B2S met en service quatre turbines Capstone au biogaz au CET de Montmirail

Un article paru dans le Bioénergie International n°65 – janvier 2020

L’ensemble des équipements fournis par B2S, depuis la droite le local de régulation, le local des turbines, la chaufferie et tous les équipements de traitement du biogaz, photo Frédéric Douard

Les modules de déshydratation du lixiviats au CET de Montmirail, photo Frédéric Douard

L’installation de stockage de déchets non dangereux de Montmirail, dans le département de la Sarthe, est gérée par la société NCIE Environnement, filiale du groupe Paprec. Pour continuer à valoriser le biogaz produit par le site et remplacer une installation devenue obsolète, NCIE a confié fin 2018 à la société B2S (Biogaz-services-solutions), une centrale de cogénération par l’installation de quatre micro-turbines de la société californienne Capstone. B2S, importateur exclusif de ces solutions en France depuis 2014, a mis l’installation en service le 1 mai 2019, six mois tout juste après la commande.

La production d’électricité

La puissance de production électrique installée est 800 kWé (4 × 200), mais seules trois turbines sont utilisées pour la production, la quatrième étant en réserve et utilisée lors des arrêts techniques des trois premières.

Le local des turbines à droite et la chaufferie de récupération à gauche au CET de Montmirail, photo Frédéric Douard

L’une des quatre turbines installées à Montmirail, photo Frédéric Douard

Le processus de préparation du biogaz, qui arrive des casiers à une température de 40 °C, est constitué d’un aspirateur de transport, d’un surpresseur à 80 mbar, de deux condenseurs-sécheurs qui abaissent la température à 15 °C (un avant et un après compression), de filtres à charbon actif, d’un compresseur à 5,8 bar pour une arrivée dans les turbines à 5,5 bar et d’une ligne de transfert.

La capacité de production électrique des turbines, d’une puissance totale de 600 kWé, est limitée à 495 kWé pour répondre au contrat de vente signé avec EDF. Pour parvenir à cette puissance livrée au poste EDF, l’installation produit d’avantage, afin d’assurer l’autoconsommation de l’ensemble de l’installation, 50 kWé, et pour compenser les 15 kWé perdus sur la ligne reliant les turbines au poste EDF situé à 500 mètres. L’installation doit produire annuellement environ 4,25 GWh soit la consommation d’environ 900 foyers.

Des turbines avec cogénération

La chaleur produite par les gaz d’échappement des trois turbines, soit 750 kWth, est utilisée pour évaporer les lixiviats. Ce sont ainsi environ 6 000 m³ de lixiviats qui sont traités sur site, en supprimant les transports à l’extérieur et les rejets liquides dans le milieu naturel.

Le conteneur chaufferie de gestion de la chaleur récupérée sur les turbines, photo Frédéric Douard

Pour ce faire, la chaleur des turbines est récupérée sous forme d’eau chaude à 80 °C dans des échangeurs, puis elle est traitée dans un conteneur de fabrication Méthatherm, filiale de B2S, avant d’être valorisée dans l’évaporateur.

La technologie Capstone, un concentré de simplicité

La turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser l’énergie cinétique d’un flux liquide ou gazeux pour faire tourner un arbre supportant les aubes de la turbine et entraînant une génératrice électrique.

L’arbre et les aubes d’une turbine Capstone

Le principal avantage de la micro-turbine, par rapport à un moteur, réside dans sa grande simplicité. La turbine présente en effet une seule pièce en mouvement, sans huile ni eau, alors que le moteur thermique en possède entre 100 et 150. L’axe de la turbine ne repose même pas sur des roulements qui seraient à graisser, mais sur des paliers à air. Générés dès la mise en rotation, ces paliers sont capables de supporter la turbine sans contact mécanique, ce qui lui permet de réaliser de 17 000 à 67 000 tours par minute dans le cas présent !

Schéma d’une turbine Capstone de 65 kWé

L’entretien des micro-turbines est donc très simple, avec toutes les 4 000 heures le changement du filtre à air, et le contrôle des paramètres et des bougies, qui en fait ne sont sollicitées qu’une fois par démarrage ! L’injection se contrôle quant à elle toutes les 20 000 heures. Cette maintenance est par conséquent 2,5 fois moins coûteuse qu’une maintenance de moteur thermique.

Tous les paramètres de régulation des installations sont disponibles sur place et à distance par smartphone, photo Frédéric Douard

Par contre, le rendement de conversion électrique est un peu plus modeste que pour les moteurs, de 30 à 33 % dans le cas présent, ce qui est compensé par les économies de maintenance.

La durée de vie des turbines Capstone est de plus de 100 000 heures, soit plus de 11 ans. En biogaz, leur plage d’utilisation va de 50 à 100 % de leur puissance nominale. Elles se caractérisent également par de faibles émissions d’oxydes d’azote, en moyenne 18 mg/Nm³ à 15 % d’O2.

Notons également que les turbines Capstone peuvent aussi fonctionner avec d’autres combustibles vertueux comme le biodiesel, les huiles végétales ou l’hydrogène. Elles sont disponibles dans des gammes de puissances allant de 30 à 1 000 kWé pour les gaz et de 30 à 190 kWé pour les liquides.

Biogaz Services Solutions

L’entreprise B2S, créée et dirigée par Emile Favetto, est une entité du groupe FSP, un ensemble de six PME dédiées au biogaz et totalisant 35 personnes :

  • B2S : importation, vente, montage et maintenance des turbines Capstone,
  • Méthalac : conception et vente d’unités de méthanisation,
  • Biogaz Services : montage et maintenance d’unités de méthanisation,
  • Méthatherm : conception et réalisation de modules de valorisation thermique,
  • ACE : bureau d’études en environnement, dossiers ICPE,
  • FACO : consultant en méthanisation et exploitant de sites avec micro-turbines.

Emile et Bruno Favetto de B2S à Montmirail, photo Frédéric Douard

Au sein du groupe, B2S compte dix personnes, dont trois commerciaux (René Sénéclauze, Stéphane Gervais et Bruno Favetto) et sept techniciens, dont trois agréés Capstone, six basés à Aix-les-Bains et un à Caen.

B2S, avec les autres entreprises du groupe, assure le montage et la mise en service des installations, la formation et l’accompagnement des clients les six premiers mois, puis le suivi à distance et les maintenances.

B2S propose trois durées de contrat de maintenance, 5 ans ou 39 999 heures, 10 ans ou 79 999 heures, et 15 ans ou 119 999 heures, chacun avec deux niveaux au choix : préventif et curatif (uniquement pièces) ou préventif et curatif ‘’Full service’’ et ‘’Over hall’’ (Pièces et main d’œuvre avec révision).

Analyseur de biogaz, le Multitec® BioControl de chez Sewerin, photo Frédéric Douard

Notons enfin que B2S peut fournir ces turbines clé en main ou comme tiers investisseur. Dans le second cas, B2S finance intégralement l’installation, vend lui-même l’énergie et assure la maintenance durant la durée du contrat qui peut être avec option d’achat.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Montmirail

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Les applications développées par B2S, grâce à l'utilisation de la technologie Capstone, assurent une efficacité maximale dans l'exploitation du biogaz de décharge ou de digestion anaérobie. Le fonctionnement des turbines sans huile pour la cogénération avec le biogaz est très pratique. De plus, la chaleur résiduelle des gaz de combustion produite par la MicroTurbine, permet via des échangeurs de chaleur, d’obtenir une eau pouvant être utilisée pour chauffer les digesteurs. Beaucoup d'usines de traitement des eaux usées, et des centres d’enfouissement techniques (CET) ont déjà adopté la technologie Capstone, réalisant ainsi d'importantes économies tout en améliorant l'efficacité énergétique de leurs installations.
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