cahier des charges étude de faisabilité méthanisation 2009

William.Palis

Description

ETUDE DE FAISABILITE D’UNE UNITE DE METHANISATION A LA FERME D’UNE UNITE DE METHANISATION A LA FERME DENOMINATION DE L'OPERATION : Objet : Lieu (dprt, commune) : Contacts Nom de la personne à contacter téléphone mail Maître d’ouvrage : Correspondant Région: Bureau d’études : Ce document donne une présentation détaillée du oduélerment de l’étude de faisabilité d’une unité de méthanioisna tà la ferme. C’est un modèle aàd apter selon les ca.s 1 SOMMAIRE A - OBJECTIFS DE L’ETUD E 3 1 - Cadre général 3 2 - Critères à respecter 3 B - ETUDE DES BESOINS ENERGETIQUES 3 1 - Description de la situation actuelle 3 2 - Détermination des besoins énergétiques 4 C - ETUDE DES RESSOURCES EN SUBSTRATS METHANISAB LE S 5 1 - Gisement produits sur l’exploitation agricole 5 2 - Gisement de produits agricoles non produit sl ’esuxprloitation agricole 5 3 - Gisement de co-substrats non agricoles 5 D - DIMENSIONNEMENT DU PROJET 6 1 - Méthanisation 6 2 - Valorisation agronomique du digestat ou dseo usse-s produits 6 3 - Aspects réglementaires et prescriptions tecuhensiq 7 4 - Impacts environnementaux 7 E - ANALYSE ECONOMIQU E 7 1 - Détermination des investissements 7 2 - Détermination des recettes et coûts d’expliointas t 8 F - SYNTHESE ...

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ETUDE DEFAISABILITE D’UNEUNITEDEMETHANISATIONA LAFERME DENOMINATION DE L'OPERATION : Objet : Lieu (dprt, commune) : Contacts Nom de la personne à contacter téléphone mail Maître d’ouvrage : Correspondant Région: Bureau d’études : Ce document donne une présentation détaillée du déroulement de l’étude de faisabilité d’une unité de méthanisation à la ferme. C’est un modèle àadapter selon les cas.  1

SOMMAIRE A - OBJECTIFS DE L’ETUDE 1 - Cadre général 2 - Critères à respecter B - ETUDE DES BESOINS ENERGETIQUES 1 - Description de la situation actuelle 2 - Détermination des besoins énergétiques C - ETUDE DES RESSOURCES EN SUBSTRATS METHANISABLES 1 - Gisement produits sur l’exploitation agricole 2 - Gisement de produits agricoles non produits sur l’exploitation agricole 3 - Gisement de co-substrats non agricoles D - DIMENSIONNEMENT DU PROJET 1 - Méthanisation 2 - Valorisation agronomique du digestat ou de ses sous-produits 3 - Aspects réglementaires et prescriptions techniques 4 - Impacts environnementaux E - ANALYSE ECONOMIQUE 1 - Détermination des investissements 2 - Détermination des recettes et coûts d’exploitations F - SYNTHESE G - BIBLIOGRAPHIE A CONSULTER PAR LE BUREAU D’ETUDES9

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A - OBJECTIFS DE L’ETUDE 1 - Cadre général Cette étude de faisabilité a pour but d’apporter au porteur de projet les éléments techniques, économiques et réglementaires leur permettant de se déterminer sur la faisabilité d’un e telle opération sur leur exploitation agricole. Elle propose des solutions techniques adaptées au contexte et aux possibilités qu’offre le site. 2 - Critères à respecter Elle intègre une approche territoriale identifiant le gisement territorial de substrats organiques et les besoins territoriaux en terme d’énergie pour la valorisation du biogaz. Un projet est considéré économiquement et techniquement réus si s’il y a une bonne concordance entre le gisement territorial et des besoins d’énergie calorifique à proximité de l’unité de méthanisation. Elle justifie le choix de la méthanisation comparée aux autres possibilités de traitement et de valori sation de la matière organique (compostage…). Le retour au sol du digestat ou de ses sous-produit s a lieu dans le cadre du RSD (règlement sanitaire départemental) ou pour une installation classée (ICPE), dans le cadre d’un pla n d’épandage ou d’une norme d’application obligatoi re (NFU 44 051, 095, 075, 551). L’auto-construction est limitée aux travaux de remb laiement, terrassement et génie civil des locaux et intégration paysagère. L’installation est fournie et installée par un pres tataire assurant de façon contractuelle une garantie de bon fonctionnement et une maintenance gratuite de 2 ans. B - ETUDE DES BESOINS ENERGETIQUES 1 - Description de la situation actuelle Informations générales : maître d’ouvrage, ses activités, …… (à détailler). Implantation de l’exploitation (localisation). Description précise des bâtiments (habitation et agricole). Dispositif de production d’ECS et de chauffage (des cription des matériels en place). Consommations énergétiques actuelles en ECS, en chauffage, en électricité, autre (lié à l’exploitation). Dates de mise en service et de réfection éventuelle des installations. Estimation des rendements de l’installation actuelle de production d’énergie (production, distribution , global). Description des installations agricoles. Mode de stockage et d’évacuation des effluents agricoles. Utilisation actuelle de ces effluents. Description du cheptel par catégorie (vaches laitiè res ; génisses ; veaux ; porcs ;) [nombre UGB ; tem ps de séjour en intérieur et en pâture ; …..] Eléments de contexte par rapport au plan d’épandage existant et aux pressions locales éventuelles (par exemple forte contrainte vis à vis des odeurs) 2 - Détermination des besoins énergétiques A. Besoins énergétiques liés au(x) bâtiment(s) d’habitation Caractéristiques thermiques et données techniques d e base du bâtiment et locaux : surface, volume, orientation, isolation, surface vitrée, renouvellem ent d’air, période de fonctionnement, étiquette énergie ……… Détermination des besoins énergétiques prévisionnels annuels, Détermination de la puissance de chauffage nécessaire, Calcul des besoins de production d’eau chaude sanitaire, Courbe monotone des consommations et de puissances chauffage appelées sur l’année. B. Besoins énergétiques liés au(x) bâtiment(s) d’exploitation Caractéristiques thermiques et données techniques d e base des locaux à chauffer : surface, volume, isolation, surface vitrée, renouvellement d’air, période de fonctionnement, …… Détermination des besoins énergétiques prévisionnels annuels, Détermination de la puissance de chauffage nécessaire, Calcul des besoins de production d’eau chaude sanitaire,

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Courbe monotone des consommations et de puissances chauffage appelées sur l’année. Calcul des autres besoins énergétiques liés aux act ivités de l’exploitation agricole mais autres que chauffage des locaux et production d’ECS (séchage ; production de froid ; …). C. Besoins énergétiques extérieurs à l’exploitation agricole Recensement des consommateurs d’énergie à proximité du lieu de production (bâtiments communaux ; industries ; serres ; exploitations agricoles ; E HPAD ; hôpitaux ; piscine…) avec appréciation de l’éloignement, (se servir de l’atlas « méthanisatio n » de la région Centre, outil qui sera proposé à p artir de fin 2009) ; Détermination des besoins énergétiques de ces conso mmateurs. D. Besoins énergétiques totaux recensés Détermination des besoins énergétiques totaux: habitation, exploitation, extérieurs, Evaluation mensuelle de l’ensemble des besoins (dis socier: électricité et chaleur) et ce sur une année sous forme d’un graphe (en abscisse : les mois, en ordonnée : les besoins). . C - ETUDE DES RESSOURCES EN SUBSTRATS METHANISABLES 1- Gisement produits sur l’exploitation agricole A- Gisement d’effluents d’élevage Par catégorie d’effluents d’élevage produits sur l’exploitation : Description du cheptel par catégorie (vaches laitières ; génisses ; veaux ; porcs ;) [nombre UGB ; temps de séjour en intérieur et en pâture ; …..] avec le type, les quantités et périodes de production des déjections animales et effluents produits sur l’exploitation, Quantité mensuelle et annuelle de paille utilisée en litière, Production totale d’effluents agricoles (t/mois ; t/an ; teneur en matière sèche,en matière organique ; et en azote…..), Localisation de la ressource notamment évaluation d es distances par rapport à l’implantation probable du méthanisateur, Mode de valorisation actuel B - Gisement des effluents agricoles Par catégorie d’effluents agricoles (marcs, effluents de fromagerie….) produits sur l’exploitation : Production totale d’effluents agricoles (t/mois ; t/an ; teneur en matière sèche et en matière organiq ue ; …..), Localisation de la ressource notamment évaluation d es distances par rapport à l’implantation probable du méthanisateur, Mode de valorisation actuel C – Gisement de co-substrats Recensement de cultures énergétiques sur l’exploitation (catégorie ; quantité ; caractéristiques), Estimation du potentiel de cultures énergétiques po uvant être cultivées sur l’exploitation. Localisation de la ressource notamment évaluation d es distances par rapport à l’implantation probable du méthanisateur, 2 – Gisement de produits agricoles non produits sur l’exploitation agricole Recensement des effluents d’élevage et agricoles d’ exploitation voisines(t/mois ; t/an ; teneur en matière sèche et en matière organique ; …..). Recensement de cultures énergétiques d’exploitations voisines (catégorie ; quantité ; caractéristiques). Estimation du potentiel de cultures énergétiques po uvant être cultivées sur les exploitations voisines. Localisation de la ressource notamment évaluation d es distances par rapport à l’implantation probable du méthanisateur,  4

3 – Gisement de co-substrats non agricoles Collectivités locales : tontes, bio-déchets, huiles alimentaires, autres… (t/mois ; t/an, modes de valorisation actuels et coûts de ces valorisation), Industries agroalimentaires (IAA) : - boues (t/mois ; t/an modes de valorisation actuels et coûts de ces valorisation) - autres (à préciser), Localisation de la ressource notamment évaluation d es distances par rapport à l’implantation probable du méthanisateur, Autres (à préciser) 4 – Potentiel en substrat méthanisable Recensement total des substrats qui constitue le gisement, bilan matière à fournir Gisement méthanogène total, à indiquer sous forme d e graphe : - : les types de substrats classés par fa mille : déjection animale, résidus de culture,en abscisse déchets d’IAA, déchets de collectivités, autres…. - si que le potentiel méthanogène total en: le potentiel méthanogène unitaire ain en ordonnée fonction de la quantité mobilisable et ce pour chaque type de substrat, Cartographie de l’ensemble de la ressource méthanisable identifiée. D - DIMENSIONNEMENT DU PROJET 1 - Méthanisation A. Production de biogaz L’étude déterminera précisément les quantités de biogaz envisageables. Elle proposera au moins deux scénarii, l’un sans co-substrat et l’autre (ou les autres) avec co-substrats. Pour chaque scénario, le mode de calcul utilisé sera précisé. B. Systèmes de production du biogaz Présentation des différents procédés de méthanisati on envisageables par scénario (le BE s’attachera à expliciter ces textes par des schémas) en décrivant les avantages et inconvénients de chaque procédé. Description technique des équipements à mettre en p lace et dimensionnement : - stockage des substrats (surface, lieu, …), - prétraitement des substrats (par hygiénisation si nécessaire) - mode d’alimentation en substrat, fréquence, livraisons, - digesteur (type, volume,…) - stockage du biogaz. C. Valorisation du biogaz En fonction des besoins énergétiques de l’exploitation, du process de méthanisation et autres consomma teurs identifiés, plusieurs solutions de valorisation de ce biogaz seront décrites précisément et dimensionnées. Dans le cas d’une production d’électricité et de revente à EDF il sera précisé les procédures à entrep rendre, les démarches, …. La valorisation du biogaz par la cogénération devra être estimée au regard des informations suivantes et selon les scénarios: la production électrique: - Nombre et type de générateurs, puissance électrique totale installée, - Fourniture moyenne annuelle estimée (quantité d’énergie électrique que le producteur est susceptible de fournir à l’acheteur en moyenne sur une période d’un an) et, le cas échéant, autoconsommation moyenne annuelle estimée (quantité d’énergie électrique que le producteur est susceptible de consommer pour ses besoins propres en moyenne sur une période d’un an), - Productibilité moyenne annuelle estimée (quantité d’énergie électrique que l’installation est susceptible de produire en moyenne sur une période d’un an), - Quantité d’énergie primaire biogaz estimée en moyenne annuelle pour la production d’électricité. la production de chaleur : - Type d’échangeur, puissance thermique, rendement de génération (moteur+échangeur),  5

- Puissance de la chaudière au gaz si valorisation du biogaz avec cette technologie, - Réseau de distribution : longueur, régime de distribution, type de canalisation, rendement de distribution, - Quantité d’énergie primaire biogaz estimée en moyenne annuelle pour la production d’énergie thermique. Valorisation totale - Détermination de la production énergétique totale : électricité et chaleur, en énergie primaire - Détermination du rendement globale de l’installatio n (avec réseau de distribution), en indiquant la part correspondante à la valorisation électrique et celle à la part thermique, - Evaluation mensuelle de la production énergétique e t ce sur une année sous forme d’un graphe. (en abscisse : les mois, en ordonnée : l’énergie pr oduite) en dissociant la production électrique et thermique. - La quantité totale de biogaz valorisé, - Comparatif mensuel des besoins et de la production prévisionnelle d’énergie (sous forme de graphe : superposition des graphes définis précédem ment) en dissociant le thermique et l’électrique. 2- Valorisation agronomique du digestat ou de ses sous-produits A. Traitement du digestat Le digestat peut être valorisé en état, mais il peu t aussi faire l’objet d’un traitement spécifique co mprenant par exemple une séparation de phases, une déshydratation séchage, u n compostage. Les équipements techniques à mettre en place dans le cadre d’un post-traitement seront clairement précisés. B. Qualité du digestat ou de ses sous-produits Une estimation de la qualité prévisionnelle du dige stat ou de ses sous-produits sera réalisée selon le s critères suivants (Matières sèches, Humidité, Matières organiques, Azote total, Azote ammoniacal, Carbone, Rapport C/N, Potassium total (K2O), Phosphore total (P2O5)). L’impact de l’utilisation du digestat ou ses sous-p roduits sur la gestion du plan de fumure de l’explo itation agricole sera clairement déterminé, notamment en terme de réduction de consommation en engrais et amendements 3 - Aspects réglementaires et prescriptions techniques production de biogaz, transport du biogaz, valorisation du biogaz, épandage des effluents agricoles avant et après mét hanisation en tenant compte du type de culture pratiquée (bio, …..), traçabilité des produits issus d’origines différentes. 4 - Impacts environnementaux A. Emissions de gaz à effet de serre Estimations de la réduction des émissions de ces ga z par récupération des substrats, co-substrats ains i que par la valorisation du digestat en lieu et place d’engrais fertilisant classique: protoxyde d’azote (N 2 O) 3 ammoniac (NH ) méthane (CH 4 ) B. Substitution d’énergies fossiles Estimation des gains en kWhep/an et en tep/an par rapport à la situation existante et par rapport à un e énergie traditionnelle qui sera à préciser. 2 Estimation de la réduction des émissions de CO en tonne/an par rapport à la situation existante et par rapport à une énergie traditionnelle qui sera à préciser. C. Autres impacts environnementaux Amélioration de la qualité des effluents du point d e vue/ des nuisances olfactives,  6

sanitaire, agronomique, impact sur leur mode de gestion, impact sur la problématique « eau » E - ANALYSE ECONOMIQUE 1 - Détermination des investissements Chaque poste listé ci-dessous sera à détailler avec précision (génie civil ; canalisation, matériel ; main d’oeuvre ; …..) stockage du substrat et cosubstrat alimentation du digesteur, digesteur, stockage du biogaz, valorisation du biogaz (moteur ; échangeur ; chaudière ; …..), raccordement au réseau EDF, local technique, raccordement à un éventuel réseau de chaleur, ingénierie, frais financiers (intérêts ; amortissements), frais de création d’une société, autres (à préciser). 2 - Détermination des recettes et coûts d’exploitations A. Détermination des éventuelles recettes Le BE identifiera l’ensemble des recettes envisageables et les chiffrera en précisant à chaque fois le mode de calcul, recettes pour : le traitement de matière organique, vente de biogaz, vente de chaleur, vente d’électricité, ainsi que les économies possibles (notamment en fer tilisants). B. Coûts d’exploitation prévisionnels Consommations énergétiques annuelles (électricité ; combustible d’appoint ; ….), Autoproduction et/ou achat des cultures énergétiques, Frais de transport des substrats, co-substrats, biogaz, chaleur, …… Frais d’analyse des produits entrant et sortant (biogaz, digestat), Surcoût d’épandage, Frais d’entretien, Assurance, Personnel : exploitation de l’installation, surveil lance, réception des substrats : évaluation du nomb re d’heure par jour que l’exploitant devra consacrer p our ces taches C. Plan de financement prévisionnel Démarchage auprès des différents financeurs pour le s solutions retenues afin de déceler le mode de financement le plus acceptable, Détermination, pour chaque hypothèse retenue du tem ps de retour sur investissement. F - SYNTHESE Document complet qui reprendra après le choix d’un scénario par le Maître d’ouvrage tous les éléments techniques et économiques définis au cours des phases précédentes : Bilan énergétique et matière sous forme de synoptiq ue, Conclusion de l’analyse économique, Impact sur la gestion de la fertilisation, Bilan des gains environnementaux, Schéma d’implantation, réseaux.  7

G - BIBLIOGRAPHIE A CONSULTER PAR LE BUREAU D’ETUDES guide réglementaire et juridique des installations de méthanisationl’ADEME, à l’adresse suivante  de : http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=15558 Référentiel technico-économique des unités de méthanisation de produits organiques agricoles et non agricoles à petite échelle en Europe, 2004,réalisé par EREP pour l’ADEME. La qualité agronomique des digestats, 2004,réalisé par Solagro pour l’ADEME. Le cadre réglementaire et juridique des activités agricoles de méthanisation et de compostage, 2008, réalisé par APESA (coord.), BIOMASSE NORMANDIE, RITTMO Guide des démarches administratives pour la réalisation d’une unité de méthanisation à la ferme,Février 2008, Rédaction par Olivier Alary (Stagiaire – Rhônalpénergie-Environnement), Septembre 2007, actualisation par Valérie Borroni (Rhônalpénergie-Environnement), Février 2008

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