AgriGNV® : si on revoyait la mobilité agricole ?

Article paru dans le magazine Bioénergie International n°57 de novembre 2018

Véhicule du Gaec de la Grivée roulant à l’AgriGNV, photo Philippe Collin

Les agriculteurs, producteurs de biogaz, attendent les évolutions technologiques qui leur permettront d’être indépendants du Diesel ou du Gazole Non Routier sur leurs exploitations. Actuellement, un nouveau procédé autorise la production d’un carburant gaz à partir de biogaz prélevé sur le flux alimentant la cogénération d’une unité de méthanisation. Cette innovation nommée AgriGNV® est portée par une entreprise de la région AURA, Prodeval basée dans la Drôme. Dans le cadre du projet européen Biogas Action, l’agence régionale Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement et Prodeval ont cofinancé une étude sur un possible déploiement de ce procédé. Cette étude a été réalisée par le bureau d’étude Scara.

AgriGNV, une petite brique technologique qui pourrait voir grand

La brique technologique AgriGNV® vise des productions à petite échelle sur des sites de cogénération produisant de l’électricité. En revanche, dans le cas de production de biométhane avec injection dans le réseau de gaz naturel, cette brique n’est plus pertinente.

Micro-unité de production, odorisation et distribution d’AgriGNV, photo Prodeval

AgriGNV® pourrait contribuer au déploiement du gaz renouvelable, moins polluant et maîtrisé par les acteurs locaux, dans des territoires ruraux non desservis par les réseaux de gaz. Beaucoup d’agriculteurs producteurs ou futurs producteurs de biogaz envisageraient à terme de produire leur carburant à la ferme.

L’agence Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement y voit plusieurs opportunités dans un contexte où la mobilité en milieu rural :

  • Devient une problématique avec la raréfaction des stations-service sur les territoires,
  • Est un vecteur de précarité énergétique pour les habitants qui doivent faire de grands déplacements en voiture du fait d’une offre de transport en commun réduite,
  • Est aussi vecteur de développement économique (création d’activité, de richesse locale).

AgriGNV® pourrait donner aux agriculteurs la possibilité de développer une nouvelle offre de service, interne aux exploitations ou partagée avec le territoire. De fait, elle contribue à l’indépendance énergétique du territoire et de ses acteurs avec un prix du carburant maîtrisé car produit localement. Les agriculteurs méthaniseurs de France ne s’y sont pas trompés et approfondissent aussi son développement.

Poste AgriGNV au Gaec de la Grivée, photo Prodeval

Par ailleurs Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement a mandaté SCARA pour tester un certain nombre de scénarios et de configurations qui permettent aujourd’hui d’esquisser des perspectives de développement.

Présentation de la brique et des équipements nécessaires

À partir du biogaz produit par l’unité de méthanisation, AgriGNV® se compose de différentes étapes pour permettre la production du bioGNV :

  • Un piquage sur la conduite gaz vers la cogénération,
  • Le traitement du biogaz par charbons actifs afin d’éliminer les traces résiduelles de composé organique volatil (COV) et d’hydrogène sulfuré (H2S),
  • La filtration membranaire afin de séparer le biométhane (CH4) et le CO2,
  • L’odorisation du bioGNV (ajout de THT),
  • Le contrôle qualité pour respecter la norme ISO NF EN 15403,
  • La gestion des off gaz (contenant une majorité de CO2 et un peu de CH4) avec un retour au niveau du gazomètre de la méthanisation.
  • Initialement, PRODEVAL proposait trois briques :
  • Une petite capable de produire : jusqu’à 1,3 Nm³/h de bioGNV,
  • Une moyenne capable de produire : jusqu’à 2,4 Nm³/h de bioGNV,
  • Une grande capable de produire : jusqu’à 5 Nm³/h de bioGNV.

S’adaptant aux variations de débit et de qualité de gaz, la technologie membranaire garantit fiabilité et flexibilité avec des consommations raisonnables et maîtrisées. Le fonctionnement de la méthanisation en cogénération n’est ni modifié ni perturbé. Le prélèvement de gaz ne représente pas une part significative de la production de biogaz destiné à la cogénération :

Biogaz prélevé par AgriGNV® / Biogaz produit pour la cogénération
Puissance cogénération (métha) Petite brique Moyenne brique Grande brique
100 kW 5 % 9 % 19 %
200 kW 3 % 5 % 10 %
500 kW 1 % 2 % 4 %

La totalité du biogaz entrant dans AgriGNV® est valorisée (pas de pertes). Les gaz pauvres (off-gas) sont valorisables en chaudière ou en moteur de cogénération, après avoir été mélangés avec du biogaz.

En sortie de l’unité AgriGNV®, le bioGNV est envoyé vers un poste de distribution qui assure la compression à plus de 200 bar et le remplissage direct des réservoirs des véhicules. La vitesse de remplissage dépend du débit sortant de la brique technologique.

En équipement supplémentaire, des bouteilles de stockage peuvent être envisagées en sortie du poste de distribution. Elles permettent d’effectuer des pleins rapides lorsque le véhicule se connecte. Entre deux pleins, ces bouteilles se rechargent jusqu’à ce qu’elles soient pleines, en attendant un prélèvement.

L’étude de faisabilité réalisée par SCARA montre que c’est la grande brique qui est la plus pertinente, si elle est utilisée à 100 % de sa capacité.

Coût de revient du bioGNV – Sans flotte – Seulement charges AgriGNV – Sans coût Biogaz

La simulation dans le tableau ci-dessous ne prend pas en compte l’achat éventuel d’un biogaz, ou son coût de production.

De plus, rouler au bioGNV nécessite un véhicule adapté pour ce type de carburant. Deux possibilités s’offrent au consommateur : l’achat d’un véhicule GNV ou l’adaptation d’un véhicule essence en GNV. À ce jour, aucun constructeur français ne vend de voitures GNV neuves. Il est toutefois possible d’adapter son véhicule essence en GNV ou de se procurer un véhicule GNV dans un pays voisin.

Comment, à l’échelle d’une exploitation la brique peut-elle s’insérer ?

Afin d’étudier l’impact de la brique AgriGNV® sur un site de méthanisation, SCARA s’est basé sur trois sites en fonctionnement ou en cours de construction.

Le projet Méthadaines en construction à Frangy en Haute-Savoie, photo Scara

Ces unités de méthanisation produisent du biogaz transformé en électricité et se situent dans la région Auvergne-Rhône-Alpes : Agritexia en Ardèche, Méthadaines en Haute-Savoie et Méthelec dans le Puy-de-Dôme. Les variantes entre ces sites sont principalement leur puissance de cogénération et la flotte captive associée.

Présentations des trois sites étudiés

Selon le besoin en carburant de la flotte et la production de biométhane de l’unité de méthanisation, la quantité de biogaz alimentant la brique représente une part plus ou moins importante.

Afin de ne pas perturber le fonctionnement de la cogénération, il est conseillé d’adapter l’approvisionnement de l’installation afin de produire plus de biogaz. Ainsi les deux voies de valorisation (électricité et carburant) se complètent dans de bonnes conditions.

Agritexia utilise une grand brique, Méthadaine une grande brique ++ et Methelec une petite brique.

Coût de revient du bioGNV pour chaque site pilote selon le taux d’utilisation, la prise en compte du coût
de la flotte et le taux de subvention à l’investissement

Le prix de revient de ce carburant vert peut grandement varier selon le périmètre économique pris en charge (coût de production du biogaz, temps de fonctionnement AgriGNV®…). Le prix du bioGNV peut être compétitif avec la grande brique dès lors que le producteur n’affecte pas ou peu de prix au biogaz provenant de la méthanisation et que le fonctionnement de la brique est optimisé. Des aides à l’investissement ou à la conversion de véhicule améliorent la rentabilité de ce procédé.Le prix de revient de la brique avec un stockage de 800 L est variable en fonction du type de site. Seule la grande brique propose un coût inférieur à 1 € le litre.

Zoom Prodeval : en route vers la Grande Brique
L’étude portée par Scara a permis à Prodeval de mieux appréhender le marché et de se focaliser sur la grande brique. Un processus d’industrialisation est en cours, qui donnera lieu à une nouvelle grille de tarifs. Historiquement 80 à 90 % des éléments constitutifs de la brique provenaient de la région Auvergne-Rhône-Alpes.

Installation de purification de biogaz de grande taille, photo Prodeval

Comment optimiser l’équipement et le rendre plus attractif, quelques pistes

Associer AgriGNV® à un stockage :

Les briques AgriGNV® fournissent des débits de carburant relativement faibles (corrélés aux productions de biogaz de la méthanisation agricole), ce qui induit des temps de remplissage longs. Avec un réservoir de 80 l, pour un véhicule léger, le temps de remplissage varie de 16 h (petite brique) à 4 h (grande brique).

Le méthaniseur d’Agritaxia à Eclassan en Ardèche, photo Scara

Le bioGNV passe directement du compresseur au réservoir du véhicule : c’est le remplissage lent. Une organisation rigoureuse de logistique des pleins est alors nécessaire. Le stockage du gaz en bouteilles permet en partie de pallier cette contrainte. Le débit fournissant le biogaz au stockage est inchangé. Cependant le débit du stockage vers le réservoir est lui plus élevé. Un plein est alors réalisé en 3 à 10 mn selon la capacité du réservoir : c’est le remplissage rapide. L’intervalle entre les pleins est donc considérablement réduit.

Ouvrir cette production à des partenaires extérieurs

L’étude montre que les flottes disponibles en interne aux agriculteurs ne suffisent pas à utiliser l’ensemble du potentiel de production. Cela pénalise le prix de revient du carburant, les coûts d’investissement ayant un impact important. Sauf dans le cas très particulier de Méthadaines, se pose la question d’ouvrir ce potentiel de production à des partenaires extérieurs à l’exploitation : flotte captive d’entreprises, de collectivités voire véhicules de particuliers.

Se pose alors la question du ou des montages juridiques. Plusieurs options sont possibles :

  1. Le montage est fait au sein de la structure qui porte le méthaniseur, une SAS par exemple. Ce montage nécessite de valider l’objet de la société, le modèle économique de l’équipement et de faire évoluer les actionnaires qui pourraient être parties prenantes de la station AgriGNV®.
  2. S’il y a vente de carburant, les démarches administratives sont compliquées mais réalisables. Le prix sera notamment majoré d’une TVA, ce qui va augmenter le prix du carburant.
  3. Le montage peut se faire au sein de l’unité de méthanisation à condition d’en faire évoluer l’objet.
  4. Il est aussi possible de dissocier AgriGNV® de l’unité de méthanisation. Se pose alors la question de son implantation en zone PLU « non agricole », à discuter avec l’administration locale. Par ailleurs, le modèle nécessite une transaction (cession, vente…) avec l’unité de méthanisation pour le biogaz et l’implantation, ce qui peut avoir une incidence sur le prix de revient du bioGNV.

Une société de projet devra porter cette entité et avoir un modèle économique viable, basé sur la vente de carburant. Les partenaires potentiels seront les agriculteurs et les autres partenaires bénéficiaires du carburant. L’achat de véhicules pouvant être compris ou pas dans la société. Si les véhicules ne sont pas compris dans la société de projet, il est possible de considérer que cet équipement soit une borne de production/distribution de carburant, et le parallèle avec les bornes de recharges électriques pourrait être fait (IRVE). Dans ce cadre, un porteur de la société et de l’équipement pourrait être un syndicat d’énergie qui implante déjà des bornes de recharge électrique. Cela permettrait de générer une capacité d’investissement, de maintenance et de gestion logistique intéressante pour le projet et la filière.

Le site de méthanisation Agritaxia à Eclassan en Ardèche, photo Scara

Cependant, le gaz produit ne pourra pas bénéficier des garanties d’origine créées par les mécanismes de soutien à la filière biométhane puisque ce biométhane n’est pas injecté.

Une filière à développer par grappe

Ce type d’équipement vise le monde rural. Il doit pouvoir être sécurisé par une borne GNV ou un équipement similaire situé dans l’unité de méthanisation la plus proche. Déployer AgriGNV® par grappe permet de sécuriser la production de carburant, d’organiser son déploiement à l’échelle d’un territoire, de générer le basculement au gaz d’un ensemble de véhicules qui auront besoin d’entretien, donc d’avoir un concessionnaire qui pourrait évoluer vers une prestation d’entretien, et/ou de revente de véhicules gaz.

Les opérateurs qui développent ce type d’équipement dans les territoires ruraux sont potentiellement les syndicats d’énergie qui implantent les IRVE (Installation de recharge de véhicules électriques). Ils sont en mesure d’apporter l’organisation territoriale, le lien avec les acteurs du territoire, une capacité d’investissement et la capacité de gestion et de mutualisation. Ils seront aussi potentiellement clients de ces unités.

Comment les agriculteurs méthaniseurs de France voient-ils la brique ?

Les installations de méthanisation du GAEC de la Grivée, photo Philipe Collin

Céréalier et éleveur en agriculture biologique à Colombey-lès-Choiseul en Haute-Marne, Philippe Collin du Gaec de la Grivée a construit en 2010 une unité de méthanisation d’une capacité de 250 kW électriques. La chaleur dégagée par la combustion est valorisée grâce à un séchoir à céréales. Membre des Agriculteurs méthaniseurs de France, Philippe Collin utilise principalement du lisier de vaches laitières et des déchets d’agro-industries pour produire son biogaz.

La station d’AgriGNV au Gaec de la Grivée, photo Prodeval

En 2017, il a installé un démonstrateur de la première génération d’AgriGNV® pour produire son carburant. Aujourd’hui, il développe un projet de plus grande envergure qui devrait être fonctionnel en 2019. Dans un premier temps, deux AgriGNV® de 5 Nm³/h de bioGNV seront installés sur son unité de méthanisation. Ils vont permettre d’alimenter un camion-citerne de ramassage de lait (consommation de 40 000 Nm³/an), un ramassage scolaire (6 000 Nm³/an) et quelques voitures sur site. Philippe COLLIN souhaite expérimenter aussi un moteur GNV sur un automoteur de binage.

Une deuxième phase est aussi prévue avec la mise en place de deux stations décentralisées situées à 25 km de l’unité de méthanisation. Des racks de bouteilles seront remplis en bioGNV sur le site de la méthanisation et transportés sur site, pour délivrer du carburant à une flotte de 7 VL (véhicules légers) et VUL (véhicules utilitaires légers).

Ce qu’il reste à faire

Aujourd’hui, le prix du Gasoil non routier ou du diesel ne permet pas à la brique de se déployer sur le marché sans un soutien financier à l’investissement conséquent. L’évolution de la taxe TICGN (Taxe intérieure de Consommation de Gaz Naturel) et la CCE (Contribution Climat Energie) devraient réduire les écarts. Par ailleurs, il manque encore à la filière agricole la capacité à utiliser les tracteurs au gaz naturel dont l’offre technologique n’est pas encore mature mais devrait rapidement émerger.

L’unité de méthanisation Methelec à Ennezat dans le Puy-de-Dôme, photo Scara

Dans certaines régions, des initiatives existent et sont en cours de développement, elles devraient générer un essaimage rapide si le soutien est présent.

Contacts :

    • Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement : 
Guillaume Coicadan / +33 472 563 355 –  guillaume.coicadan@auvergnerhonealpes-ee.fr – www.auvergnerhonealpes-ee.fr
    • PRODEVAL : Yann PIERRE / +33 475 403 737 – y.pierre@prodeval.eu
    • SCARA : Manon DENEUFBOURG / +33 950 683 177 – manon.deneufbourg@scaraconseil.fr
    • AAMF : Philippe COLLIN / +33 329 073 406 – 
gaec-grivee@wanadoo.fr

Pour en savoir plus : 

Valérie BORRONI, Auvergne-Rhône-Alpes Énergie Environnement

Le magazine Bioénergie International est disponible :

Informations de contact de Prodeval

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