Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz

Présentation au sujet: "Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz"— Transcription de la présentation:

1 Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz
LA METHANISATION TERRITORIALE L'Émergence d'un projet multi-acteurs dans le Gâtinais Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz

2 1. Qu'est-ce que la méthanisation ?
Un processus biologique Cx Hx Ox Nx Sx+H2O CH4+CO2+N2+H2S+H2O + résidus de biomasse bactéries anaérobies biomasse biogaz digestat 1 m3 de biogaz 60% CH4 35% CO2 5% N2, H2S, H2O

3 Les étapes de la méthanisation
Puissance des projets agricoles: de 100 à 800 kWe Déchets: à t/an Électricité produite: à kWh Chaleur produite: à kWh Digestat: à t/an Coût: à € Prix achat électricité: 11 à 14 ct€/kWh Durée étude: 2 à 3 ans

4 L'apport de substrat Des déchets comme source d'énergie

5 Des déchets comme source d’énergie

6 Le digesteur

7 La valorisation du digestat par l'épandage agricole

8 (valorisation la plus courante)
La valorisation du biogaz Électricité et chaleur par la cogénération (valorisation la plus courante) Autres possibilités… Eau chaude Air chaud (séchage) Gaz carburant Gaz naturel

9 La valorisation du biogaz
Le principe de cogénération Le Biogaz contient % méthane 1 m3 de méthane = 9,94 kWh Rendement moteur : 75 – 85 % Rendement électrique: 25 – 40% Rendement thermique : 45 – 60 % 900 kWh électrique 20 m3 de lisier/an 500 m3 de biogaz Énergie produite: 2600 kWh 1200 kWh thermique

10 La valorisation du biogaz : enjeu de la valorisation de la chaleur
Plus la chaleur est valorisée… … plus le prix de rachat de l'électricité augmente Comment valoriser la chaleur au maximum ? - le digesteur : 13 à 35 % de la chaleur auto consommée - chauffage des maisons - chauffage des bâtiments d'élevage - production d'eau chaude - chauffage serre ou industriel - chauffage collectivité, piscine… - séchage (digestat, bois, récoltes…)  à proximité du site de production Mais comment valoriser la chaleur l'été ?

11 2. La méthanisation : un projet multi-acteurs
Les acteurs mobilisables Apporteurs de matières organique : agriculteurs, collectivités, industriels..; Utilisateurs de chaleur et d'électricité : EDF, particuliers, collectivités, agriculteurs, industriels Utilisateurs du digestat : agriculteurs  Différentes formes d'organisation possibles

12 Unité de méthanisation Sur Exploitation
Fournisseurs de produits méthanogènes Exploitation Collectivité Industriel Exemples de déchets Fumier Lisier Cultures Boue de station Tonte de pelouse Déchets agro-alimentaires Unité de méthanisation Sur Exploitation Produits de la méthanisation chaleur digestat électricité Valorisation des produits Exploitation Collectivité Industriel EDF

13 Unité de méthanisation industrielle
Fournisseurs de produits méthanogènes Exploitation Collectivité Industriel Exemples de déchets Fumier Lisier Cultures Boue de station Tonte de pelouse Déchets agro-alimentaires Unité de méthanisation industrielle Produits de la méthanisation chaleur digestat électricité Valorisation des produits Exploitation Collectivité Industriel EDF

14 Unité de méthanisation territoriale
Organisation gâtinais biogaz SAS Fournisseurs de produits méthanogènes Exploitation Collectivité Industriel Industriel Exemples de déchets Fumier Lisier Cultures Boue de station Tonte de pelouse Déchets agro-alimentaires Unité de méthanisation territoriale Produits de la méthanisation chaleur digestat électricité Valorisation des produits Exploitation Collectivité Industriel EDF

15 Émergence d'un projet multiacteurs dans le Gâtinais : Gâtinais Biogaz
Historique du projet 2005 : formation CA45 : réalisation de prédiagnostic individuel Novembre 2007 : rapprochement entre éleveurs Mai 2008 : constitution de l'association Gâtinais Biogaz Juillet 2008 : contacts avec les collectivités locales (SIVOM) Octobre 2008 : réservation d'une parcelle par le SIVOM + soutien financier des communes pour étude Novembre 2008 : visite de projets / agriculteurs + élus (Les herbiers, 85) Décembre 2008 : lancement de l'étude de faisabilité avec Naskéo Environnement Avril 2009 : Conclusions positives de l'étude + premiers partenariats financiers (PPE, CG45) Juin 2009 : Décisions de poursuivre GATINAIS BIOGAZ En 2005, plusieurs agriculteurs du Loiret s’intéressent à la mise en place de projet de méthanisation à la ferme (formation, visites). Quelques-uns se lancent dans un pré-diagnostic individuel, qui mettra en évidence la fragilité des projets individuels. En novembre 2007, fort de sa motivation, et persuadé de l’intérêt de ce procédé de traitement de déchets et de production d’énergie renouvelable, un de ces agriculteurs a sensibilisé les éleveurs de son canton, qui ont répondu favorablement à sa proposition de lancer une unité de méthanisation collective. De là est née l’association Gâtinais Biogaz, structure juridique permettant le développement du projet de méthaniseur collectif (mai 2008). Rapidement, les contacts sont pris avec les collectivités locales dans le but d’inscrire ce projet dans une démarche territoriale : rencontre avec les élus du SIVOM de Château-Renard et présentation du projet en juillet 2008. En octobre 2008, le conseil sivomal décide de réserver une parcelle de sa zone industrielle pour le projet de méthanisation. D’autre part, une majorité des communes sensibilisées par le projet décide d’attribuer un soutien financier aux études préalables (0,5 centimes par habitant). En novembre 2008, l'ensemble des élus du SIVOM et les adhérents de Gâtinais Biogaz partent visiter ensemble une unité de méthanisation en Vendée (Biogasyl – Les Herbiers). Cette visite contribuera à unifier ce groupe. A la suite d’une consultation, le bureau d’étude Naskéo Environnement a été retenu par l’association pour mener l’étude de faisabilité technico-économique du projet en décembre 2008 (Avant-Projet Détaillé). Les conclusions de l’étude de faisabilité ont laissé apparaître un réel intérêt à la réalisation de ce projet (avril 2009). A l’issue de la présentation des résultats de l’étude, deux exploitants partenaires ont fait le choix de se retirer (éloignement de leur site d’exploitation). La note présente tient compte du retrait de ces deux exploitations.  En juin 2009, l’association décide de mener le projet à son terme. Elle décide donc d’entreprendre les premières phases de développement qui permettront la construction de l’unité de méthanisation : -   dossier ICPE et étude de raccordement électrique confiés à Naskéo Environnement -   plan d’épandage confié à la Chambre d’Agriculture du Loiret . En parallèle, le groupe d’agriculteur décide de créer une société par action, nécessaire à la mise en œuvre des phases de développement, de construction et d’exploitation :  « GATINAIS BIOGAZ SAS ».

16 PLANNING DU PROJET 2007 2008 2009 2010 2011 PHASE ADMINISTRATIVE
EMERGENCE FAISABILITE DECISION DE CONTINUER CREATION SAS PHASE ADMINISTRATIVE CONSTRUCTION

17 Les apporteurs de matières
Les exploitations agricoles partenaires du projet sont de type polyculture-élevage (bovins lait, bovins viande, ovins viande, porcins, avicoles) et représentent une surface totale d’environ ha. Ces exploitations se proposent d’apporter la totalité de leurs effluents d’élevage (lisiers et fumiers) à l’unité de méthanisation et de reprendre en épandage direct la totalité des digestats produits. Cette restitution à la terre sera réalisée après séparation de la phase liquide et de la phase solide des produits digérés. Comme indiqué sur le graphique suivant, la part d’apport des exploitants agricoles de l’association représente 54% des apports totaux de déchets en flux de matière organique. Pour optimiser économiquement et techniquement l’unité de méthanisation, d’autres apporteurs de déchets ont été mobilisés et ont répondu positivement concernant leur possibilité d’approvisionnement de l’unité : -   les collectivités locales : boues de station d’épuration, SPANC /  les collecteurs de déchets professionnels : SEDE /    la coopérative agricole locale (CAPROGA) /   les industriels agro-alimentaires locaux En part de production énergétique la contribution des différents déchets est la suivante : -    Déchets agricoles : 62% / Déchets urbains : 5% / Déchets industriels : 33%  Les agriculteurs porteurs du projet sont doublement incités à apporter leur gisement à l’unité : -    D’une part en ce qu’ils détiennent tous une participation dans la société de projet et attendent par conséquent un retour sur leur investissement, ce retour étant directement proportionnel à la production énergétique du méthaniseur, et donc dépendant de leurs apports de matière. -    D’autre part en ce qu’il est prévu un mécanisme d’indemnisation par tonne apportée à l’installation. Ce mécanisme est destiné à rétribuer chaque agriculteur en fonction des quantités annuelles apportées en vue de compenser le temps, le carburant et les amortissements liés au transport des matières. L’indemnisation prévue est fonction de la distance entre l’exploitation considérée et la plate-forme de méthanisation, conformément au graphique suivant. Transport des fumiers assurés par les exploitants Le transport des fumiers sera réalisé par les exploitants au moyen de remorques agricoles (existantes ou achetées par les exploitants). Il est prévu que ces remorques repartent de l’installation à plein, c’est-à-dire contribuent à l’exportation de la phase solide des digestats vers les exploitations. Le transport des lisiers sera réalisé au moyen de camions citernes de 25m3 et demeurera à la charge des exploitants agricoles concernés (2 exploitations) étant donné le faible intérêt énergétique lié à cette partie du gisement. Les écarts de tri d’orge de brasserie seront fournis à l’unité de méthanisation sur une base payante (coût à 25€ par tonne rendue à la plate-forme) par la coopérative agricole CAPROGA.   Les déchets organiques apportés par SEDE Environnement (graisses, boues pâteuses, effluents lactiques) font l’objet d’une collecte sur les régions Centre et Île-de-France.   Les pailles de dactyle sont des pailles récoltées par un agriculteur voisin et pour lesquelles aucune utilisation n’est prévue à ce jour. Elles peuvent être apportées à l’installation moyennant un coût de 25€ par tonne, étant entendu que l’agriculteur prendra en charge leur broyage avant apport à l’unité. Les boues de station d’épuration sont issues du traitement biologique des effluents résiduaires urbains des communes voisines (Chuelles, Douchy, Melleroy et Château-Renard).

18 Le procédé de méthanisation Biogaz :6050 m3/j à 55% de CH4 540 kW él
Cuve de stockage Tampon 40 m3 Séparation de phases Méthanisation 3 730 m3 Maturation 2700 m3 Produits digérés t/an -9% MS Digestats épaissis 4 026 t/an – 26% MS Phase liquide 13 313/an – 3% MS Retour aux exploitations Stockage en lagune puis épandage Lisier boue de STEP, effluent Sodeco/SEDE 6 545 t/an – 5%MS Fumier, boue épaissie, écart de tri d’orge, paille 9 290 t/an – 31%MS Graisse d’aeroflottation, effluent Comexo 3 644 t/an – 21%MS 170 m3 Trémie de réception 60 m m3 Cuve de réception 30 m m3 Hygiénisation 5 m3 Le procédé de méthanisation flux de matière en entrée et en sortie des équipements de l’unité de méthanisation. Les différents sous-produits seront réceptionnés sur l’installation en fonction de la nature selon trois filières de traitement : filière liquide, filière solide et filière « produits à hygiéniser ».

19 La valorisation du digestat : épandage agricole
Le canton de Château-renard (45) ne possède pas une très grande densité d’élevage. Cette particularité est intéressante en terme de recyclage agricole des produits digérés puisque les exploitations associées au projet (type polyculture-élevage) ont largement la capacité d’épandage des digestats. Cependant, la localisation pertinente de l’unité au regard des besoins thermiques a pour conséquence un éloignement moyen des exploitations agricoles estimé environ à 6.8 km. Cette contrainte a conduit le groupe à instaurer un système de mutualisation des coûts d’apports d’effluents d’élevage et des coûts d’exportation des digestats pour ne pas pénaliser les exploitations les plus éloignées du site. Cette mutualisation génère des surcoûts d’exploitation ( €/an). Les deux phases obtenues après méthanisation sont caractérisées par des concentrations significatives en éléments fertilisants. Ainsi, la phase liquide contient 3,7 unités d’azote par m3, 0,9 kilogramme de phosphore par m3 (soit 2,0 unités de P2O5) et 5,6 kilogrammes de potassium par m3 (soit 6,7 unités de K2O). Ces éléments seront utilisés en recyclage agriculture en substitution d’engrais minéraux pour les premiers apports sur culture. Toutes les surfaces potentiellement épandables pour les digestats solides ou liquides sont classées en zone vulnérable à la pollution azotée. Les doses d’épandage sur chaque type de cultures ont donc été choisies suffisamment faibles en vue d’anticiper les normes requises par le prochain arrêté préfectoral contre la pollution par les nitrates d’origine agricole. Les surfaces épandables y compris restrictions détenues par les agriculteurs porteurs du projet permettent une capacité d’épandage totale de m3 de digestats liquides par an et de 7805 tonnes de digestats épaissis par an. La production annuelle de digestats est de 13313m3 pour la phase liquide et 4026 t pour la phase solide. Les porteurs du projet bénéficient donc de la possibilité d’épandre la totalité des produits digérés issus de l’installation de méthanisation. Ils bénéficient en outre d’une marge leur permettant d’accepter 20% de digestats supplémentaires, le facteur limitant étant l’épandage liquide.

20 La valorisation du biogaz par cogénération
La valorisation du biogaz est prévue sur un moteur de cogénération de puissance électrique maximale 537kWél. La valorisation de l’énergie thermique sera réalisée par l’intermédiaire d’un réseau de chaleur qui desservira les consommateurs suivants : -    le Conseil Général : chauffage du nouveau collège de Château-Renard -    le SIVOM de Château-Renard : chauffage d’un gymnase et d’une piscine -    la commune de Château-Renard : chauffage du groupe scolaire -    COMEXO : valorisation de la chaleur pour procédé industriel de production de sauces (pasteurisation des matières)

21 Rendement envisagé et chiffres clés
Unité de cogénération d'une puissance de 600 kWelec Biogaz produit et entrant dans le cogénérateur : MWh Production électrique annuelle : 3940 MWh Production de chaleur annuelle : 4360 MWh Total des investissements prévus : € Coût ramené au kWh : €/kW élec. Unité de cogénération d'une puissance de 537 kWelec (permettant une évolution potentielle de 25% de l'approvisionnement actuel) Biogaz produit et entrant dans le cogénérateur : (0,9 * 9457) (*) = 8511 MWh Production électrique annuelle : 3200 MWh Production de chaleur annuelle : MWh Besoins en chaleur : 3155 MWh, dont : Pour autoconsommation: 1180 MWh Pour chauffage bâtiments publics : 1975 MWh (*) 10% du biogaz produit n'alimente pas le cogénérateur pendant sa période de maintenance. A noter que les besoins des bâtiments sont variables selon les saisons, et que l'unité ne peut répondre entièrement aux besoins de l'ensemble des bâtiments en période hivernale. La quantité de chaleur réellement valorisée est ainsi de MWh. D'où un taux de valorisation de la chaleur primaire = ( ) / (8511 * 0.97) (**) = 72 % Ce taux de valorisation permet de revendre l'électricité à EDF pour une valeur de 147,78€/MWh. (**) Le calcul considère une perte de 3%

22 Plan de masse du site

23 Présentation visuelle de l’unité

24 La méthanisation territoriale : des intérêts partagés
Pour l’agriculteur ■ Économique Revenus diversifiés et supplémentaires pour l’agriculteur Autonomie en chaleur dans un contexte d’accroissement du coût des énergies fossiles Augmentation de la valorisation des déchets d'élevage par une gestion de proximité Réduction de l’achat en engrais minéraux ■ Agronomique Transformation de lisiers et fumiers en un produit plus assimilable par les plantes, avec une diminution des odeurs, des pathogènes et des adventices Valorisation des jachères à usage énergétique (mise en culture et épandage) Objectifs recherchés par les exploitants agricoles Diversifier les revenus des exploitations agricoles, en prolongement de l’activité agricole « conventionnelle », en s’inscrivant dans une démarche de développement durable Augmenter la valorisation des déchets d’élevage par une gestion de proximité Optimiser l’azote contenu dans les effluents d’élevage (économie potentielle d’azote d’origine minérale)

25 La méthanisation territoriale : des intérêts partagés
Pour les acteurs locaux ■ Pour le producteur de déchets Traitement des déchets organiques à un prix compétitif ■ Pour le voisinage Réduction des nuisances occasionnées par l'épandage des effluents : élimination des odeurs par le traitement des déchets ■ Pour le territoire Gestion durable et de proximité des déchets organiques d'origine urbaine ou industrielle Production d'une énergie renouvelable locale à un coût inférieur ou égal aux énergies fossiles (non indexé à l’évolution du coût des énergies fossiles) Création d’emplois sur le territoire Synergie entre les différents acteurs (agriculteurs, collectivités, industriels) Objectifs recherchés pour le territoire Apporter à la collectivité une source d’énergie renouvelable locale à un coût inférieur ou égal aux énergies fossiles (non indexé à l’évolution du coût des énergies fossiles) Créer du lien entre l’activité agricole, les collectivités territoriales et la société civile, en donnant l’image positive d’une entreprise agricole constructive. Réduire les nuisances occasionnées par l’épandage des effluents d’élevage auprès des riverains : élimination des odeurs par le traitement des déchets Traiter les déchets d’origine urbaine ou industrielle à une échelle locale Contribuer à améliorer le bilan carbone.

26 La méthanisation territoriale : des intérêts partagés
Pour l'environnement ■ Réduction des émissions de gaz à effet de serre : ◆ Au niveau de la gestion et de l’épandage des lisiers ◆ Au travers de la substitution d’énergie fossile ■ Production d’énergie renouvelable ■ Réduction de la pollution due au lessivage de l’azote

27 Quelles conditions de réussite ?
La capacité d'engagement du porteur de projet : motivation, charge de travail actuelle, capacité d'organisation, La valorisation de la chaleur produite : quel débouché, quantité de chaleur valorisable, ordre de grandeur du prix, répartition des besoins de chaleur La disponibilité du substrat : étude du gisement agricole, autre substrat disponible à fort pouvoir méthanogène, digestat produit en conséquence… L'acceptabilité du projet par le voisinage : choix de l'emplacement, accessibilités, capacité d'épandage et de stockage

28 Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz
Merci de votre attention LA METHANISATION TERRITORIALE L'Émergence d'un projet multi-acteurs dans le Gâtinais Jean-Yves GARDONI – Gâtinais Biogaz