Méthasun va produire 360 kW de bioélectricité avec le biogaz d’un seul digesteur en voie liquide

Article paru dans le Bioénergie International n°70 de décembre 2020

Le module de cogénération 2G Energie chez Méthasun, photo Frédéric Douard

Simon Rouger, associé Méthasun, photo Frédéric Douard

L’unité de méthanisation de la Sarl Méthasun est localisée à 30 km à l’ouest d’Angers dans le village de Villemoisan sur la commune nouvelle de Val d’Erdre-Auxence. Le projet réalisé en 2019 a vu le jour à l’occasion de l’arrivée d’un sixième associé dans la société et de l’augmentation induite du cheptel laitier. Plusieurs objectifs étaient recherchés dans ce cadre : opérer une diversification de l’activité avec valorisation économique des effluents d’élevage, mettre aux normes les installations de stockage des effluents, réduire les nuisances au stockage et à l’épandage, produire un amendement naturel et réduire la consommation d’engrais minéraux.

L’exploitation agricole

L’unité de méthanisation est adossée à l’Earl Cultilait qui exploite un territoire de 515 ha sur lequel se répartissent cultures de blé, colza, maïs ensilage et flageolets, plus des prairies. L’exploitation pratique également l’interculture en couvert hivernal sur 130 ha et dont la production est destinée à la méthanisation.

Récolte de cannes de maïs pour la méthanisation, photo Gaec Rouger Belouin

L’exploitation compte aussi un élevage laitier de 200 vaches dont les trois quarts sont logés sur caillebotis et un quart sur aire paillée. Le lisier est stocké sous le bâtiment d’élevage dans une fosse de 1 600 m³, d’où il est conduit vers le digesteur. Les génisses sont élevées sur litière.

Les installations de stockage à plat de Méthasun, photo Frédéric Douard

La ration journalière du digesteur est de quarante tonnes par jour se décomposant ainsi : environ dix-neuf de liquides (lisier, jus de silos, eaux de traite, lactosérum, graisses et glycérine), six de fumier, huit d’ensilage (maïs, intercultures et herbe), plus sept de compléments divers selon la dynamique à conduire (fientes sèches de volailles, tontes de gazon, menue paille de blé, cannes de maïs, pommes et restes de légumes), ce qui représente annuellement 14 600 tonnes de matières. Simon Rouger précise que concernant les produits achetés, leur coût ne doit pas dépasser le tiers du prix de vente des kWh électriques qu’ils permettent de produire.

Méthasun, photo Gaec Rouger Belouin

Une unité de méthanisation optimisée

Le procédé de méthanisation est un infiniment mélangé mésophile avec agitation mécanique. Le temps de séjour y est actuellement de 45 à 50 jours. L’installation a été réalisée par la société Evalor, qui assure également son suivi biologique et sa maintenance.

La trémie d’incorporation Pumpe chez Méthasun, photo Frédéric Douard – Cliquer sur l’image pour l’agrandir.

L’installation comprend : une trémie d’incorporation des solides ; une fosse d’hydrolyse de 450 m³, enterrée, couverte et chauffée entre 38 et 41 °C ; un digesteur chauffé à 42 °C de 2 100 m³ avec ciel gazeux ; une cuve de stockage de 6 500 m³ avec ciel gazeux et pouvant contenir six mois de production de digestat ; une plateforme de stockage à plat de 1 800 m² avec parois modulables ; une cuve enterrée de 110 m³ pour lactosérum et lait avarié ; une cuve enterrée de 110 m³ chauffée et agitée pour graisses et glycérine ; une torchère de sécurité ; des voiries et un très beau local contenant salle de réunion, cuisine, salle de contrôle ainsi que les installations électriques et la génératrice. La société dispose également d’une fosse de stockage supplémentaire sur la commune de Belligné. D’une capacité de 900 m³, elle est dédiée au stockage du digestat en attente d’épandage sur les terres situées à proximité.

La cuve d’hydrolyse chez Méthasun, photo Frédéric Douard

Notons que la fosse d’hydrolyse, qui sert de lieu de préparation des intrants, sert aussi de piège à cailloux efficace et facile à vider. À Villemoisan, après un an de fonctionnement, les exploitants ont observé un lit de sable et cailloux de 45 cm d’épaisseur au fond de la cuve et ont procédé à son curage préventif au bobcat et à la suceuse.

Pour le dimensionnement du volume de digestion, le choix s’est porté sur une seule cuve, ce qui a permis de réduire l’investissement de 100 k€. En effet, concernant l’économie du projet, un effort tout particulier a été réalisé pour que l’investissement, ici de 2,2 M€, soit valorisé à son optimum. C’est ainsi que le digesteur de 2 100 m³ a été dimensionné pour produire à terme 360 kW d’électricité avec les intrants à disposition. Sa production actuelle est de 110 Nm³/h et devrait pouvoir atteindre facilement les 150 Nm³/h par enrichissement de la ration mais aussi par légère réduction du temps de séjour.

Les installations Méthasun à Villemoisan, la cuve d’hydrolyse se situé à droite de la trémie, photo Frédéric Douard

Sur la question du stockage du gaz, le stockage sur le seul digesteur aurait été insuffisant. Ici, l’équipement de la cuve de stockage, avec sa grande taille, fournit une capacité de stockage de gaz de 3 400 m³, qui vient s’ajouter aux 880 m³ sur le digesteur, soit une capacité totale de 4 280 m³. Ce volume apporte actuellement une autonomie de plus de 1,5 jour, sachant que le volume stocké sur la cuve de stockage est plus dense car plus froid. Cette réserve apporte une grande souplesse de fonctionnement. Elle permet en effet aux exploitants d’anticiper les variations de production du gaz avec sérénité et de corriger la ration par anticipation avec une bonne marge de réaction, en fonction du taux de charge des gazomètres … un luxe !

Le terminal de mesure du biogaz Sewerin chez Méthasun, photo Frédéric Douard

Un autre avantage particulièrement apprécié de ce grand volume de stockage de gaz, c’est la capacité de l’installation à laisser « vieillir le gaz ». En effet, l’ajout classique d’air dans les ciels gazeux, combiné à un temps de séjour du gaz allongé par le volume de stockage, permet une meilleure cristallisation du soufre, ce qui fait baisser sa teneur dans le biogaz de 200 à 300 mg/Nm³ par rapport à la normale. La faible teneur en hydrogène sulfuré du biogaz est bien sûr garante de la bonne tenue des installations dans le temps.

Un module de cogénération 2G Energie

Après un ensemencement et une mise en chauffe en août 2019, la production de biogaz était prête dès la fin octobre 2019. Mais les exploitants ont dû torcher le gaz jusqu’au 22 novembre pour mettre en service le moteur car ils attendaient l’accord d’injection d’Enedis, après deux années de relations pénibles avec l’opérateur.

Le dispositif de séchage et de désulfuration du biogaz 2G Energie chez Méthasun, photo Frédéric Douard

La génératrice et ses périphériques ont été fournis par 2G Energie, avec un moteur Agenitor 408 d’une puissance thermique de 880 kW pouvant générer 360 kWé à l’alternateur. Dans une première phase de lancement, le contrat de vente d’électricité a été conclu sur 262 kWé, avec une production effective de 274 pour couvrir les 12 kWé d’autoconsommation. Il est alimenté par 110 Nm³ de biogaz à l’heure, avec un taux de CH4 de 56-57 %, résultat de l’effet dynamisant de la cuve d’hydrolyse.

Ecran de contrôle-commande du cogénérateur 2G Energy chez Méthasun, photo Frédéric Douard – Cliquer sur l’écran pour l’agrandir.

À la sortie du gazomètre de soutirage, celui du digesteur, le biogaz est refroidi pour le sécher par condensation de l’eau, puis est passé dans un filtre à charbon actif qui permet en principe de baisser la teneur en H2S du biogaz en deçà des 10 mg/Nm³.

Quelques mois seulement après la vérification des performances de l’installation, une demande de modification du contrat de vente a été faite pour passer aux 360 kWé initialement prévus. Mais fin 2020, le dossier administratif est toujours en cours et les 100 kWé supplémentaires attendus ne peuvent toujours pas être produits !
Pour valoriser la chaleur résiduelle, un bâtiment de séchage est en cours de construction… donc avis aux amateurs de chaleur fatale : à 30 km d’Angers quelques centaines de kW de chaleur renouvelable cherchent débouché !

Le digestat

L’exploitation dispose de 420 ha de surface d’épandage, suffisante pour absorber les 13 000 tonnes de digestat brut annuellement produites tout en respectant l’équilibre de fertilisation, ici de 110 kg d’azote à l’hectare et de 50 kg pour le phosphore. La valeur fertilisante du digestat Méthasun est de 3,6 kg d’azote par tonne, 1,6 de phosphore et 4,5 de potassium.

Epandage de digestat liquide à l’enfouisseur, photo Gaec Rouger Belouin

Régulateur de pression Biogaskontor chez Méthasun, photo Frédéric Douard

L’épandage est réalisé avec une tonne de 20 m³ équipée d’une rampe avec enfouisseurs à disques. Les campagnes se déroulent en février-mars sur le blé et les couverts hivernaux, en mars-avril avant implantation du maïs, en avril-mai avant implantation des flageolets, en septembre sur le colza et les cultures dérobées, ainsi qu’au printemps et au début de l’automne sur les prairies.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Villemoisan

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