THÉMATIQUE MÉTHANISATION
Bossan David et Reijerkerk SanderArol Energy
Mot clés : biogaz, purification, membranes, bio-GNV, injection réseau, à la ferme, compact.
La méthode de valorisation classique du biogaz issu de la méthanisation agricole est la cogénération. La valorisation par cogénération (la production simultanée d’électricité et de chaleur) permet à l'exploitant de vendre l’électricité produite au tarif préférentiel grâce au dispositif d’obligation d’achat prévu par la loi. En plus, la chaleur dégagée par le moteur est récupérée avec l'aide des échangeurs et permet de chauffer de l'eau à 80-90 °C. Cette chaleur peut être utilisée directement pour le chauffage des digesteurs ou elle peut être valorisée par d’autres moyens en utilisant un réseau de chaleur.
Pourtant, la valorisation de cette chaleur est souvent difficile (pas suffisamment de besoins sur sites ou des longueurs de réseau de chaleur économiquement pas attractive). Cette difficulté a un impact direct sur l'économie d'un projet de méthanisation agricole dû au fait que le tarif de rachat inclut une prime à l’efficacité énergétique. Sans valorisation de la chaleur, cette prime ne sera pas accordée et ceci représente une baisse des revenus pour l'exploitant de 23 à 26 %, qui rend un gros nombre de projets non viables.
Avec l'arrivée du biométhane en France par l’autorisation d’injection en 2011, le marché du biogaz a fondamentalement changé et l’injection du biométhane dans le réseau du gaz naturel et la transformation du biogaz en biocarburant sont devenues des alternatives crédibles à côté de la cogénération.
[Photo : Figure 1 – Coût d’investissement spécifique (en €/Nm³/h) pour les différentes technologies de purification : lavage à l'eau (bleu), lavage aux amines (rouge), lavage organique physique (orange), membranes (verte) et PSA (violette).]
Le biométhane à la ferme
Le potentiel du biométhane à partir de la méthanisation à la ferme est large, mais actuellement la production est limitée du fait que la capacité des installations de production du biogaz est souvent faible (inférieure à 150 Nm³/h). Cette faible capacité impose des coûts d’investissements spécifiques (€/Nm³/h biogaz brut) élevés (voir figure 1).
Aujourd’hui, pour limiter les coûts d’investissements spécifiques, des projets de taille plus importante sont montés (300-600 Nm³/h) par le regroupement des différents acteurs dans un même secteur géographique.
1. SGC Rapport 2013:270 ; Biogas upgrading – Review of commercial technologies ; www.sgc.se
[Photo : La solution AE-COMPACT.]
Graphique (souvent 10-20 acteurs). Cette construction, même si elle est bénéficiaire sur un plan économique, peut entraîner des contraintes logistiques et elle alourdit fortement les procédures administratives de la gestion de l'unité.
Autrement, la situation géographique peut faire en sorte qu'un regroupement soit impossible à mettre en place.
Il y a donc un fort potentiel de la production et valorisation du biométhane sur des petites unités (débit biogaz brut < 150 Nm³/h), mais cette part de marché est très peu explorée pour l’instant du fait des conditions économiques défavorables.
[Publicité : Société Française de Réservoirs]
La solution AE-COMPACT
Afin de répondre aux besoins des agriculteurs et aux attentes de marché, Arol Energy a développé une gamme de produits parfaitement adaptés aux petits débits (débit biogaz brut inférieur à 150 Nm³/h), nommée AE-COMPACT. Ce produit, jusqu’à aujourd’hui non existant sur le marché, se base sur la technologie séparation membranaire déjà utilisée dans la gamme AE-Membrane d’Arol Energy, mais le produit est spécifiquement conçu pour être compétitif pour les « petits » débits (< 150 Nm³/h biogaz brut), un segment de marché où la solution classique est actuellement la cogénération.
Comme même la taille des petits projets à la ferme peut être très variable, notre gamme AE-COMPACT se décline en trois plages de débits différents, à savoir 40-75 Nm³/h, 60-100 Nm³/h et 90-150 Nm³/h (exprimé en biogaz brut) pour couvrir la totalité des attentes.
[Photo : Implémentation typique d’une unité AE-Compact sur un site agricole.]
Dans la présentation, nous présenterons notre solution technique, mais nous voulons surtout accentuer l’analyse économique afin de montrer les avantages financiers de la petite production du bio-GNV (bio-GNV à la ferme) et l’injection réseau.
Une première analyse montre que la production de bio-GNV est plus attractive que l’injection dans le réseau et encore plus par rapport à la cogénération. Par exemple, pour une installation de 500 kW (70-100 Nm³/h biogaz brut), les recettes pour une production de bio-GNV sur 15 ans sont supérieures entre +21 % et +157 % par rapport à la cogénération (prime d’efficacité à 4 c€ inclus, valorisation chaleur entre 0-40 €/MWh). D’ailleurs, pour l’injection la différence se situe entre +7 % et +127 %.
La valorisation du biogaz en biométhane aura donc un vrai avenir, même à petite échelle !
