Comment optimiser la méthanisation au sein d'un digesteur d'une centrale biogaz ?

Résumé du document

La méthanisation est un procédé permettant de produire du méthane, récupéré en surface de déchets organiques, qui peut être consumé au sein d'un cogénérateur. Ce procédé, qui s'inscrit dans une démarche à la fois économique et écologique, a un intérêt double : traiter des déchets en les transformant en affinât pour enrichir les sols des cultures et produire de l'énergie grâce au cogénérateur, qu'elle soit thermique ou électrique.

Une centrale biogaz est donc entièrement propre puisqu'au lieu de produire des déchets comme la plupart des sources d'énergies utilisées actuellement, elle en consomme. Cependant, il est évident que ce type d'installation se doit d'être rentable. La problématique suivante se pose alors : « Comment optimiser la méthanisation au sein d'un digesteur d'une centrale biogaz ?» Nous verrons ainsi le principe théorique de la méthanisation.

La méthanisation a un intérêt double : la valorisation de déchets organiques et la production une énergie propre grâce au méthane produit (chaleur ou électricité). La méthanisation peut valoriser des déchets agricoles, agroalimentaires, domestiques ou des boues de stations d'épuration.

Elle permet en effet, dans un premier temps, de stabiliser un déchet organique, c'est à dire de lui retirer la plupart de ses caractéristiques polluantes (olfactive, hygiénique…). De plus, le volume de ce déchet est considérablement diminué : 40 à 50 pour cent de la masse sèche environ. Enfin, une fois traités, ces déchets sont valorisés et peuvent être utilisés comme amendement pour les sols, pour des exploitations agricoles par exemple.

La dégradation de matière organique lors de la méthanisation est une source de biogaz. Ce biogaz est principalement composé de méthane pouvant être utilisé comme carburant. Celui-ci permet ainsi de produire de l'énergie thermique, de l'énergie mécanique grâce à un moteur thermique, ou de l'énergie électrique grâce à un alternateur entraîné par un moteur. Un cogénérateur permet également de convertir le biogaz issu de la méthanisation à la fois en électricité et en chaleur.

Extraits

[...] Il était prévu initialement qu'il soit rentabilisé en 6 ans, toujours grâce aux subventions Le fonctionnement du méthaniseur L'installation de méthanisation comporte quatre digesteurs indépendants en termes de fonctionnement, d'isolation et de chauffage. Ils fonctionnent de façon discontinue par voie sèche. Le choix s'est porté sur les déchets organiques solides plutôt que liquides car ceux-ci sont immédiatement disponibles sur l'exploitation. En effet celle-ci produit chaque année 800 tonnes de fumier issues de l'élevage bovin tonnes de lisier issues de l'élevage cuniculicole et 500 tonnes de fumier provenant des déchets d'un voisin paysagiste. [...]

[...] Cette énergie peut être considérée comme perdue puisqu'il suffirait d'améliorer l'isolation des digesteurs pour ne pas y avoir recours. L'isolation d'un digesteur est réalisée par trois murs de parpaings de dix centimètres d'épaisseur, une bâche type EPDM d'environ trois millimètres d'épaisseur et d'un sol bétonné. Ce sol est plus précisément isolé grâce à une première couche de béton, une feuille isolante sur laquelle repose les tuyaux permettant de chauffer les digesteurs, et d'une seconde couche de béton. De plus, le gradient de température entre l'intérieur du digesteur et le sol est plus faible que celui entre l'intérieur du digesteur et l'extérieur, l'hiver. [...]

[...] Cependant, une amélioration simple de l'isolation des digesteurs est possible. Si on place une deuxième bâche EPDM par-dessus la première, séparée par une couche d'air de 5 mm d'air, les pertes thermiques sont réduites à un peu moins de 11 kW. Ce qui les diminue au total de 82%. Le rendement du cogénérateur L'été, une grande partie de l'énergie thermique produite reste inutilisée. Elle est donc rejetée dans l'atmosphère grâce à un aérotherme. Cette énergie rejetée peut être considérée comme perdue. [...]

[...] La dégradation de matière organique lors de la méthanisation est une source de biogaz. Ce biogaz est principalement composé de méthane pouvant être utilisé comme carburant. Celui-ci peut ainsi permettre de produire de l'énergie thermique, de l'énergie mécanique grâce à un moteur thermique, ou de l'énergie électrique grâce à un alternateur entrainé par un moteur. Un cogénérateur permet également de convertir le biogaz issu de la méthanisation à la fois en électricité et en chaleur. Le principe La méthanisation se décompose en deux grandes étapes. [...]

[...] Cet échangeur permet de prendre les calories des vapeurs et de les transmettre au fluide d'un circuit intermédiaire. Cela est réalisé grâce à un transfert thermique qui s'effectue via les surfaces tubulaires de l'échangeur. Ainsi, la température des vapeurs passe de 500°C à 130°C. La température du fluide du circuit intermédiaire passe quant à elle de 80°C à 93°C. Les calories de ce circuit intermédiaire sont à leur tour transmises au circuit de chauffage domestique grâce à un échangeur à plaque. [...]