Ter’Green accompagne l’unité de méthanisation territoriale Dole Biogaz

Article paru dans le Bioénergie International n°74 de septembre 2021

Les installations de Dole Biogaz, photo Naskeo

Cyrille Maignan, le responsable d’exploitation de la centrale Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

L’unité de méthanisation territoriale Dole Biogaz dans le Jura, située sur la commune de Brevans, dans l’agglomération doloise, injecte du biométhane dans le réseau exploité par GRDF depuis le 23 juin 2021, une première dans le département du Jura. L’agglomération, aujourd’hui communauté d’agglomération du Grand Dole, n’en est pas à son coup d’essai en matière de bioénergie et figure même parmi les pionniers au niveau national. En effet, dès 1988, la commune de Champvans a mis en service un réseau de chaleur communal au bois, une initiative rejointe en 1998 par la Ville de Dole qui passait alors son réseau de chaleur du charbon au bois. L’introduction du gaz vert dans l’agglomération, 33 ans après la première installation de bioénergie, était bien entendu une action incontournable pour la collectivité.

Un portage tripartite public-privé

Il y a huit ans, alors que Naskeo, société d’ingénierie et de construction d’unités de méthanisation du groupe Keon, recherchait des sites propices pour implanter des centrales de production et d’injection de biométhane, l’entreprise ciblait des territoires moteurs disposant d’un bon réseau gazier, de ressources de proximité et de possibilités d’implantation bien desservies par la route. Le territoire du Grand Dole, 47 communes et 55 000 habitants, réunissait tous ces critères : un tissu agricole important, des industries agro-alimentaires, le souhait d’apporter une solution locale de valorisation des biodéchets collectés dans le cadre de la loi obligeant les producteurs à les valoriser, et bien sûr la volonté d’avancer encore sur la voie de transition énergétique par des solutions locales.

Dole Biogaz à Brevans, photo Frédéric Douard

Un long travail d’études et de recherche de partenaires s’est alors engagé, relayé depuis 2019 par la nouvelle filiale du groupe Keon, Ter’Green, dédiée au développement investissement de projets de biométhane, Naskeo demeurant l’opérateur d’ingénierie du groupe, et Sycomore assurant l’exploitation maintenance du site.

Le projet Dole Biogaz, qui a mobilisé un investissement de 10 M€, est ainsi porté par Ter’Green à hauteur de 39 % du capital de la société, par 19 agriculteurs à hauteur de 51 % des parts et par le Grand Dole pour les 10 % restants.

Ter’Green, co-développeur et co-investisseur

Ter’Green intervient dans le co-développement et le co-investissement de projets de biométhane aux côtés des agriculteurs, des collectivités et des entreprises. Elle est née en septembre 2019 du partenariat entre le groupe Keon, Swen Capital Partners et le groupe Crédit Agricole, via ses filiales IDIA Capital Investissement et Calen. Sa mission est d’accompagner par son positionnement différenciant d’investisseur métier, le développement des projets, de les co-financer tout en recherchant la meilleure performance technico-économique. En matière financière, Ter’Green intervient par apport complémentaire de capital et en comptes courants.

Pour la partie développement, l’entreprise s’appuie bien sur le savoir-faire de Naskeo et sur ses quinze années d’expérience dans la construction d’unités de méthanisation, et plus de quarante références.

Pour la partie installation, exploitation et maintenance, Ter’Green s’appuie sur une autre filiale du groupe Keon, Sycomore Services, spécialisée dans l’installation l’exploitation et la maintenance d’unités de méthanisation.

Les bureaux, le bâtiment de réception des matières et les trois cuves de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

L’apport spécifique de Ter’Green dans le groupe, par rapport aux prestations techniques des deux autres filiales, est donc la structuration juridique, l’ingénierie financière, l’apport en fonds propres et l’accompagnement de la gestion des projets, en particulier en connectant le monde agricole et les collectivités.

Depuis sa création récente, Ter’Green a déjà concrétisé six projets :

  • Biogaz d’Arcis à Ormes dans l’Aube en 2019 (480 Nm³ CH4/h),
  • Méth’Innov à Melle dans les Deux-Sèvres en 2020 (250 Nm³ CH4 /h),
  • Dole Biogaz en 2021 (260 Nm³ CH4/h),
  • Agri Seudre Energies au Chay en Charente-Maritime (130 Nm³ CH4 /h),
  • Biogaz des Marches de Bretagne à Maen Roch en Ille-et-Vilaine (120 Nm³ CH4 /h),
  • Avallon Bioénergie à Etaule dans l’Yonne (180 Nm³ CH4 /h).

Une cinquantaine d’autres projets est d’ores et déjà à l’étude et la société s’est fixée comme objectif d’investir dix millions d’euros dans vingt nouveaux projets d’ici à 2024.

L’organisation de Dole Biogaz

Le gisement de matières organiques qui sera utilisé est de 30 000 tonnes par an. La ration sera constituée à terme de 40 % de biodéchets alimentaires de la région et d’industries agro-alimentaires locales, de 30 % de fumier et de 30 % de CIVE. L’approvisionnement en biodéchets est assuré dans le cadre de contrats pluriannuels avec le syndicat local de collecte et de traitement des déchets, avec les producteurs ou des sociétés de services.

Les silos à plat de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

Le fumier, en provenance des 19 agriculteurs associés, est acheté au départ des exploitations avec un prix en rapport avec son taux de MS. Son transport est réalisé par camion porte-conteneur par une entreprise locale. Les ensilages, également en provenance des associés, sont livrés à l’unité de méthanisation par les agriculteurs eux-mêmes, et sont payés en fonction de leur valeur agronomique.

Les trois cellules de stockage à plat des ensilages de Dole Biogaz avec des modules préfabriqués CBS Beton, photo Frédéric Douard

Le retour au sol des digestats se fait à 100 % auprès des agriculteurs associés sur une surface totale de 4 000 ha. Les quantités récupérées par les agriculteurs sont calculées au prorata de leurs apports agronomiques en fumier et en CIVE. Notons que les agriculteurs récupéreront au moins 150 % de leurs apports agronomiques, car le digestat produit inclut également le résiduel de digestion des biodéchets favorisant ainsi la transition de fertilisants de synthèse vers une fertilisation organique.

Le module de double-séparation de phase de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

Les digestats sont rendus racines par Dole Biogaz via des entrepreneurs de travaux agricoles. Le coût de ces opérations est pour partie pris en charge dans les prix de vente des matières premières, et pour partie par Dole Biogaz. Ces calculs ont été établis pour que ces opérations ne coûtent globalement rien aux exploitants agricoles dès lors que le fumier qu’ils apportent est à plus de 24 % de MS.

La cuve de stockage de digestat liquide, le module de séparation en hauteur et l’aire de stockage du digestat solide, photo Frédéric Douard

Du côté agronomique, avec le retour supplémentaire dû aux biodéchets, les agriculteurs sont dans tous les cas gagnants et pourront pour certains couvrir une grande partie de leurs besoins en minéraux et matière organique avec le digestat. L’autre avantage important pour les agriculteurs, outre le fait qu’ils n’aient plus besoin de s’occuper d’épandre, et que cet épandage est inodore, et qu’ils n’auront plus à gérer, à mettre aux normes et à entretenir d’équipements de stockage à la ferme, un poste qui pèse lourd dans les exploitations.

L’unité de méthanisation

Elle est composée de trois cuves principales en béton : un digesteur de 5 300 m³, un post-digesteur de 5 300 m³ et un stockage de digestat liquide de 10 300 m³ capable de contenir huit mois de production. Sinon, les digesteurs sont chauffés et donc isolés, et les trois cuves sont couvertes d’une double membrane avec récupération de biogaz. Cette récupération devrait se répartir à 78 % sur le digesteur, 20 % sur le post-digesteur et 2 % sur le stockage. La durée moyenne de digestion est 55 jours entre 38 et 40 °C.

Le pont roulant alimente l’une ou l’autre des deux trémies en fumier ou ensilage chez Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

Les intrants liquides sont stockés dans trois cuves aériennes de 80 m³, chauffées et calorifugées, avec agitateur axial et injection directe dans le digesteur. Une fosse fermée de 90 m³, située dans le bâtiment, accueille les biodéchets visqueux. Les CIVE sont stockées dans trois silos à plat bâchés de 800 m² chacun, avec couloirs de circulation et construits à partir de blocs préfabriqués CBS Béton. Le fumier est quant à lui livré en continu dans une fosse de 250 tonnes dans le bâtiment. Sa manipulation est assurée automatiquement par un pont roulant à grappin, avec une gestion sur 20 points de stockage, permettant ainsi de soulager l’équipe d’exploitation du site. Le bâtiment est fermé et son air est traité par un biofiltre de 270 m³ empli de bois déchiqueté, ouvert en toiture, avec rampe d’arrosage pour en réguler l’humidité, bardé en bois, et fourni par l’entreprise alsacienne Viwade.

Le biofiltre pour le traitement de l’air du bâtiment de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

Pour ce qui concerne l’incorporation, la solution retenue est un Premix plutôt qu’une cuve Ergénium, la solution classique de Naskeo en infiniment mélangé. Ce choix va permettre de gérer un taux de matière sèche parfois plus élevé que les 8 à 9 % requis habituellement par l’infiniment mélangé. En effet dans ce projet, l’alimentation du digesteur est ici limitée en liquides. Le plan d’approvisionnement ne comprend pas de lisier, juste des biodéchets liquides des industries agroalimentaires et les eaux de la plateforme qui sont récupérées dans deux lagunes ouvertes. Le broyeur mis en place reçoit les produits solides depuis un bol Pumpe Biomischer de 20 m³. Celui-ci est alimenté en direct par le grappin pour ce qui est des ensilages, chargés comme le fumier depuis certaines zones de la fosse de stockage des solides dans le bâtiment.

Le bol d’incorporation et sa table à rebond pour les fumiers arrivant de l’autre trémie, photo Frédéric Douard

La trémie doseuse se fumier Konrad Pumpe de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

Les fumiers quant à eux, ne vont pas directement au bol. Ils suivent une chaîne de préparation pour garantir le bon fonctionnement du broyeur. Cette chaîne est constituée d’une trémie doseuse à fond mouvant Konrad Pumpe BIG-Dos de 25 m³ avec trois démêleurs horizontaux, d’une bande transporteuse, d’un déferrailleur magnétique, puis d’une table à rebond pour séparer les pierres les plus grosses, avant l’arrivée dans le bol d’incorporation. Malgré cela, du fait de terres très riches en galets dans cette partie de la basse vallée du Doubs, le piège à cailloux du Premix sort une trentaine de kilogrammes de pierres par jour.

Les biodéchets visqueux sont livrés pour l’instant par citernes sous forme de soupe de déconditionnement. À terme, lorsque la collecte des cantines de l’agglomération sera organisée, des restes de repas plus solides compléteront les soupes. En sortie de la cuve de réception, les biodéchets sont extraits par deux pompes dilacératrices puis passent dans un broyeur dédié afin de leur garantir une taille inférieure à 12 mm, pour respecter les contraintes réglementaires de l’hygiénisation. Celle-ci est réalisée dans une cuve isolée de 20 m³ située à l’extérieur du bâtiment, à côté des cuves de stockage des intrants liquides. Elle est chauffée par une chaudière Viessmann de 620 kW équipée d’une double rampe de combustion biogaz ou gaz naturel. Ce chauffage de l’hygiéniseur constituera une part majoritaire de l’apport en chaleur aux digesteurs.

Cuve d’hygiénisation de Dole Biogaz à gauche, photo Frédéric Douard

Le digestat sera séparé à 100 % dès cet automne lorsque toute l’installation sera pleine. Ceci permettra de recirculer un liquide à forte capacité de dilution dans le digesteur, étant donné le déficit de liquide déjà évoqué. La séparation de phase sera réalisée en base avec une presse à vis Börger. Le digestat solide, à environ 30 % de MS, sera stocké sur la plateforme en contrebas des équipements de séparation. Le digestat liquide en sortie de presse, à 7-8% de MS, sera envoyé dans la cuve de stockage et recirculé en partie vers le digesteur via le Prémix. Lorsque le taux de MS du digestat liquide apparaîtra trop important pour la recirculation, une centrifugeuse Alfa Laval viendra le ramener entre 3 à 6 %. Dans ce cas, une cuve de 30 m³ est prévue pour le stockage intermédiaire du jus de la centrifugeuse.

L’exploitation du site est assurée par trois salariés dont Cyrille Maignan, responsable du site, et également agriculteur et associé.

La production de biométhane

La capacité d’injection moyenne de Dole Biogaz est de 260 Nm³ par heure, ce qui représente l’équivalent de 10 % de la consommation de méthane de la ville de Dole en hiver.

Le digesteur a été empli le 15 mars 2021 avec du digestat et il a fallu moins de trois mois pour que la production de gaz atteigne son nominal. Le 23 juin 2021, lors de l’ouverture de la vanne vers le réseau GRDF, la production de biométhane était même de 290 Nm³/h.

Le module de purification et de compression, et la chaufferie de Dole Biogaz, photo Naskeo

Les équipements de filtration membranaire de Dole Biogaz, photo Frédéric Douard

La purification du biogaz est ici membranaire et a été mise en place par Prodeval. Le dimensionnement des équipements permettra une évolution de la production. Notons que la compression du biométhane, ici réalisée à 4 bar par deux compresseurs Bauer, peut permettre la récupération respectivement jusqu’à 44 et 64 kW de chaleur lorsqu’il y a des besoins. Cette chaleur peut être utilisée pour le préchauffage des biodéchets à hygiéniser ou pour le chauffage des cuves. Sachant que les compresseurs ne tournent pas plus de la moitié du temps, cette récupération de chaleur ne pourra excéder 220 MWh/an, ce qui permettra de couvrir jusqu’à 25 % des besoins thermiques.

Sinon, comme dit précédemment, les trois couvertures de cuves constituent des ciels gazeux, ce qui procure un volume de stockage de biogaz global de près de 4 000 m³. Ce volume permet d’alimenter la purification à peine charge durant 8 à 9 heures. Dans le cas de l’injection à Dole, il n’y aura pas besoin pour l’instant de jongler avec l’injection au cours de la semaine, car les besoins de l’agglomération sont à ce stade bien supérieurs à la production du site, même en été.

Régulateur de pression de biogaz Biogaskontor à Brevans, photo Frédéric Douard

À l’avenir, si d’autres unités venaient à voir le jour dans le secteur, il conviendra alors progressivement de trouver des solutions de régulation ponctuelle de l’injection, avec du stockage de biométhane par exemple, mais aussi en développant des débouchés complémentaires comme la mobilité GNV qui consomme toute l’année.

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Brevans

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