Méthanisation
communale.
Dossier
accompagnant le courriel collectif à la mairie d’Estillac
concernant la STEP de l’Agropole.
Les 36 000 communes doivent s’équiper
d’une unité communale de méthanisation dans le cadre de l’aménagement de leurs territoires.
Il
s’agit de valoriser, au mieux, les effluents organiques liquides et solides. Ces
effluents sont aujourd’hui soit non traités, soit mal traités et surtout non valorisés.
Il
s’agit des jus des IAA, les eaux grasses, les graisses animales et végétales,
les reliefs organiques des repas et de leurs préparations des restaurants mais
aussi en 2023 des ménages.
Un
nouveau gisement de biomasse méthanisable entre dans
une filière de valorisation mature économiquement : c’est l’herbe des
bords de route et surtout des délaissés mais aussi des tontes de terrains de
sport (100 m3 par an et par terrain) ainsi que celle des
particuliers dont les apports volontaires en déchetteries/recycleries/transformeries/ressourceries sont
massifs.
Le
faucardage avec ensilage est pratiqué par une dizaine de communes/département
et entre dans au moins 15% du gavage quotidien des fermenteurs locaux
(Virazeil
47 https://cometh47.fr/actualites/
).
Le
fauchage raisonné assure un approvisionnement annuel et représente un coût de
gestion des bords de route de 50€/km en moins.
Cette
filière tonte/méthanisation/épandage des digestats
organise un transfert de la fertilité des zones non cultivées vers les Surfaces
Agricoles Utilisées (SAU)
Cette
unité permet de soulager des stations d’épuration des eaux usées en déroutant
tous les liquides dont le rapport DCO/DBO5 est supérieur à 2.
L’entretien
et l’extension de ces STEP est ainsi minoré et différé. https://www.tlgpro.fr/2018/11/quest-ce-quune-step-station-depuration-des-eaux-usees/
L’énergie
consommée par la STEP est fortement réduite et une énergie biogaz est produite.
Un modèle agricole d’unité communale
de méthanisation type bâche souple comme les réserves d’eau incendie : https://www.arcbiogaz.fr/
Une installation fonctionne depuis une
décennie à Castelmoron 47.
Hypothèses et
calculs des potentiels nationaux métropolitains : 36 000 communes
Investissement = 500 000 €
Volume fermenteur : 800 m3
(2 x 400 m3)
Temps de séjour : 20 à 40 jours
20 à 40 m3 d’intrants par
jour
80 ha SAU pour l’épandage
Sources de biomasse :
Au-delà des
gisements méthanisables traditionnels :
Fumiers et lisiers – résidus IAA –
résidus de récoltes – écarts standardisés : les fruits & légumes
moches et DLC dépassées – déchets organiques de la restauration – abattoirs –
équarrissages - ….
Il faut
ajouter :
Toilettes sèches
Fosses étanches et sceptiques
Faucardage des délaissés
Tontes écologiques
Investir dans une unité communale de
méthanisation c’est aménager un territoire d’un outil permettant de valoriser
au mieux les effluents organiques liquides et solides qu’il produit. Ce tri est
comparable à ce que ces territoires font pour les déchets ménagers : nous
séparons volontairement : le verre – le papier / carton – les vêtements – les
déchets organiques (2023) – graisses & huiles usagées - ….
Il s’agit d’appliquer la même méthode
pour les flux de biomasse en les répartissant vers le compost – le mulch – le BRF – le bohashi - la
méthanisation – la station d’épuration des eaux usées – la phytoépuration
– le lit de tourbe – les filtres à roseaux - ….
https://fr.wikipedia.org/wiki/Bokashi_(compostage_urbain)
https://fr.jardins-animes.com/bokashi-compost-japonais-est-que-est-i-48.html
Encore faut-il que le territoire soit
doté des installations et des circuits le permettant !
Encore faut-il que les élus soient
informés !
Encore
faut-il que des animatrices et des animateurs de territoires promeuvent ces
tris !
Ainsi un effluent liquide des
industries agroalimentaires va saturer une STEP alors qu’il représente une
source énergétique méthanisable. Le critère de choix
est le rapport DCO/DBO5
Le rapport DCO / DBO5 permet de mesurer la
biodégradabilité d’un effluent :
·
< 2 : effluent facilement
biodégradable
·
entre 2 et 4 : effluent
moyennement biodégradable
·
> 4 : effluent difficilement
biodégradable
La dépollution d’un kg de DBO5
(Demande Biologique en Oxygène sur 5 jours) nécessite 3 kWh électriques par
aérobiose (STEP) alors que ce kg génère 5 kWh sous forme de biogaz par
méthanisation.
Bien trier c’est économiser de l’électricité et
produire du gaz : le différentiel est de 13 kWh / kg de DBO5
(il faut 2.58 kWh gaz pour produire un kWh électrique).
Autrement dit la production d’un kWh biogaz économise
1.7 kWh électrique soit 4.3 kWh équivalent gaz.
https://www.eaurmc.fr/upload/docs/application/pdf/2018-02/2017-synthese-nrj-pour_web.pdf
https://www.oieau.org/eaudoc/system/files/documents/44/220337/220337_doc.pdf
file:///C:/Users/Alain/AppData/Local/Temp/02_Gillot_Irstea.pdf
0,72 kWh/kg DCO
éliminé
https://professionnels.ofb.fr/sites/default/files/ACTES_COLLOQUE_Eauxusees.pdf
3,5 KWh/kg de dbo5 éliminée
filtre à roseaux
Grenoble
Productivité des fermenteurs :
1 à 3 VVJ :
Volume de biogaz par Volume de fermenteur par Jour
50 à 60% CH4
dans le biogaz
PCI & PCS :
PCI du
biogaz = 5 à 6 kWh/Nm3 selon la teneur en méthane.
PCI CH4
= 10 kWh/Nm3
PCS CH4
= 11 kWh/Nm3
https://fr.wikipedia.org/wiki/Pouvoir_calorifique_sup%C3%A9rieur
Potentiels énergétiques d’une unité de 800 m3
de fermenteur fertilisant 80ha de SAU :
SAU :
Surface Agricole Utile
Énergie produite
par jour par unité :
Mini : 800
x 5 = 4 MWh/jour
Maxi :
800 x 6 = 4,8 MWh/jour
MWh : méga Watt heure : unité d’énergie qui
vaut 1000 kWh
Puissance
par unité :
Mini : 4/24
= 0,17 MW = 170 kW
Maxi :
4,8/24 = 0,2 MW = 200 kW
Investissement
par MW :
Mini : 500
000 / 0,17 = 2 941 000 €
Maxi :
500 000 / 0.2 = 2 500 000 €
Soit un
investissement moyen de 2,72 M€
Première comparaison : l’investissement au GW installé.
Soit 2 721 M€
pour 1 GW
Comparatif : source : http://www.leseoliennes.be/economieolien/investisscentrale.htm
Centrale à gaz : 621 M€ pour 1 GW.
Centrale au charbon : 1 242 M€ pour 1 GW.
Centrale
nucléaire : 2 662 G€ pour
1 GW.
Parc éoliens
: 1 269 M€ pour 1 GW
Conclusion : les unités communales de méthanisation sont plus
chères que les centrales nucléaires mais il faut intégrer les autres énergies
produites et évitées via cette filière. Il s’agit des engrais chimiques non
épandus à raison de 80 unités d’azote par ha sur 80 ha cela donne 6 400 kg
d’engrais de synthèse non épandus sans compter la potasse et les phosphates. Il
faut une TEP pour produire 1 tonne d’engrais azotés.
https://azote.info/environnement-et-azote/les-bilans-environnementaux.html
1 TEP = 1 tonne de gazole
PCI du gazole = 10 kWh
Donc la contribution énergétique de la valorisation agricole des digestats est de 64 000 kWh/an soit 60 MWh ce qui correspond à une puissance de 0.007 MW.
L’énergie évitée par la substitution du traitement aérobie de la DBO5
par la méthanisation peut être estimée à 4MWh/j x 4.3 = 17.2 équivalent MWh/j soit une puissance équivalente de 0.72 MW. Estimons à
20% la quantité de DBO5 qui ne part pas en STEP, la puissance estimée pour ce
poste serait de 0.144 MW.
Ajoutons ces 3 puissances : 0.17 + 0.007 + 0.144 = 0.321 MW.
L’investissement devient 500 000 / 0.321 = 1 557 632 € /
MW = 1 558 M€ pour 1 GW
Ce qui est fort compétitif !
Seconde comparaison : le cout du MWh produit.
Résumé des
coûts des systèmes
Les coûts
(sur le tableau de calcul) sont en 2007 :
Système nucléaire : 28,98
€/MWh.
Système éolien (25%) : 65,83
€/MWh.
Centrale à gaz (utilisée à 90%) : 38,44 €/MWh.
Centrale au charbon (utilisée à 90%)
: 27,18 €/MWh.
Système éolien (20%) avec des
turbines gratuites : 31,79 €/MWh.
Une tranche
nucléaire de 1 300 MW correspond à 7 647 méthaniseurs
communaux qui produisent 30% d’énergie électrique
Il faut donc
22 941 communes pour une production électrique équivalente si la centrale
nucléaire fonctionne 24 h/24.
Économie
engrais : 80 unités azote par ha
1 kg N vaut
1 litre de gasoil soit 10 kWh.
Chaque unité
produit 100 x 80 x 10 = 80 000 kWh/an d’économie engrais soit une
puissance équivalente de 9.1 kW à ajouter aux 170 kW de puissance biogaz.
Document
en cours d’élaboration, non finalisé : actualisation le 9 juin 2022.