Méthanisation Green2Gas et cogénération Tedom-Schnell à l’Earl Croix aux Vents

Article paru dans le Bioénergie International n°67 de l’été 2020

L’unité de méthanisation de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Yoan Vétu, photo Frédéric Douard

L’exploitation agricole de Heurtebise au Petit-Auverné près de Châteaubriant en Loire Atlantique produit principalement du lait. Mais depuis 2009 et la chute des cours, il a fallu imaginer des solutions pour survivre et pour continuer à évoluer. Aujourd’hui l’exploitation est conduite par l’Earl Croix aux Vents, qui réunit le fils de la famille historique, Yoan Vêtu, plus un voisin, Alain Belay ; elle fait également travailler deux salariés et un apprenti. Dernièrement, l’Earl, qui s’était déjà bien diversifiée, a décidé d’ajouter la carte de l’énergie à son jeu, tout d’abord en installant en 2016 un tracker photovoltaïque de 12 kW utilisé en autoconsommation, puis en 2019 en mettant en service une unité de méthanisation au travers de la SAS Nature Energie.

Contexte du projet

L’exploitation se fait sur 300 ha, compte 185 vaches laitières et un poulailler de 400 m². La production végétale tourne autour de cultures de vente sur 140 ha (blé, colza, tournesol et légumes pour une conserverie) et des aliments pour le bétail et la méthanisation (orge, ensilage, foin, prairies).

Stock d’issues de céréales chez Nature Energie, et en arrière-plan, le local de cogénération biogaz, photo Frédéric Douard

La méthanisation, Yoan s’y était déjà intéressé en 2012. Mais l’injection de biométhane n’était pas possible du fait de l’éloignement du réseau et la rentabilité pour une cogénération ne fut pas trouvée. En 2017, avec la revalorisation des tarifs d’achat de l’électricité biogaz, les conditions furent réunies pour relancer le projet. Plusieurs études à 100, 160 puis 250 kWé conduisirent à choisir le 250 kWé… pour commencer.

Issue de blé noir chez Nature Energie, photo Frédéric Douard

Le permis de construire fut accepté en août 2018 et la mise en service eut lieu le 6 juin 2019 après deux mois de mise en chauffe du lisier de bovins et du digestat d’une méthanisation voisine. La puissance nominale du moteur a été atteinte en trois semaines.

L’investissement total se monte à 2 M€. Il a été financé par l’emprunt auprès du Crédit agricole Loire Atlantique Vendée et de la Banque Populaire Grand Ouest. Il reçut une aide de 170 000 € de l’Ademe. Le temps de retour brut prévisionnel est de huit ans, et pourrait passer à cinq ans en cas de doublement de la puissance.

Les intrants

La ration est de 30 tonnes par jour soit 10 950 tonnes par an : 4 500 tonnes de lisier de vaches, 1 200 tonnes de lisier de canard, 1 200 tonnes de CIVE d’hiver (seigle et trèfle), 1 000 tonnes de maïs-ensilage, 800 tonnes de fumier pailleux de génisses, 850 tonnes de fumier de canard, 250 tonnes d’issues de blé noir, 250 tonnes d’issues de céréales, 100 tonnes de CIVE d’été (tournesol maïs, niger) et 800 tonnes d’eaux sales. À cette ration, s’ajoute la recirculation de 10 tonnes de digestat séparé par jour.

Livraison de lisier de canard chez Nature Energie, photo Frédéric Douard

Les installations de méthanisation

Pour la partie méthanisation, après avoir consulté quatre constructeurs, l’Earl s’est engagée avec un constructeur qui affiche une vingtaine de références, Bio4Gas, aujourd’hui nommé Green2Gas, la solution technique et la relation humaine ayant séduit les porteurs du projet.

La préfosse de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Agitateur STEVERDING chez Nature Energie, photo Frédéric Douard

L’installation est composée de silos à plat extérieurs sur 1 800 m², d’une trémie mécanique de 40 m³, d’une pré-fosse de mélange de 100 m³, d’un digesteur et d’un post-digesteur de 1 900 m³ chacun, d’un bâtiment de 432 m² pour le digestat solide, de deux fosses à lisier existantes de 3 170 m³ chacune utilisées pour le stockage du digestat et de 1 300 m³ de surfaces de circulation en béton.

Le processus mésophile est aujourd’hui conduit sur 110 jours, une durée qui sera amenée à être réduite lorsque l’installation passera à 500 kWé, tous les volumes ayant été dimensionnés dans cette perspective. Il ne manquera alors que quelques surfaces de silo à plat à créer et une fosse de stockage de digestat liquide.

La conduite de l’unité demande 1 heure 30 de travail quotidien réalisées par Yoan et Guillaume salarié de l’Earl. Elle est facilitée par les automatismes et le logiciel qui renvoie les informations sur téléphone portable.

L’un des agitateurs à bras long du digesteur de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Un moteur de cogénération à chambre de précombustion passive

Pour la partie cogénération du projet, la SAS a fait appel à Dalkia Smart Building (ancien EDF Optimal Solutions) qui a livré l’installation clé en main. L’offre de DSB a privilégié un motoriste inhabituel pour Green2Gas, le constructeur Tedom-Schnell, pour le rendement supérieur de son cogénérateur.

La cogénératrice Tedom-Schnell de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Après sa reprise par le groupe TEDOM, son propriétaire actuel, TEDOM SCHNELL GmbH a considérablement renforcé ses activités de recherche-développement à son siège de Wangen. Ses investissements portent sur de nombreuses évolutions apportées à sa gamme existante, mais aussi bien évidemment sur la prochaine génération de moteurs de cogénération. Un de ces projets visait à mettre au point une chambre de précombustion passive, qui est aujourd’hui commercialisée depuis 2018. Dans cette solution, selon le constructeur, la robustesse, la fiabilité et la durée de vie de la chambre de précombustion et des bougies d’allumage sont bien supérieures à toutes celles des modèles présents sur le marché.

Le moteur de cogénération Tedom-Schnell sur base Scania, avec en partie haute les préchambres de combustion passive, photo Frédéric Douard

L’installation est équipée du Flexi 265 de Tedom-Schnell, un moteur Scania de 12,7 litres à six cylindres. Au Petit-Auverné, il est bridé à 250 kWé. Son rendement électrique est de 43 % et le thermique de 40 %. Mais outre le rendement, l’autre point fort de cette nouvelle génération de moteurs équipés de la technologie à chambre de précombustion passive, c’est le nombre élevé d’heures de fonctionnement.

La préchambre de combustion passive de Tedom-Schnell

Le mélange de gaz combustible et d’air présent dans la chambre de précombustion est enflammé au moyen d’une bougie d’allumage industrielle spécialement adaptée. L’augmentation de la pression au sein de la chambre de précombustion chasse le mélange déjà enflammé vers la chambre de combustion en plusieurs jets de longue portée, ce qui accélère et optimise la combustion tout en minimisant les émissions.

Par rapport aux bougies d’allumage standards, ce système permet de s’affranchir des limites d’encombrement, de parfaitement l’adapter à la chambre et d’optimiser la combustion. En outre, cette bougie d’allumage démontable, ainsi que la chambre de précombustion, peuvent éventuellement être nettoyées et remplacées individuellement.

Le cogénérateur du Petit-Auverné a déjà tourné 4 200 heures au premier semestre 2020 et produit plus de 2 GWh d’électricité par an. Le tarif de vente est de 21,5 c€/kWh. Un emplacement pour un second moteur a d’ores et déjà été prévu dans le local cogénération.

Le local de séchage à plat à gauche et le stockage de digestat solide au centre, chez Nature Energie, photo Frédéric Douard

Concernant la valorisation de la chaleur, un séchoir à plat de 72 m² est en cours de mise en service. Il permettra de sécher du foin, de la luzerne et des céréales pour l’exploitation mais servira surtout en prestations. Pour compléter cette valorisation, un projet de pisciculture est à l’étude avec la Chambre d’agriculture.

La fertilisation

Le digestat résultant de la méthanisation est séparé en 1 500 tonnes solides et un peu moins de 9 000 tonnes liquides. Il est épandu sur 260 ha dont 40 ha sur la base d’échanges d’intrants contre digestat, un échange régi par l’équivalence agronomique des produits.

La phase liquide est épandue notamment sur les céréales en sortie d’hiver, avec une tonne à pendillards. À l’avenir, l’épandage est prévu sans tonne. La phase solide est épandue en implantation de colza et légumes.

Le digestat solide de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Et lorsque l’unité tournera à 500 kWé, l’objectif est de s’affranchir totalement des engrais de synthèse, ce qui représentera une économie de 30 000 € par an !

Notons enfin que l’exploitation est certifiée HVE de niveau 3 (Haute Valeur Environnementale), le niveau le plus élevé de la certification environnementale des exploitations agricoles françaises.

Le séparateur de phase de Nature Energie, photo Frédéric Douard

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage au Petit-Auverné

Sur le sujet des cogénératrices gaz à chambre de précombustion passive, lire également : Méthalica s’équipe du nouveau moteur de cogénération Schnell à chambre de précombustion passive

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