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Maximiser les revenus de la méthanisation agricole avec la technologie VapoCircle

Article paru dans le Bioénergie International n°83 de février 2023

Installation équipée d’un séparateur de phase Sepogant et d’un évaporateur Vapogant, photo Biogastechnik Süd

La technologie VapoCircle brevetée par le constructeur Biogastechnik Süd permet de produire des énergies renouvelables stockables et pilotables (bioélectricité et biométhane), de la chaleur ainsi qu’un engrais minéral naturel.

Un problème, une solution

Module évaporateur Vapogant et sa tour de refroidissement, photo Biogastechnik Süd

L’électricité issue des énergies renouvelables n’est pas toujours disponible au moment précis où on en a besoin. Ces fluctuations sont liées à l’intermittence de leurs sources : les éoliennes quand le vent souffle et les capteurs photovoltaïques quand le soleil est là. Ces fluctuations font qu’à certains moments, il y a soit trop, soit pas assez de cette électricité renouvelable dans le réseau. C’est là que les centrales d’énergie renouvelable stockable ont un grand avantage.

Une centrale d’énergie renouvelable stockable est une combinaison de centrale de production et de stockage d’énergie renouvelable. Elle produit de l’électricité, du gaz et de la chaleur en fonction des besoins, au moment précis où ils sont nécessaires.

L’électricité ou le gaz peuvent être injectés dans les réseaux publics en périodes de forte demande et à de prix élevés, générant ainsi des revenus plus importants, ce qui permet d’améliorer la rentabilité des installations. Pour des réactions instantanées à la demande, le stock est constitué par la capacité des gazomètres, et pour des productions programmées par le pilotage du régime de méthanisation.

Les valorisations du biogaz

En Allemagne, un producteur perçoit sa rémunération via différents mécanismes, notamment le tarif de rachat de base (loi EEG) éventuellement augmenté d’une prime de flexibilité. Avec la réforme 2021 de la loi sur les énergies renouvelables, EEG 2021, la flexibilisation est toujours possible pour les centrales de cogénération au biogaz. Les critères de flexibilité requis sont que les producteurs doivent faire fonctionner leur installation pendant au moins 1 000 heures par an (4000 quarts d’heure) à au moins 85 % de leur puissance installée.

Le producteur dispose pour cela de plusieurs leviers d’actions qu’il peut mettre en œuvre un par un ou en les combinant pour valoriser au mieux son biogaz. Le producteur de biogaz peut tout d’abord opter pour le tarif de rachat de base d’électricité verte via l’injection continue dans le réseau ou assurer lui-même la revente sur les marchés. Parallèlement, le producteur a tout intérêt à valoriser la chaleur pour ses propres bâtiments ou activités, ou à la vendre à autres consommateurs via un réseau local de chaleur. Il est également possible d’injecter l’électricité produite dans le réseau électrique public en fonction des pics de demande et de profiter ainsi de prix de rachats plus élevés. Enfin, les producteurs les plus importants ont aussi la possibilité de produire du biométhane, à injecter dans les réseaux sur le marché, ou à utiliser ou à vendre comme carburant gazeux non compressé, compressé ou liquéfié. Le producteur choisit ainsi de produire et de vendre soit de l’électricité et de la chaleur, soit du biométhane, soit une combinaison des deux.

Le Vapogant Biogastechnik Süd

La recirculation infinie du digestat

L’interaction du Sepogant Direkt avec l’unité de traitement du digestat par évaporation Vapogant permet d’obtenir une production de gaz supérieure à la moyenne avec de petites cuves. Le Sepogant Direkt se comporte comme un filtre de recirculation continue de la biomasse et permet d’atteindre une fermentation complète des matières premières, ce qui permet d’obtenir un rendement en gaz plus élevé. Ce rendement est amélioré par un broyage des fibres opéré par le broyeur humide Rotoricos, par exemple ; et en aval, vous avez la possibilité d´instraller un traitement par ultrasons avec la Wavebox. Enfin, l’évaporation permet d’obtenir une réduction de volume pouvant atteindre 70 % du volume annuel. L’épaississement de la phase liquide est possible jusqu’à 20 % de MS.

Le Sepogant Ditekt permet d’augmenter le niveau de digestion, photo Biogastechnik Süd

La récupération de la chaleur et son utilisation par le Vapogant pour l’évaporation du digestat présente donc un avantage supplémentaire en termes d’économie d’énergie. Cette nouvelle technologie, baptisée VapoCircle, combine les avantages du Sepogant direct et du Vapogant.

Qu’est-ce que Farm AS ?

Farm AS est une solution de sulfate d’ammonium qui peut être produite par l’agriculteur lui-même. Farm AS est un mélange clair et incolore qui, selon la concentration, présente une teneur en azote allant jusqu’à 8,5 % (=100 % d’azote ammoniacal). Son utilisation comme engrais améliore la formation de l’humus en stimulant l’activité des organismes du sol. Dans le sol, Farm AS est lié aux minéraux argileux et à l’humus, ce qui évite le lessivage.

Epandage de de sulfate d’ammonium liquide, photo Biogastechnik Süd

L’utilisation ciblée de Farm AS comme engrais à épandre s’effectue selon le procédé Cultan. L’épandage direct dans le sol permet de réduire les pertes d’azote qui seraient autrement dues au lessivage et au dégazage. On obtient ainsi un maximum d’engrais efficace pour les plantes et donc un maximum de rendement.

La production d’engrais minéral

Les agriculteurs peuvent produire leur propre engrais minéral Farm AS en combinaison avec une installation de biogaz grâce à la technologie VapoCircle. Il est ainsi possible d’utiliser des engrais azotés au-delà de la limite réglementaire de 170 kg d’azote par an/hectare de surface agricole utilisée. Farm AS devient ainsi un engrais commercial précieux qui peut être revendu en cas d’excédent.

Cuve de stockage de sulfate d’ammonium en sortie d’évaporateur pour épandage ou commercialisation, photo Biogastechnik Süd

Avec le procédé Vapogant, il est possible de faire fermenter des substrats considérés jusqu’à présent comme difficiles et présentant une production accrue d’ammoniac/d’azote (mais également de gaz). Grâce à une rotation intelligente des cultures et à la plantation de légumineuses, il est possible de couvrir ses besoins en engrais minéraux à partir de sa propre culture fourragère et de revendre environ 40 % de Farm AS à d’autres agriculteurs qui cultivent par exemple des céréales pour une fertilisation ciblée.

Isabelle Chenu, correspondante pour la France, photo Biogastechnik Süd

En résumé

La centrale biogaz est capable de stocker et produire de l’énergie sur demande, ce qui permet aux agriculteurs de valoriser durablement les matières premières qu’ils produisent ou qu’ils collectent. Les producteurs injectent de l’électricité, du gaz ou de la chaleur dans les réseaux et contribuent ainsi à la sécurité de l’approvisionnement énergétique. Parallèlement à la production d’énergies, grâce à la technologie VapoCircle, il est aussi possible de produire son propre engrais minéral FarmAS, qui peut même être vendu en cas de surplus.

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