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Visite de deux sites de méthanisation agricoles à proximité de Rennes par le groupe de travail « Biomasse et neutralité carbone » du Comité de prospective

Mardi 28 juin, le groupe de travail n°1 sur « la biomasse et la neutralité carbone » du Comité de prospective s’est rendu en Ille-et-Vilaine, dans les environs de Rennes, pour visiter deux sites de méthanisation agricoles, avec l’Association des agriculteurs méthaniseurs de France (AAMF).

Après cinq, très riches, séances de travail (abordant la biomasse agricole, les biocarburants, le biogaz, les ressources forêts et déchets ou encore les usages du bois), cette visite a permis aux membres du groupe de compléter leurs réflexions par une approche pratique. Ils ont pu appréhender la question de la valorisation énergétique de la biomasse agricole sous ses aspects économiques, techniques, énergétique, environnementaux ou encore régulatoires : une vision systémique des enjeux relatifs à la biomasse, préconisée par le groupe de travail dès son lancement, en février 2022.

Quels intrants pour le méthaniseur ? Quel modèle économique ? Quelle valorisation de la chaleur ? Quelle valeur ajoutée de la méthanisation pour l’exploitation agricole ? Quelles perspectives pour les installations en cogénération après la fin des tarifs d’achats ? … Autant de questions qui ont fait l’objet d’échanges entre les membres du Comité de prospective, les exploitants agricoles et les administrateurs de l’AAMF lors de cette journée.

Retour sur une visite riche en enseignements.

Un premier site de méthanisation en cogénération avec injection d’électricité sur le réseau de distribution d’Enedis

Le Comité de prospective a débuté sa journée par la découverte du site de méthanisation en cogénération de GAEC Lamoureux Frères, à Noyal-sur-Vilaine, aujourd’hui doté d’une capacité de production électrique de 250 KW.

Les membres du groupe de travail, les exploitants et les administrateurs de l’AAMF devant la cuve du post-digesteur du site GAEC Lamoureux.

Le méthaniseur a été mis en service en 2012, avec une capacité initiale de 130 KWe. À cette date, le GAEC Lamoureux Frères incluait une production porcine, qui a été arrêtée du fait de la concurrence entre démarches de qualité, et une exploitation céréalière : l’objectif avec la méthanisation était de mieux valoriser les effluents d’élevage et le lisier de l’exploitation tout en optimisant le rendement des matières fertilisantes, au service des cultures de céréales.

Quels sont les intrants du méthaniseur ?

Le méthaniseur fonctionne avec 9 000 tonnes de matières brutes, soit environ 23 tonnes/jour, dont 40 à 45 % de lisier de porcs, 35 % de biodéchets et 20 % de CIVE de maïs et seigle en cultures dédiées.

En 2016, la production porcine a cessé : malgré cela, la puissance du méthaniseur est passée de 130 à 250 KWe, grâce à de nouveaux investissements sur la cogénération et de nouveaux intrants :

  • pour les effluents d’élevage et le lisier, le GAEC Lamoureux repose sur une économie d’échange avec un éleveur voisin qui ne possède pas de terrains agricoles, donc sans solution d’épandage : grâce à la méthanisation, ce dernier bénéficie d’une solution de valorisation de ses effluents et de son lisier, tandis que le GAEC tire partie de nouveaux intrants qui représentent entre 60 et 90 tonnes par semaine. Le transport et la valorisation du lisier sont à la charge du méthaniseur ;
  • outre ces effluents d’élevage et ce lisier, le GAEC valorise aussi des biodéchets. Pour les collecter, la fille de l’exploitant, Emma LAMOUREUX, a récemment débuté une activité de tournée de différents sites (restaurants, EHPAD, écoles, hôpitaux, etc.) autour du site, qui compte aujourd’hui sur plus de 70 points de collecte. Les gisements sont importants : ils sont estimés à 90 000 tonnes/an pour Rennes Métropole. À l’échelle de la France, ce sont seulement 45 % des biodéchets qui sont aujourd’hui collectés.

Comment s’effectue le choix entre les différentes matières organiques comme intrants au méthaniseur ?

Le rendement diffère largement selon la matière organique considérée : 1 tonne de lisier d’engraissement fournit environ 20 Nm3 de biogaz quand 1 tonne de fumier de cochon permet d’en obtenir 25 Nm3 et 1 tonne de fumier bovin, 30 Nm3. Le maïs en CIVE permet quant à lui de produire entre 100 Nm3/t et 300 à 400 Nm3/t. Enfin, les effluents d’élevage sont les intrants qui bénéficient du plus faible rendement. Pour autant, pour les exploitants, ces rendements ne justifient pas une production uniquement sur la base de maïs : le potentiel méthanogène et la qualité du digestat reposent sur un équilibre entre les différents apports.

Comment fonctionne concrètement une installation de méthanisation en cogénération ?

Les biodéchets sont d’abord réduits (12 mm) puis hygiénisés à haute température (70 degrés) pendant une heure, pour éliminer les bactéries. Ensuite, comme les autres matières brutes, ils entrent dans le digesteur (1 200 m3), qui récupère la chaleur de la cogénération pour fonctionner à 40 degrés. Le digesteur fonctionne en « infiniment mélangé », c’est-à-dire que les intrants sont mélangés en continu. C’est en son sein qu’est produit la majorité du biogaz, qui y est stocké pendant environ 50 jours.

Ensuite, le digestat est stocké pendant environ 15 jours dans une autre cuve de 3 000 m3 (le post-digesteur), où il reste pendant environ 150 jours pour finir de « digérer ».

Le digestat est valorisé comme fertilisant par épandage pour les cultures de céréales (avec rampe à pendillard) et par enfouissement pour les cultures de maïs.

La salle des moteurs de 125 KWe chacun.

Le biogaz est quant à lui utilisé pour la production de chaleur et d’énergie (cogénération) grâce à deux moteurs de 125 kW qui fonctionnent près de 100 % du temps (8 550 h/an) et produisent plus de 2 millions de kWh annuels. L’injection sur le réseau électrique se fait en continu.

La chaleur nécessaire au processus est valorisée sur l’exploitation même, en partie pour chauffer l’hygiénisateur et le digesteur (environ 20 à 25 % de la chaleur), mais aussi avec une activité de séchage de bois et de bâtiments, pour laquelle l’exploitation est rémunérée.

Quel est le modèle économique du méthaniseur ?

Initialement, un investissement de 1,1 million d’euros, puis un réinvestissement en 2016 de 600 k€ lors de l’augmentation de puissance de la cogénération, soit un coût de 8 400 €/kWe installé. L’installation de production d’électricité bénéficie d’un contrat d’obligation d’achat avec EDF (contrat BGM6, tarif d’environ 20 c€/kWh en 2011) valorisant le biogaz produit à partir des effluents d’élevage.

Une véritable économie circulaire, avec un retour sur la qualité des sols et un rendement en hausse apportés par le digestat en lieu et place des engrais chimiques, avec la valorisation des déchets et biodéchets locaux et avec l’emploi d’un salarié sur l’unité de méthanisation.

Quels sont les défis actuels et les perspectives pour l’exploitation ?

Les exploitants du GAEC Lamoureux ont engagé une réflexion sur le futur de l’installation au terme du dispositif de soutien à la cogénération, qui arrivera à son terme en 2027. Plusieurs alternatives existent : poursuite de la production électrique avec injection sur le réseau de distribution d’électricité et développement de potentiel de flexibilités, développement d’une activité de méthanisation avec injection de biométhane sur le réseau de distribution de gaz naturel, …

Un second site de méthanisation avec l’injection de biométhane sur le réseau de distribution de gaz naturel de GRDF

Après le déjeuner, le groupe de travail s’est rendu sur le site de Castelmetha à Noyal-Chatillon-sur-Seiche, pour y visiter une installation de méthanisation qui se distinguait de la première, à la fois par sa taille, mais aussi par le mode de valorisation énergétique de la biomasse : l’injection de biométhane sur le réseau de GRDF et non cogénération de chaleur et d’électricité.

L’exploitation inclut des cultures et un élevage de jeunes bovins de race parthenaise, passé de 400 à 625 têtes, en partie grâce à la méthanisation. Initialement, l’objectif de la méthanisation était de valoriser les effluents d’élevage. Aujourd’hui, l’unité de production de biométhane représente 125 Nm3/h. La production est sous contrat d’achat (tarif 2011). La mise en service en 2020, pendant la Covid, a représenté 4,5 M€ d’investissements (avec la construction de la nouvelle centrale photovoltaïque de 170 kW), soit 42 857 €/Nm3.

Quels sont les intrants du méthaniseur ?

L’unité valorise 8 530 tonnes de matière brute chaque année (23 tonnes par jour), dont environ 40 % de fumiers bovins, environ 20 % de CIVE de seigle, 10 % de marc de pommes, moins de 5 % de maïs et 25 % d’autres déchets.

Les membres du groupe de travail, les exploitants et administrateurs de l’AAMF entre les cuves du digesteur et du post-digesteur sur le site de Castelmetha.

Comment fonctionne concrètement une installation de méthanisation avec injection de biométhane sur le réseau ?

Le digesteur fonctionne en « infiniment mélangé », comme celui de la GAEC Lamoureux. Le digesteur et le post-digesteur (pour le stockage du digestat) ont chacun une capacité de 2 000 m3 utile. Le biogaz produit est ensuite filtré, avec un épurateur dont le rendement est proche de 99,5 %. Au total, la puissance réelle est de 105 Nm3 de biométhane produit. Ensuite, le biométhane obtenu est injecté dans le réseau de distribution de gaz naturel : le site est localisé à 500 mètres du réseau de GRDF.

La chaleur produite est valorisée, en partie, pour chauffer le digestat à 43 °C via une pompe à chaleur : l’exploitation n’utilise aucune chaudière à gaz. Une deuxième pompe à chaleur fonctionne en récupérant les calories du digestat en fin de vie.

Mais l’exploitation agricole produit également de l’électricité : des panneaux solaires photovoltaïques sur le toit des bâtiments d’élevage bovins, pour une capacité de 210 KWe en injection et 170 KWe en autoconsommation sur le toit du nouveau bâtiment accueillant notamment le digestat solide. Cette autoconsommation représente entre 16 et 18 % de la consommation électrique du site.

Quelles sont les perspectives pour l’exploitation ?

Les exploitants ont pour objectif de ne plus mettre de cultures principales grâce à l’incorporation des biodéchets. Ils ont également un projet de développement, avec GRDF, d’une station de BioGNV et de liquéfaction du CO2 pour des serriste locaux.

Le Comité de prospective remercie, une nouvelle fois, vivement les administrateurs de l’AAMF, ainsi que les agriculteurs exploitants qui ont contribué à l’organisation de cette visite et se sont rendus disponibles pour présenter leurs installations aux membres du groupe de travail et répondre à leurs questions.