La valorisation des effluents d'élevage : focus sur la méthanisation agricole - Foire de Bras Panon 7 mai 2013 - Arer.org
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14/05/2013
La valorisation des effluents
d'élevage : focus sur la
méthanisation agricole 1
Jeanne GAUTIER - arer
ADEME
jeanne.gautier@arer.org
Cindy MALET - arer
Foire de Bras Panon Cindy.malet@arer.org
7 mai 2013 Pierre-Yves EZAVIN – arer
pyezavin@arer.org
1
Diapositive 2
1 Feuille ou Image
apple apple; 03/09/2011
14/05/2013
La méthanisation à la Réunion
Sommaire
Présentation arer
Transition énergétique
Définitions de la méthanisation
Avantages de la méthanisation
Potentiel des effluents agricoles à la Réunion
Technologie : voie liquide/voie sèche
Projets à la Réunion
Une agence régionale
au service de La
Réunion : arer
2
14/05/2013
Une agence régionale au service de La Réunion
Structure et organisation
• Une association au service des énergies
• Association loi 1901 • Les membres de l’arer
• Des membres adhérents à • Le Conseil régional de La
l’association (30 aine) Réunion: membre
• Une assemblée générale et majoritaire
un Conseil d’administration • Les collectivités locales et
• Gouvernance quotidienne: leurs groupements
un Président et une • EDF
direction générale • Les partenaires privés et
entreprises
• Des partenaires associés:
services de l’Etat et
ADEME
Une agence régionale au service de La Réunion
Structure et organisation
• Une association au service des énergies
• Une équipe dynamique • Le budget de l’arer
• Une équipe administrative • 3,2 millions d’euros en
• Une équipe technique 2012
organisée selon 3 services: • 50 % issu du Conseil
• Accompagnement Régional
territorial et des • 60 salariés
collectivités
• Information et
sensibilisation
• Observation,
innovation et
recherche
3
14/05/2013
Une agence régionale au service de La Réunion
Structure et organisation
• Une association au service des énergies
• Les thématiques de l’arer • Les missions de l’arer
• Maîtrise de l’énergie • Informer et sensibiliser
• Production décentralisée • Accompagner et réaliser
d’énergie des projets
• Energies renouvelables • Observer et former
• Environnement et • Innover
développement durable • Faire de la coopération
• Climat et aménagement régionale
La méthanisation
Transition
énergétique
4
14/05/2013
La Transition énergétique
Quels sont les enjeux ?
Objectif : Remplacer les énergies fossiles
par les énergies renouvelables,
POURQUOI ?
Raréfaction
de la
Lutte contre le
ressource
changement
climatique
(GES)
Croissance
démographique Pollutions,
et www.melty.fr risques
développement
économique
La Transition énergétique
Quel est le contexte actuel en Europe ?
Objectif : Remplacer les énergies
fossiles par les énergies renouvelables,
COMMENT ?
Objectifs 3*20
Développement à l’horizon 2020
des énergies
renouvelables
Débat citoyen
Maitrise des Transition
consommations Energétique
d’énergie 25 Mai
5
14/05/2013
La Transition énergétique
Contexte énergétique à la Réunion
Objectif 2020 : 50% EnR
Objectif 2030 : 100% EnR
La Transition énergétique
Comment est fabriquée l’électricité
à La Réunion ?
70% de l’électricité de
l’île est produite avec du
pétrole et du charbon
30% de
l’électricité à partir
des énergies
renouvelables
6
14/05/2013
La Transition énergétique
Conclusion
CONSTAT : Dépendance à l’énergie
fossile (70 % à la Réunion)
ENJEUX : Ressource, changement
climatique…
OBJECTIF : Maitrise de l’énergie et
développement des EnR à la réunion
La biomasse, source d’EnR ?
La méthanisation
Définitions
7
14/05/2013
Définitions
Qu’est-ce que la méthanisation ?
C’est un processus biologique naturel qui permet de
valoriser nos déchets organiques en énergie
Définitions
Qu’est-ce que la méthanisation ?
En l’absence d’oxygène, la biomasse est dégradée
naturellement par des bactéries qui produisent :
le biogaz le digestat
8
14/05/2013
Définitions
Qu’est-ce que la méthanisation ?
Chauffage digesteur
Chauffage bâtiments
Eau chaude sanitaire
Chaleur
Cogénération Eclairage des bâtiments
Déchet Biogaz
organique Electricité Vente à EDF
Méthanisation Moteur
Digestat
Stockage Epandage au champ
Digesteur
Définitions
Le biogaz, source d’énergie
Biogaz : 50-70% de méthane (CH4)
1m3 de CH4 = 10 kWhep
Cogénération : Chaleur(45%)+Electricité (35%)
ou chauffage, injection de biogaz dans le
réseau, biocarburant, trigénération…
914/05/2013
Définitions
Quelques chiffres…
Chaque type de déchet possède un pouvoir méthanogène
spécifique exprimé en m3 de méthane produit par tonne
de matière brute.
Fumier de vache = 50 m3/t Déchets verts = 279m3/t
Fumier de volailles = 104 m3/t
Déchets de cantine = 63 m3/t
Lisier de porc = 10 m3/t
Déchets ménagers
(fraction fermentescible) =
95m3/t
Définitions
Le digestat, un bon fertilisant pour les
terres agricoles
Homogénéisé : facilite l’épandage
Hygiénisé : 99 % des mauvaises graines sont détruites
Désodorisé : sans odeur !
Qualité agronomique élevée : l’azote minéralisé
est plus assimilable par les cultures et la valeur amendante
est conservée (lignine-humus)
1014/05/2013
Définitions
Conclusion
CONSTAT : Le biogaz issu de la
digestion anaérobie de la matière
organique = source d’EnR
OBJECTIF : Développer la
méthanisation à la ferme
Les avantages de la
méthanisation pour
l’agriculteur?
La méthanisation
Avantages
1114/05/2013
Avantages de la méthanisation
Avantages de la méthanisation
1214/05/2013
Avantages de la méthanisation
Avantages de la méthanisation
1314/05/2013
Avantages de la méthanisation
Avantages de la méthanisation
Conclusion
CONSTAT : Avantages économiques et
environnementaux
OBJECTIF : Développer la
méthanisation à la ferme
Quel potentiel des déchets
agricoles à la Réunion ?
1414/05/2013
La méthanisation
Potentiel des
effluents d’élevage à
la Réunion
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Contexte agricole
L’élevage
une activité importante
après la canne à sucre
(près de 40% de la
surface agricole)
1514/05/2013
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Contexte agricole
agence régionale énergie réunion
Aujourd’hui, les effluents d’élevage représentent
le plus important gisement de déchets
organiques à la Réunion
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Gisement d’effluents d’élevage
> 8000t/an
3000 – 8000t/an
< 3000t/an
4 communes
représentent 50%
du gisement
d’effluents d’élevage
1614/05/2013
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Contexte agricole
agence régionale énergie réunion
Les effluents d’élevage sont épandus sur les
terres sans être valorisés
énergétiquement
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Quel est le potentiel des effluents
agricoles ?
Répartition du potentiel méthanogène des déchets
de la Réunion Déchets
ménagers
Déchets agro- (FFOM) 11%
industriels
Déchets verts
8%
2%
72% du potentiel
Boues de STEP
méthanogène total
5%
des déchets à la
Réunion Déchets de
restauration
Effluents collective
1%
agricoles
1714/05/2013
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Quel est le potentiel des effluents
agricoles ?
126 000 t par an
d’effluents d’élevage
24.4 millions de m3
de méthane
85 GWh/an
Alimentation en électricité
24000 foyers
de
réunionnais sur une
année
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Focus sur les effluents solides à la
Réunion
Les déchets
solides : + de
70% du potentiel
méthanogène !
1814/05/2013
Potentiel des effluents d’élevage à la Réunion
Conclusion
CONSTAT : Effluents d’élevages =
gisement de biomasse important
OBJECTIF : Valoriser le potentiel
énergétique des effluents d’élevage
Par quelle technologie ?
La méthanisation
Technologie
1914/05/2013
Technologie
Quels sont les différents procédés ?
Déchet organique
Liquide Solide
(lisier, boues…) (fumier, déchet vert…)
Méthanisation en voie liquide Méthanisation en voie sèche
Plus courante Moins développée
Technologie
Principe de la méthanisation en voie liquide
Substrat : < 20 % matière sèche (pompable)
Digesteur : réservoir cylindrique
Alimentation : continue par pompage de la matière
Brassage de la matière dans le digesteur
Production de biogaz : continue
Biogaz vers cogénérateur
Agitation de la matière
Substrat
Digestat vers
Matières liquides fosse de stockage
2014/05/2013
Technologie
Installations à la ferme au GAEC FORGET et
DU CHATEAU
Gisement 4350 t/an 2500 t/an
Puissance 250 kW 77 kW
Investissement 750 000 € 600 000 € (dont mise aux normes)
Aides 300 000 € 300 000 €
Recettes 150 000 €/an 80 000 €/an
Temps de retour 8 ans 4 ans
Technologie
Principe de la méthanisation en voie sèche
Substrat : > 20 % matière sèche
Digesteur : fosses, conteneurs, garages
Alimentation : chargement et déchargement des digesteurs en
différé lissage de la production de biogaz
Production de biogaz : continue
Production de biogaz
Digesteur A Digesteur B Digesteur C Digesteur D
Chargé Jour 1 Chargé Jour 10 Chargé Jour 20 Chargé Jour 30
Cuve
stockage des
Recirculation des jus de fermentation jus
2114/05/2013
Technologie
Critères techniques
Ration
équilibrée
Plus le démarrage est rapide plus
le temps de séjour est court
NH4 (3,5g/l)
C/N (20-30)
Acides gras
Humidité
Densité et
porosité
Aspersion de percolât ou Apport de nutriments
mélange de matière bactéries, eau, effet
fraiche + digérée tampon
Technologie
Ferme au GAEC Bois-Joly et à la ferme
Guilbaud
Pardessuslahaie Méthajade
Gisement 1045 t/an 2700 t/an
Puissance 30 kW 55 kW
Investissement 300 000 € 720 000 €
Aides 140 000 € 280 000 €
Recettes 43 000 €/an 91 000 €/an
Temps de retour 7 ans 7,5 ans
2214/05/2013
Technologie
Avantages/Inconvénients
+
Temps de séjour dans le
+
Pas de traitement matière
digesteur court entrante/sortante
Logistique moindre Simplicité du procédé
(automatisation) Consommation en énergie faible
_ Volume plus faible
_
Equipements (pompage, Temps de travail important
pendant les
brassage, dosage…)
chargements/déchargements
Traitement de la matière
Technologie
Conclusion
CONSTAT : Potentiel des effluents
solides (fumier de volaille) à la
Réunion
OBJECTIF : Développer la
méthanisation par voie sèche
Quel projet à la Réunion?
2314/05/2013
La méthanisation
Projet type à la
Réunion : individuel
Projet chez un agriculteur
Une exploitation agricole à la
Réunion située à plus de 800m
d’altitude
2414/05/2013
Projet chez un agriculteur
Gisement et puissance
1360 t/an de déchets de différente nature
Teneur en matière sèche du mélange : 39%
Puissance du projet : 40-50 kW
50t d’huile végétale : gain de 15kW
Projet chez un agriculteur
3 systèmes en méthanisation par voie
sèche
Bekon
Biomasse Normandie
Eribox
2514/05/2013
Projet chez un agriculteur
Les questions à se poser
Comment
valoriser la
chaleur ?
Quel tarif
d’électricité ?
Comment
valoriser le
digestat ?
Projet chez un agriculteur
Recettes liées à
la vente d’électricité à EDF
Puissance 40-50kW = 100 foyers
388 MWh/an alimentés
Tarif de base : 55 000€
+ Prime Outre-mer : 5000 €
+ Prime 1: 12 000 €
+ Prime 2: 11 000 €
=
Tarif d’achat : 83 000€/an
(contrat garanti sur 15 ans)
Huile : Gain de 20 000 €/an !
52
2614/05/2013
Projet chez un agriculteur
Valorisation de la chaleur
Principe:
Récupération de la chaleur au niveau des circuits d’huile, refroidissement du
moteur, fumées d’échappement
Sous forme d’eau chaude à 80°C
Importance de valoriser la chaleur pour :
Tarif achat (prime efficacité énergétique)
Améliorer l’économie du projet « cout évité » ou « vente de chaleur »
53
Projet chez un agriculteur
Valorisation de la chaleur
554 MWh/an
Chauffage
du digesteur
(10%)
54
2714/05/2013
Projet chez un agriculteur
Exemples de valorisation de la chaleur
270 MWh/an
=
60 % de la chaleur
valorisée
=
Prime à 11 000 €/an
Economies sur les
consommations
d’énergie
=
de 15 à 20 k€/an
55
Projet chez un agriculteur
Autres valorisations possibles
Chauffage d’habitations, écoles, piscines…
Séchage du digestat (réduction du volume de stock)
Séchage de copeaux de bois, soja, thé, oignons…
Proximité de
Chaleur à valoriser de
l’installation
manière continue
de (ex : échaudage de la vanille)
méthanisation
56
2814/05/2013
Projet chez un agriculteur
Valorisation du digestat
C'est la matière issue de la digestion anaérobie
N, P et K : pas de pertes pendant la
digestion
Ammonification: azote organique -> Ammonium
Les principaux avantages par rapport aux
effluents non digérés :
Réduction odeurs
Réduction des germes pathogènes et graines d’adventices
D’avantage de fluidité (liquéfaction)
Amélioration de la disponibilité de l’azote
57
Projet chez un agriculteur
Valorisation du digestat
1360 t
1000 t
Epandage direct ou stockage couvert
Teneurs en N P K connues
Apport raisonné du digestat en fonction des besoins des cultures
Prairies Maraichage Cannes
2914/05/2013
Projet chez un agriculteur
Avantages de la méthanisation par voie
sèche
Digestat solide
Moins volumineux (diminue le coût de stockage)
Stable et épandable comme un fumier
Une partie de l’azote est contenue dans la fraction liquide (jus)
Evite investissements supplémentaires (traitement et épandage du
digestat liquide)
59
Projet chez un agriculteur
Le digestat : produit ou déchet ?
Logique produit Logique déchet
Homologation
Plan d’épandage
Possibilité de commercialiser Pas de diminution des
mais coût important pour surfaces d’épandage mais
homologuer : 240 k€ pour 1000 t meilleure gestion de la
de digestat ! fertilisation azotée
60
3014/05/2013
Projet chez un agriculteur
Coût de l’installation
Investissement brut : entre 500 et 600 k€
Subventions : 40 %
Investissement net: entre 200 et 240 k€
Charges d’exploitation : entre 10 et 20 k€/an
Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3
(sans huile sans (avec huile sans (avec valorisation
valorisation de valorisation de chaleur 60% et
chaleur) chaleur) substitution de
l’engrais minéral)
Recettes (€) 51 000 71 000 90 000
TRI (%) 8,6 19,2 29,4
TRB (ans) 9 6 4
Projet chez un agriculteur
Conclusion
CONSTAT : La diversité des substrats
assure la réalisation technique d’un
projet
OBJECTIF : Lancer une unité pilote à
la Réunion dans le but de développer
une filière
Vers un projet collectif ?
3114/05/2013
La méthanisation
Projet type à la
Réunion : en collectif
Projet de plusieurs agriculteurs
12 exploitations agricoles
situées dans une même zone
géographique à la Réunion
3214/05/2013
Projet de plusieurs agriculteurs
Un système en commun
Environ 7500t/an d’effluents d’élevages
alimenteraient une unité de méthanisation d’une
puissance de 70 kW
65
Projet de plusieurs agriculteurs
Adéquation avec méthanisation
66
3314/05/2013
Projet de plusieurs agriculteurs
Démarche collective : atouts et contraintes
Solution pour
plusieurs
agriculteurs
Economie
Montage plus
d’échelle (taille
complexe
de l’unité)
Gestion commune
de l’unité Acceptabilité par
(mutualisation des les riverains
compétences) (taille du projet)
Investissement et
prise de risques
moindre
67
Projet de plusieurs agriculteurs
Conclusion
CONSTAT : Les effluents d’élevage à la
Réunion = potentiel énergétique
Le biogaz, source d’énergie renouvelable
et revenus pour l’agriculteur
OBJECTIF : Lancer une unité pilote à la
Réunion dans le but de développer une
filière méthanisation
Quels leviers d’actions ?
3414/05/2013
Conclusion : les leviers d’actions
Plan Energie Méthanisation Autonomie Azote :
1000 installations en 2020 (contre 90 à la fin 2012)
Première homologation d’un digestat de méthanisation agricole (fin 2013?)
pour une sortie du statut de déchet
Révision des tarifs d'achat
Evolution de la réglementation (simplification des démarches
administratives, relever le seuil de régime ICPE…)
Augmentation des fonds d'aide aux investissements
Amélioration des conditions de raccordement en lien avec les gestionnaires
de réseau
Soutien de l’Europe, la Région, l’Ademe, l’arer…
69
Conclusion : accompagnement de l’arer
pour l’émergence d’un projet
Diagnostic technique et économique
– Réunion avec le ou les porteurs de projet
– Simulation et évaluation du gisement disponible / recherche de
co-substrats
– Identification des besoins chaleur de l’exploitation ou de la zone
– Rédaction d’une note d’opportunité
Si diagnostic favorable, développement d’un projet :
- Appui pour la consultation de bureau d’études, aide au montage
de dossiers de financement, …
- Travail en partenariat avec la Chambre d’Agriculture
3514/05/2013
Pour toute information,
contactez l’arer : 0262 257 257
www.arer.org
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