Méthavo Elevage, première unité de méthanisation agricole d’Ille-et-Vilaine

Vendredi 22 octobre 2010 a eu lieu l’inauguration de la première unité de méthanisation agricole d’Ille-et-Vilaine. Cette installation, portée par l’exploitant agricole Gildas Fouchet, est l’aboutissement de plusieurs années de travail. Le projet de méthanisation a été motivé par lʼaugmentation tarifaire des énergies fossiles, un désir de diversification, une conviction personnelle et la sensibilité environnementale de produire une énergie renouvelable.

Gildas FOUCHET est exploitant agricole individuel depuis début 2006 au lieu-dit « La Cour dʼAhaut » sur la commune de Domagné dans le département de lʼIlle-et-Vilaine. Son exploitation, de type polyculture élevage, associe cultures et élevages de volailles et de veaux de boucherie. Lʼexploitation compte 60 ha de surface agricole utile (SAU), dont 55 ha potentiellement épandables. Les parcelles sont dédiées à la culture de céréales, maïs et colza et réparties sur deux sites, La Grande Neuville avec 18 ha de SAU et La Cour dʼAhaut avec 42 ha de SAU.

Les substrats
Lʼélevage, situé au lieu-dit La Cour dʼAhaut, est constitué dʼun atelier de 372 places de veaux de boucherie et dʼun atelier de volailles de 1 000 m². Les veaux de boucherie sont logés sur caillebotis intégral et génèrent chaque année 2 000 m3 de lisier. Les volailles, quant à elles, produisent 140 tonnes de fumier par an. Le site « La Cour dʼAhaut » comprend les bâtiments veaux et volailles, le silo de stockage des produits végétaux et les pré-fosses de stockage du lisier. A ces substrats s’ajoutent environ 600 t/an de cultures dérobées (cultivées sur 30 ha) ainsi que des substrats extérieurs pour compléter cette base : des déchets et co-produits issus dʼindustries agro-alimentaires locales et de coopératives agricoles. Les substrats provenant de lʼextérieur sont variables selon les saisons et les livraisons (déchets de céréales, fruits et légumes dʼhypermarchés, invendus de boulangerie, déchets de tomates, déchets de restauration, produits laitiers, etc). Selon la valeur énergétique de ces substrats, les quantités introduites dans le fermenteur varient entre 1 500 et 2 500 t/an en moyenne. Selon les saisons, la matière introduite dans le fermenteur est dʼenviron 4 000 – 5 000 t/an de matière brute totale, soit environ 12 t par jour.

Le cœur de la fermentation
Lʼinstallation de méthanisation est composée dʼun seul fermenteur, une cuve en béton de 923 m3
bruts (14 m diamètre sur 6 m de hauteur), enterré à 3 m de profondeur. Un matériau isolant (panneau de polyuréthane) disposé sur la totalité des parois hors sol de la cuve évite les pertes thermiques.
Un réseau de chaleur est intégré dans le béton au niveau des parois et du radier du fermenteur. Lʼeau chaude issue du co-générateur circule dans ce réseau afin de maintenir le mélange en fermentation entre 38 et 40°C ; une sonde permet de réguler la température au sein du fermenteur. Cette température (système mésophile) favorise le développement et lʼactivité des microorganismes.
Lʼagitation des substrats en fermentation est assurée par deux systèmes de brassage :

  • un mélangeur à pales à rotation lente (moteur 15 kW),
  • un mélangeur immergé à rotation rapide, dont la position verticale est réglable (moteur 13 kW).

Ces deux systèmes de brassage, fonctionnant par intermittence et à intervalles pilotés par lʼautomate, ont plusieurs objectifs :

  • favoriser le contact entre les bactéries et la matière organique,
  • éviter la formation de croûte en surface,
  • éviter la formation de couches se formant selon les différentes densités.

Le biogaz
Le biogaz est stocké au dessus du fermenteur sous un collecteur double membrane : une première membrane en polyéthylène, étanche au gaz, se gonfle en fonction de la production de biogaz, tandis que la seconde membrane, en PVC, est maintenue tendue par un système dʼinjection dʼair qui maintient un différentiel de pression constant entre les deux membranes. Celle-ci joue ainsi le rôle de protection contre les intempéries et permet favorise lʼacheminement du biogaz vers le cogénérateur.

Avant dʼêtre stocké dans le collecteur double membrane, le biogaz passe à travers une chambre de désulfuration. Il sʼagit dʼune structure en bois située entre le haut du fermenteur et le collecteur double membrane. Une faible quantité dʼoxygène est injectée au niveau de cette structure bois afin de favoriser lʼoxydation du soufre contenu dans le biogaz ; cette oxydation est assurée par des bactéries présentes sur le plancher en bois. Le soufre se cristallise pour retomber dans le digestat. Le volume de biogaz pouvant être stocké dans le collecteur est de lʼordre de 263 m3, soit lʼéquivalent de 5 à 6 heures de production. La pression du biogaz est contrôlée par un différentiel de pression et reste comprise entre environ 1 et 3 mbar. En cas de surpression ou de dépression, une soupape de sécurité permet lʼévacuation de lʼexcédent de biogaz.
Le biogaz produit, ayant été désulfuré biologiquement, est ensuite refroidi en transitant par une canalisation de 80 m de long enterrée à 1 m de profondeur. Son refroidissement autour de 15°C condense la vapeur dʼeau quʼil contient, augmentant ainsi son pouvoir calorifique.

La production annuelle totale de méthane est estimée à 230 000 m3, soit 184 tonnes équivalent pétrole.

Le co-générateur

A proximité du fermenteur, un caisson insonorisé et équipé dʼune cheminée dʼextraction abrite le co-générateur dʼune puissance électrique de 100 kW. Le co-générateur est constitué dʼun bloc moteur, qui utilise le biogaz comme carburant, et dʼune génératrice qui est entraînée par lʼarbre moteur. Lʼénergie mécanique est ainsi transformée en électricité, qui est injectée directement sur le réseau de distribution. Auparavant, un analyseur de biogaz à poste fixe effectue lʼanalyse de sa composition en méthane, dioxyde de carbone, sulfure dʼhydrogène et oxygène à intervalles réguliers. Un débitmètre mesure également le débit instantané de biogaz entre le collecteur double membrane et le moteur. En tant quʼénergie produite à partir du biogaz, lʼélectricité produite bénéficie dʼun tarif de rachat préférentiel. Un poste transformateur de 160 kVA permet de passer de 400 V à la tension requise pour injection sur le réseau. Un relevé mensuel de production sert de base à la facturation auprès de lʼadministration des obligations dʼachat dʼEDF.

Deux échangeurs de chaleur sont installés pour récupérer la chaleur produite par le moteur et sur les gaz dʼéchappement. Lʼeau chaude ainsi récupérée est en partie utilisée pour maintenir en température le process de méthanisation. Lʼarmoire de commande spécifique au co-générateur permet de surveiller les différents paramètres de fonctionnement, notamment la puissance électrique produite. En cas de dysfonctionnement, des alarmes sont automatiquement envoyées sur des téléphones mobiles et fixes. Le co-générateur installé consomme environ 53,2 m3 de biogaz par heure avec les caractéristiques suivantes :

  • Bloc moteur : MAN,
  • Génératrice : Leroy-Somer,
  • Moteur biogaz.

La production totale dʼélectricité par an est estimée à 800 MWhé, soit 20 fois la consommation de lʼexploitation agricole. En complément de la production dʼélectricité, lʼinstallation de méthanisation produit également 900 MWh thermiques par an, soit lʼéquivalent de 90 000 litres de fuel.
La chaleur produite par lʼinstallation de la SARL Methavo Elevages permet de chauffer :

  • le fermenteur à 38- 40°C, processus mésophile,
  • le bâtiment volailles par la mise en place de deux aérothermes,
  • lʼeau chaude pour la buvée des veaux de boucherie,
  • la maison dʼhabitation et lʼeau chaude sanitaire.

Au total, près de 520 MWh thermiques sont valorisés et la SARL Méthavo Elevages valorisera ainsi près de 70% de lʼénergie du biogaz produit.

Le digestat

Deux fosses de 650 m3 et 1 500 m3 (La Cour dʼAhaut) ainsi que 500 m3 (La Grande Neuville) recueillent le digestat par surverse et le stockent en attendant lʼépandage agricole. Lʼinstallation produira environ 4 600 m3/an de digestat avec les concentrations prévisionnelles suivantes en éléments fertilisants :La méthanisation étant un procédé conservatif au niveau des éléments fertilisants, la teneur en azote, phosphore et potassium reste inchangée après le processus de méthanisation. En revanche, lʼazote est fortement minéralisé ce qui le rend plus assimilable par les plantes. Des analyses de digestat seront réalisées avant épandage afin de connaître et de contrôler la qualité du digestat, et de réaliser un plan de fumure cohérent. Le digestat sera épandu intégralement sur les terres de  lʼexploitation (55 ha potentiellement épandables) et permettra la réduction dʼutilisation dʼengrais minéraux.
On considère que le digestat se situe entre le lisier et un engrais minéral car il contient de lʼazote et du phosphore sous forme minérale. Ces éléments sont ainsi directement assimilables par les plantes, ce qui réduit le risque de lessivage. De plus, la méthanisation, en dégradant la matière organique fermentescible, réduit très fortement les odeurs lors de lʼépandage. Cependant, afin dʼéviter la volatilisation de lʼazote ammoniacal lors de lʼépandage du digestat, lʼutilisation dʼépandeurs avec injecteurs ou pendillards est fortement recommandée.

Les consommations énergétiques : la situation initiale
Les élevages de veaux et de volailles consomment annuellement plus de 200 000 kWh pour le chauffage de lʼeau de buvée des veaux ainsi que le chauffage du bâtiment volailles. Avec la mise en place de lʼinstallation de biométhanisation, le chauffage au propane du bâtiment volailles a été remplacé par des aérothermes à eau chaude issue du cogénérateur.
Par ailleurs, la maison dʼhabitation de Gildas FOUCHET, située à 200 m du cogénérateur, consomme annuellement 30 000 kWh pour le chauffage.

QUELQUES REPÈRES ÉCONOMIQUES

Lʼinvestissement global sʼélève à 670 000 € HT et comprend :

  • la réalisation du terrassement et des voieries,
  • le génie civil (fermenteur, fosse digestat, préfosses…),
  • la fourniture et la pose des équipements,
  • le raccordement électrique,
  • les réseaux de chaleur et les équipements supplémentaires pour le chauffage des bâtiments,
  • les frais dʼétudes et de dossiers.

Les subventions publiques et autres contributions
La SARL Méthavo Elevages a bénéficié dʼaides publiques pour le financement de lʼinstallation :

  • ADEME : 82 950 €
  • Conseil Régional de Bretagne : 55 000 €
  • Conseil Général dʼIlle-et-Vilaine : 55 100 €

Soit un total de 193 050 €, représentant 28,8% de lʼinvestissement total.

Les recettes de lʼinstallation de méthanisation sont estimées à 120 239 € et comprennent :

  • la vente de lʼélectricité,
  • les économies de chauffage réalisées (ateliers veaux et volailles, maison).

Les frais dʼexploitation de lʼinstallation de méthanisation sont estimés à 58 700 € et sont composées de :

  • la maintenance du co-générateur et des autres équipements de lʼinstallation,
  • lʼassurance,
  • le temps de travail estimé à 1 h/jour,
  • les frais de culture/récolte de produits végétaux (cultures dérobées),
  • les frais dʼépandage,
  • les frais dʼanalyses de substrats et de digestat,
  • les consommations électriques de lʼinstallation,
  • la location du compteur EDF.

Le temps de retour brut, après la déduction des aides, est estimé à 6-7 ans. La totalité des besoins thermiques de lʼexploitation agricole et de la maison de Gildas FOUCHET sont couverts par la production de lʼinstallation de méthanisation afin d’atteindre une totale autonomie énergétique. Au total, lʼéconomie réalisée sur lʼachat de propane et de fuel pour lʼexploitation et la maison s’élève à environ 13 000 €/an. Gildas FOUCHET a également pour projet de chauffer la serre dʼune exploitation voisine.

>> Voir le dossier complet

Frédéric DOUARD, Bioénergie International

2 réponses
  1. Bonjour !
    Nous sommes en train de préparer cette liste qui sera publiée sous la forme d’une carte dans le numéro de mars de Bioénergie International, le N°18, il vous suffira de l’acheter sur http://www.bioenergie-promotion.fr/boutique/fr/
    La carte sera accompagnée comme toutes nos cartes, de la liste des sites, de leur adresse et de leurs caractéristiques principales.
    Bien cordialement
    Frédéric Douard

  2. Cécile COLOMBANI dit :

    Bonjour,

    Pas un commentaire, une question : avez-vous en votre possession une liste des unités agricoles de biogaz en France?
    Je fais actuellement une petite étude de marché à titre professionnel et je n’arrive pas à trouver cette info.

    Merci de votre retour.
    Cordialement,

    Cécile COLOMBANI
    KÄSSBOHRER E.S.E
    colombani.c@pistenbully.fr