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Chauffage des serres et valorisation énergétique de la biomasse
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Biomasse Types de biomasse valorisables Les cultures énergétiques dédiées Les combustibles bois: une source d ’énergie pour les serres Les combustibles issus des céréales Les biocarburants et leurs co-produits La méthanisation Serre fermée, semi fermée et capteur d ’énergie avec stockage d ’énergie en aquifère Les écrans thermiques Intégration de température Serre basse énergie Conclusion
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La biomasse: Combustibles bois Cultures énergétiques dédiées
Déchets et co-produits
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Les types de biomasse valorisables
Combustibles biomasse Combustion Méthanisation Gazéification
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Les cultures énergétiques dédiées
Évaluation approximative de la surface nécessaire pour chauffer un hectare de serres. Étude: Taillis à Très Courte Rotation de Saule Pour chauffer 1ha de serres: - 51 ha de TTCR -32 ha TTCR irriguées Plantation plants/ha Taillis tous les 3 ans Broyage en plaquettes
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Les combustibles bois: une source d ’énergie pour les serres
Le pouvoir énergétique des combustibles bois est fortement lié à leur humidité. (de kWh/kg pour un taux d ’humidité de 0% à kWh/kg %) Émissions lors de la combustion limités L ’installation d ’une chaudière à bois Coûts d ’installation > au gaz. Coûts de maintenance et de surveillance > chaudière à fioul. Gestion des cendres et ramonage. Approvisionnement en combustibles Volume stockage; qualité; énergie secondaire (fossile)
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Les combustibles issus des céréales
Types: pailles et grains Inconvénients: - production de mâchefer - corrosion de la chaudière Espèces: blé, triticale, riz, orge, maïs
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Les biocarburants et leurs co-produits:
Graines de colza/tournesol Nettoyage/séchage/décorticage Pressage Tourteaux fermiers Huile Végétale non purifiée Filtration Rendement énergétique: environ 20 MWh/ha Huile Végétale Pure
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Pré-traitement Tri/broyage
La méthanisation: possibilités d ’utilisation du biogaz pour les serres chauffées Stockage Pré-traitement Tri/broyage Refus Mélange Méthanisation Utilisations biogaz Digestat Solide Liquide - Stations d ’épuration - Engrais liquides Compostage
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Serre fermée, semi fermée, serre capteur d ’énergie avec stockage
Principe: Stocker et utiliser l ’excédent d ’énergie solaire captée par la serre grâce à un stockage d ’énergie thermique en aquifère pour alimenter un système de climatisation réversible. Stockage de l ’énergie: en aquifère à 20-25°C Chauffage de la serre: besoin d ’un complément en hiver (pompe à chaleur) Intérêt agronomique: * gain de rendement de 15 à 20% * augmentation du taux de CO2 * diminution des traitements phytosanitaires * meilleure maîtrise des températures Économie d ’énergie: de 30 à 80 %
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Les écrans thermiques Principe: réduire les pertes thermiques (surtout la nuit) limitation des échanges convectifs et radiatifs Les toiles d ’écran: - non métallisées: réduisent les pertes de 35 à 40 % - alluminisées: améliorent l ’isolation thermique de 10 à 50 %
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Intégration de température
Principe: capacité des cultures à tolérer des déviations de températures instantanées profiter de l ’énergie solaire « gratuite » lors des journées ensoleillées et de compenser le surplus par des températures de nuit plus faibles.
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Intégration et prévisions météorologiques
Économie d ’énergie Objectifs et résultats
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Stockage thermique en aquifère appliqué à la climatisation réversible de serres maraîchères
Quels sont les résultats attendus? Fourchettes des: > besoins thermiques > débits et températures Besoins et possibilités A voir au cas par cas, en fonction: . Besoins thermiques de la serre . Contexte hydrogéologique Pas de zone exclue d ’avance: . Présence ou non d ’aquifère . Aquifère favorable ou non peut être variable à quelques km Comment savoir sur un site donné? Connaissance de la nappe > étude à dimensionner > contexte géologique > écoulement naturel de la nappe > paramètres hydrodynamiques
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Simple dans le principe mais des questions!
Éléments à connaître pour implanter les forages? Débit en pompage et réinjection? État d ’équilibre dans les puits chaud et froid, et en combien de temps? Risques d ’évolution des performances dans le temps? Contraintes réglementaires?
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Des exemples où ça marche
Canada: serre expérimentale à Ontario, Sussex Hospital. Hollande: (pays où cette technologie est la plus implantée en Europe) début 2005: 400 projets réalisés (bureaux, hôpitaux, centres commerciaux, serres (une douzaine d ’installations). Suède: plusieurs dizaines d ’expériences à grande échelle (chauffage et climatisation de centres commerciaux). Allemagne et Belgique: marché en développement, installation expérimentale Turquie: supermarché et hôpital en fonctionnement serre expérimentale en cours d ’étude
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Quelques ordres de grandeur:
Hollande: serre de plantes en pots à Huissen * 2650 m² équipés d ’échangeurs * 2 forages de 100m de profondeur * séparés de 100m * aquifère sableux de 30m d ’épaisseur * écoulement de la nappe de m/an * débit pompé et réinjecté de 100 m³/h * températures visées à terme: 9°C (puits froid) 23°C (puits chaud)
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Pour une serre basse énergie
Capter l ’énergie: Orientation solaire de la serre Pente du matériau de couverture Structure de la serre Stocker l ’énergie: l ’eau; la masse; les produits caloporteurs Limiter les perte d ’énergie: Bien implanter la serre Intensifier la conduite avec écran thermique Préchauffer l ’air entrant Gérer séparément la déshumidification et le climat Optimiser l ’apport d ’énergie Intégrer les contraintes climatiques d ’été Optimiser l ’occupation de la serre
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Conclusion
