Gaec des Vallons, une méthanisation en voie sèche à taille de l’exploitation

Article paru dans le Bioénergie International n°54 de mars-avril 2018

L’activité du Gaec des Vallons est basée sur 100 vaches allaitantes de race Parthenaise, photo Frédéric Douard

Le Gaec des Vallons est une exploitation agricole de 215 ha en polyculture et élevage située à Menomblet sur les hauteurs du département de la Vendée. Il est constitué de trois associés, Florent et Guylaine Bluteau, ainsi que Stéphane Girardeau, et il vient d‘embaucher un salarié, Clément Bluteau. Son activité est basée sur 100 vaches allaitantes de race Parthenaise, sur l’engraissement de 230 broutards en extérieur, et sur deux élevages de volailles de 400 m² sous le label de Challans. Les terres produisent quant à elles du blé, du triticale et du maïs sur 130 ha, dont une bonne partie pour les animaux, le reste étant en herbe dont 60 ha fauché et récolté en foin séché sur champ.

La méthanisation pour embaucher l’un des enfants

Le projet de méthanisation a ici clairement été mené avec l’objectif de pouvoir embaucher Clément, le fils de Florent et Guylaine, alors que les possibilités d’agrandissement de la surface de l’exploitation avaient déjà été menées à leur maximum. Il fallait donc trouver un revenu supplémentaire avec la même surface pour garder Clément sur l’exploitation, en tout cas jusqu’à la retraite de ses parents.

De GàD, Stéphane Girardeau, Florent et Clément Bluteau, photo Frédéric Douard

La volonté des associés était par ailleurs de rester le plus possible autonome en termes de flux d’intrants, comme c’est aussi le cas pour l’alimentation de leurs animaux, la nature des biomasses disponibles sur l’exploitation a de fait naturellement orienté le Gaec vers une solution de méthanisation en voie sèche discontinue, et en cogénération, car aucun réseau de gaz naturel ne passe à proximité.

Notons que la production d’énergie renouvelable n’était pas nouvelle dans le Gaec puisque celui-ci avait déjà installé 2 200 m² de capteurs photovoltaïques sur ses bâtiments en 2009. Ce projet en gestation depuis 2008 et inaugurée le 4 mars 2016, s’est conclu avec le soutien du Plan Vendée Énergie, qui fixe un objectif d’autonomie énergétique du Département à hauteur de 50 % en 2020.

Le dimensionnement du projet

Un premier projet utilisant juste le fumier de l’exploitation avait été dimensionné par Naskéo à 50 kWé, mais s’est révélé non rentable. La rentabilité a été trouvée à 107 kWé avec un TRI de 10 ans, pas mirobolant, mais qui permet de payer correctement le travail de Clément, le but du projet étant avant tout de financer son poste.

La fumière couverte et l’épandeur de préparation, photo Frédéric Douard

Cette augmentation de puissance a été rendue possible grâce à des intrants complémentaires. Le Gaec a ainsi programmé de mettre en culture 30 ha de CIVE non gélives de manière à disposer d’ensilage pour couvrir la période estivale lorsque les troupeaux sont dehors. Il a également fait appel à deux exploitations voisines qui apportent du fumier caprin et des fientes de volailles, et qui récupèrent un amendement amélioré.

L’épandeur à fumier pour la préparation de la recette, photo Frédéric Douard

Le GAEC travaille ainsi sur la base de 5 300 tonnes d’intrants par an : 2 500 t de fumiers bovins, 1 300 t de fumiers caprins, 850 t de fumiers de volailles, 250 t d’ensilage de Ray Grass semence et 400 t d’ensilage de CIVE.

Le procédé en voie sèche discontinue

Le procédé a été apporté clé en main par Naskéo qui a ainsi dimensionné quatre garages-digesteurs de 22,5 × 5,5 × 5,5 mètres. Chaque garage est alimenté tous les 40 jours par 260 tonnes de fumier. Celui-ci est préparé, broyé et mélangé à du digestat sur une fumière couverte avec un épandeur à fumier. Cette préparation est réalisée 4 à 5 jours avant le chargement du garage de manière à activer la fermentation du fumier et à le charger déjà chaud (45 à 60 °C).

Les quatre garages du GAEC des Vallons, photo Frédéric Douard

Le roulement entre les garages est donc établi sur 40 jours et il faut donc vider et remplir un garage tous les 10 jours. Cette opération demande deux journées de travail : la journée de préparation du fumier, et une journée pour vider le digestat, recharger le fumier et faire un peu de nettoyage. Le reste du temps, une heure par jour est suffisante pour réaliser les contrôles et les tâches quotidiennes. Pour les astreintes de nuit et de fin de semaine, les associés ont mis en place un roulement afin de ne pas mobiliser Clément 7 j/7. À ces heures, s’ajoutent les transports de matière des exploitations partenaires, les vidanges du moteur, la gestion administrative du site, des heures qui mises bout à bout représentent désormais un 2/3 temps… ce qui fut forcément bien plus la première année de mise en service !

Intérieur d’un digesteur avant remplissage, avec paillage des rigoles de collecte du percolât, photo Frédéric Douard

Une fois le fumier frais chargé dans son garage, la porte est hermétiquement close et l’automate de gestion va commencer à arroser le tas en fonction du taux de matière sèche qui doit rester autour des 20 %. Durant les 40 jours du cycle, l’automate n’injectera au maximum que 70 m³ de jus par garage. Passé cette quantité, l’arrosage ne sera permis que si du jus percole, ressort du garage grâce à sa pente de 1 % et est comptabilisé par un débitmètre. Cette même quantité ressortie pourra alors être réinjectée. La cuve de percolât qui sert à l’arrosage des garages est bien sûr maintenue en température à 38 °C afin de ne pas refroidir le processus.

Le système SEWERIN de mesure de la qualité du biogaz, photo Frédéric Douard

Ensuite le gaz se concentre et vient gonfler la première bâche qui couvre le garage et qui fait office de gazomètre. À Menomblet, les garages n’étant pas individuellement monitorés pour le flux de gaz, c’est la hauteur des gazomètres qui indique la performance de chaque garage. Une seconde membrane maintenue en pression par des ventilateurs, assure l’isolation thermique du toit et évite l’accumulation d’eau de pluie.

Avant son injection dans le moteur de cogénération, le biogaz sera séché, désulfuré puis contrôlé par le système Multitec BioControl de Sewerin.

Les investissements

Le GAEC a investi 1,4 millions € dans cette unité (études, processus de méthanisation, VRD, valorisation de la chaleur, pont bascule) capable de produire 470 000 m³ de biogaz par an. Le biogaz alimente un moteur de cogénération 2G de 150 kWé de capacité et qui fonctionne ici dans une fourchette de 100 et 120 kWé. Le kWhé est revendu à 21,5 c€, un tarif incluant la prime aux effluents d’élevage qui est ici maximale avec 4 c€/kWhé.

Le moteur de cogénération 2G Energie, photo Frédéric Douard

En moyenne sur l’année, de 20 à 25 % de la chaleur est utilisée pour chauffer la cuve de percolât et les garages, au travers de planchers chauffants sous toute leur surface, soit 500 m². Le reste de la chaleur n’est pour l’instant pas utilisé. Pourtant le Gaec avait investi dans un séchoir à bois Cathild pour sécher du bois d’œuvre, alors que le tarif de l’électricité était bonifié sur la base du niveau de cogénération. Malheureusement à ce jour, cette activité n’a pas pu se concrétiser et la chaleur reste disponible pour qui voudrait en profiter moyennant une petite rémunération et sachant que nous parlons ici de plus de 70 kWth disponibles 24 h/24.

Le séchoir en attente de clients, photo Frédéric Douard

Si les vidanges du moteur sont réalisées par Clément, c’est le fournisseur du module de cogénération, 2G Énergie qui réalise les maintenances toutes les 2 000 heures. Signalons que la production du moteur résulte de la somme des productions foisonnées des quatre garages, avec des inerties importantes, une somme de choses qui fait que la production peut globalement être variable selon les jours, plus que dans une installation en voie liquide qui est beaucoup plus réactive.

Arrière des garages et installations hydrauliques, photo Frédéric Douard

La première année, la vente d’électricité a rapporté 136 000 €, et la deuxième année qui arrive à son terme devrait générer les 200 000 € du plan d’affaires.

Les avantages de la voie sèche

Les processus en voie sèche sont relativement faciles à conduire. Il est rare qu’il y ait des urgences à gérer comme cela arrive en voie liquide. Parallèlement, les tâches de maintenance sont assez simples et réduites, tout comme la consommation d’électricité des équipements, puisque presque rien ne bouge.

Circuit hydraulique de chauffage, photo Frédéric Douard

Du côté de la biologie, on relève peu de problèmes tant que les recettes restent équilibrées, c’est-à-dire pas trop riches, en ensilage de maïs par exemple, ce qui a tendance à augmenter l’acidose. Des analyses ponctuelles sont réalisées par Naskéo pour comprendre les dérives observées, et pour corriger pour la fois suivante. Par contre, il n’est pas possible d’intervenir sur un cycle en voie solide, sauf à vider le garage et à le recharger en le mélangeant à du fumier frais.

Stockage du digestat, photo Frédéric Douard

Sur le plan agronomique, rappelons que la méthanisation en voie sèche, rend effectivement l’azote du digestat immédiatement disponible pour les plantes, mais pas en totalité. Elle conserve de 15 à 20 % de la matière organique de départ dans le digestat, ce qui concoure à maintenir de la matière organique dans les sols.

Le module de cogénération 2G Energie, photo Frédéric Douard

Au final, la voie sèche présente des coûts d’exploitation et de maintenance relativement faibles, ce qui compense sa plus faible productivité qu’en voie liquide. Les risques sont également plus faibles tant sur les équipements, qui sont presque tous statiques, que sur la production, qui est répartie en quatre digesteurs, limitant d’autant le risque de perte de production.

Pour en savoir plus :

  • Gaec des Vallons : Florent Bluteau – Tél. : +33 251 51 78 15 – florentbluteau@orange.fr
  • Méthanisation : Naskéo – Méthajade – Grégory Davy – Tél. : +33 249 09 84 00 – gregory.davy@naskeo.com – www.naskeo.com
  • Cogénération : 2G Energie – Tél. : +33 223 27 86 66 – info@2-g.fr – www.2-g.com/fr/
  • Analyse du biogaz : www.sewerin.com

Frédéric Douard, en reportage à Menomblet, sous la neige

Voir également la vidéo réalisée à l’occasion de l’inauguration de l’unité :

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