation et de gestion des effluents Poursuite de la valorisation du lisier et fumier Poursuite du recours aux engrais minéraux : ammonitrates, solutions azotées Production de compost Recours à un inhibiteur de nitrification

Prédéveloppement : Vers l’identification de bonnes pratiques La démarche Prédéveloppement : Vers l’identification de bonnes pratiques 1 Identification des « possibles » 2 3 Définition des contraintes du système 4 Calcul des bilans Énergie et Effet de serre (partiels) pour chaque « possible » Optimisation du système selon 2 fonctions : Économique puis Énergie Modifications de l’assolement Huiles végétales pures (HVP) Techniques Culturales Simplifiées (TCS) Engrais inhibiteurs de nitrification

Bilans Économique, Énergie et Effet de serre – Situation de départ = base 100 Scénario 2 : Hausse de la marge de 21% par rapport à la situation de départ Baisse des consommations énergétiques de 40% Baisse des émissions de gaz à effet de serre de 21% Scénario 3 : maintien d’une marge identique à la situation de départ Baisse des consommations énergétiques de 56% Baisse des émissions de gaz à effet de serre de 31% Scénario 4 : Baisse de la marge de 24% Baisse des consommations énergétiques de 65% Baisse des émissions de gaz à effet de serre de 35% Les scénarii 1, 2 et 3 restent acceptables en regard du cadre de contraintes du système Départ  Sim 7 (max éco)  Scénario 1 Scénario 2 Sim 8 (max éco - 6%)  Scénario 3 Sim 9 (max éco - 23%)  Scénario 4 Sim 10 (max éco - 41%) 

Implémentations : transformations effectives en année 1 Augmentation surfaces en pâture Augmentation surfaces en luzerne Simplification du travail du sol Substitution maïs-grain / tourteau de colza dans l’alimentation

Suivi des performances… attention aux « effets année » - 25% - 23%

Suivi des performances : évolution des consommations énergétiques

Suivi des flux

Suivi des flux : approche analytique

Suivi des flux

Suivi des flux

Suivi des flux

Suivi des émissions GES (N20) Enjeux : N2O sols = 26 % PRG de la ferme, énormes incertitudes sur les facteurs d'émissions Principe : Prélèvements aux champs dans chambres Analyses en laboratoire par chromatographie en phase gazeuse Prélèvement Analyse CPG 5 cultures : (blé orge maïs colza luzerne) = 2 700 analyses / an Collaboration INRA EGC et financement CS AgroParisTech

Autres éléments de suivi Energie : mesures Fermentation entérique : mesures prévues Biodiversité : conventions à l’étude avec CR IdF (végétal) et LPO

Autres axes d’évolution sur le système ferme Méthanisation des déjections Economies d’électricité sur la transformation laitière (centrale à eau glacée) Modification matériel (ramassage menue paille) Faisabilité technico-économique des cultures énergétiques à bas niveau d’intrants Elargissement du périmètre : réflexion sur l’alimentation énergétique du campus

Bases de dimensionnement de la méthanisation Approvisionnement Digestion mésophile Process (TSH= 30 à 40 jrs) Cogénération / Valorisation électrique et thermique Préparation Désemballeur / Broyage des déchets solides Pré-traitement / Hygiénisation Epuration (élim. H20 et H2S) et stockage du biogaz Prod. Méthane 1 400 000 m3 Cogénération 550 kWé et 600 kWth Rdt électr: 40% Rdt therm: 43% Heures de fonct.= 7500h/an EDF Tarif de rachat à 133 €/MWhé Digesteur à 37°C 20 000 t/an V = 3000 m3 Agitateur central (TSH= 30 à 40 jrs) Biodéchets SITA IdF 15 000 t/an Désemballeur Hygié-niseur 70°C pdt 1h Lisier Ferme 5 000 t/an 450 kWth diponibles pour la ferme  séchage fourrages + réseau de chaleur ? 260 kWth circuit eau Epandage digestat brut 16 000 T

Valorisation thermique Chaleur disponible = 250 MWh/mois Réseau de chaleur Chaleur disponible = 250 MWh/mois

L’axe 2 : informer et former

Site internet Site web : en cours de remaniement Partie informative et théorique sur l’interface agriculture / environnement Partie consacrée à GE+ Site français / anglais

Veille documentaire Base : Statistiques de fréquentation : 1000 titres 1800 auteurs Statistiques de fréquentation : Suivi depuis février 1200 visites 5 visiteurs / jour  Vers un centre de documentation de référence sur les questions énergie et effet de serre en agriculture

Outils d’information divers Brochure pour le salon de l’agriculture  en support de la plaquette Brochure sur les avantages de la récupération de la menue paille pour innovagri

Rencontres de l’agriculture positive Le 28 octobre 2008 à Grignon, sur « les voies de la performance énergétique » Haut patronage du Ministre de l’Agriculture Présidées par Bernard Layre Intervenants : partenaires de Grignon Energie Positive Public : cadres et techniciens de l’agriculture, l’agrofourniture, voire l’agro-alimentaire Vocation de transmission aux professionnels agricoles & transposer l’expérience de Grignon

Former Module d’approfondissement 1A Agriculture, énergie, effet de serre Cas de Grignon, étude PerfAgro Réseau des exploitations de l’enseignement agricole d’IDF Actions d’éducation au développement durable GE+ = bon support pédagogique pour futurs ingénieurs Méthodes de gestion GE+ à développer dans les lycées agricoles

L’axe 3 : L’enjeu éducatif

L’axe 3 GE+ L’enjeu éducatif Une approche transdisciplinaire : alimentation - santé - agriculture - environnement Des outils : Un site internet éducatif (SIA 2009) Un jeu éducatif en 3 versions : jeu de plateau, jeu d’équipe et bientôt jeu multimédia Une expo-jeu itinérante (Juin 2009)

Le jeu « bien dans mon assiette, bien sur ma planète ! » Principe : Evaluer les caractéristiques nutritionnelles et les émissions de gaz à effet de serre d’un repas Testé auprès de plus de 500 jeunes de 8 à 16 ans Disponible en français et en anglais en jeu de plateau, jeu d’équipe et bientôt jeu multimédia

Le jeu « bien dans mon assiette, bien sur ma planète ! » (suite) Salon international de l’agriculture – Stand AgroParisTech – Mars 2008 Salon de l’agriculture – Stand région Ile de France – Mars 2008 Journées portes ouvertes Terrena Poitou – Mai 2008 Keston Primary School – South East London – Juin 2008

Le jeu « bien dans mon assiette, bien sur ma planète ! » (suite) Prochaines étapes : Réalisation d’un dossier pédagogique d’accompagnement Attente d’un devis pour la réalisation du jeu sous forme de mallette pédagogique Partenaires potentiels ayant manifesté un intérêt Fondation Alcoa

Le site internet éducatif Mars 2009 - En partenariat avec Ministère de l’agriculture et de la pêche Le site internet éducatif Mars 2009 - En partenariat avec Le spécialiste du multimédia éducatif Accueil Blog évènementiel Opérations en cours et à venir Billets d’humeur (enseignants-chercheurs d’AgroParisTech, ferme de Grignon, ministère de l’agriculture, partenaires, etc.) En direct de la ferme Actualités de la ferme Webcams (dans l’étable, la bergerie, la laiterie…) Espace enfants Dessins animés Vinz et Lou Jeux Coin exposés (ressources téléchargeables) Vidéos Documentaires scientifiques (animés par les « professeurs + » Espace pédagogique Propositions d’ateliers Fiches info Initiatives de terrain : reportages, témoignages, cas d’école… Pour aller plus loin Dico Aide

Le site internet éducatif (suite)

Les « professeurs + », personnages animateurs du site Le Pr. Labioche Le Pr. Schmilblick Le Pr. Pluvielle Le Pr. Marotte Et tous ceux qui voudront participer ! Le Pr. Lazoute Le Pr. Verdure

L’expo-jeu itinérante > Juin 2009 Parcours interactif et ludique sur les enjeux agriculture, alimentation, énergie et effet de serre Public-cible : écoles et familles Lieux d’exposition : ferme de Grignon, partenaires GE+, lycées agricoles, écoles, restaurants d’entreprise, centres commerciaux, etc. Partenaires : La coopérative agricole Terrena Et peut-être, pour la réalisation de l’exposition…

L’expo-jeu itinérante (suite) Six modules thématiques :

L’expo-jeu itinérante (suite) Quelques vedettes animeront l’exposition via des animations et vidéos… Edgard Pisani Mac Lesggy Gérard Klein Hubert Reeves

CONCLUSION Les atouts en termes de recherche Un dispositif complexe en vraie grandeur « manipulable » En premier lieu Production d’outils, monitoring, démonstration En second lieu production de connaissances, en articulation avec INRA Recherche en PPP Lien recherche / diffusion des connaissances

Quantités recherchées Echelle 1 pour méthanisation Base : 2 scenarii avec au max 20% huiles usagées L+F (t/an) Total co-subtrats (t/an) Total Huiles usagées (t/an) Autres co-subtrats (t/an) Scénario 1 (70/30) 4 800 2 000 6 800 Hyp. haute (20%) : 1 370 630 Hyp. basse (10%) : 630 1 370 Scénario 2 (80/20) 1 200 6 000 Hyp. haute (20%) : 1 200 Hyp. Basse (10%) : 600 600 Recherche de co-substrats faite avec les 2 hyp. hautes : Huiles usagées : 1 370 t/an Autres (épluchures restauration collective, tontes de pelouse et cultures énergétiques du 91 ou autoproduites) : 1 370 t/an

Les haies bocagère : une source à explorer Caractéristiques: - Techniques culturales recépage/15ans + broyage en copeaux - 1km haies=3t de MS/an soit 10 MAP/km/an soit 1000litres EQF/km/an (source: chambre agri de l’Orne) Coût de plantation d’un hectare Plusieurs essences: Réf Châtaignier, érable, charme, aulne, robinier Accompagnement  chêne, hêtre, alisier, cormier Coût de plantation= 3000 €/km soit 5000€ dans 15 ans Coût du broyage en plaquette livrée =18 €/MAP Soit un coût actualisé de 513 €/km  soit 0,51 €/EQF= prix du fioul en 2007

Les haies bocagère: un bonus? Atouts Énergie au même prix que le fioul Pas de compétition d’usage Améliore la biodiversité (effet auxiliaire) Structure le paysage, brise-vent Activité hivernale Contraintes Investissement à « très très long terme »

Activités de communication et de formation du projet Mise en place d’une lettre d’informations GE+ Développement d’un centre de ressources documentaires Etudes de faisabilité d’un « circuit de l’énergie » pédagogique sur la ferme Démarrage d’études au-delà de Grignon Mise en place d’un module de formation initiale

Conclusion 1 Un esprit économie x énergie et GES, avec veille sur autres composantes environnementales Une volonté de partenariat et d’ouverture vers des acteurs économiques L’élaboration progressive d’un corpus de références et de méthodes pour le type de transformation visé

« Opportunités métier du secteur » Conclusion 2 « Opportunités métier du secteur » Le diagnostic énergétique et GES en agriculture et l’identification des voies de progrès Le gisement des « petites » unités de transformation (HVP, méthanisation, réseaux de chaleur…) Le domaine de l’aménagement paysager en relation avec l’énergie L’élaboration des plans de DD régionaux …