CHAUFFAGE
Install Magazine 980 – novembre 2021
Biogaz et réseaux de chaleur
Une des sessions du Vlaams Vergistingsforum, qui s’est déroulé en ligne pour des raisons que l’on connaît, était consacrée aux réseaux de chaleur. Si le biogaz était appelé à jouer un rôle dans la transition énergétique, il conviendrait alors d’intégrer l’installation dans un réseau énergétique plus large au niveau d’un quartier. Dans ce contexte, la production et la distribution d’énergie verte constituent dès lors une possibilité. On a étudié le potentiel de ces réseaux l’aide de quelques cas pratiques. Le Vlaams Vergistingsforum est une organisation de Biogaz E, l’association représentative du secteur de la fermentation anaérobie.
Réseaux circulaires
La production de biogaz à partir de fermentation s’inscrit parfaitement dans le cadre d’une économie circulaire. Il s’agit d’un bel exemple de transformation de déchets en matières premières. Pour être pertinente, cette solution doit toutefois être intégrée dans un réseau plus large. La production seule de biogaz ne suffit pas. Le projet ‘De Nieuwe Dokken’ montre à quoi un tel réseau local peut ressembler dans la pratique. Il s’agit d’un projet de développement de quartier dans le port de Gand qui, à terme, devra comprendre environ 400 logements, associés à des bureaux, magasins, etc. La première phase, aujourd’hui terminée, comporte une centaine de logements.
La circularité constitue la base du concept. Les eaux usées sont ainsi captées et récupérées. Un accord a pour ce faire été conclu avec l’usine de savon Christeins, située à proximité. L’eau traitée est fournie à l’usine de savon, et en contrepartie, l’usine alimente le réseau de chaleur du projet immobilier. Les eaux noires et grises sont collectées séparément. Les eaux grises ont une température de 20 à 29°C, et contiennent donc beaucoup d’énergie. Elles sont récupérées au moyen d’une pompe à chaleur eau-eau, qui alimente le réseau de chaleur. Pour les eaux noires, on a fait appel à un système d’évacuation innovant : elles sont collectées à l’aide de conduites sous vide et acheminées vers un digesteur central. Le choix s’est porté sur un système par aspiration, en raison de la consommation d’eau minimale : ces WC se contentent en effet d’1,5 l par cycle de rinçage. L’égout par dépression est le plus grand de ce type en Flandre. Dans le digesteur, les eaux noires s’enrichissent des déchets de cuisine des occupants, à partir d’un point de collecte central qui est équipé d’un broyeur. Les habitants ont des sacs spéciaux qui sont régulièrement amenées au point de collecte pour être traités. Le biogaz de ce digesteur central est dirigé vers une chaufferie située au sommet du bâtiment. Les eaux noires traitées sont jointes aux eaux grises également traitées afin d’être réutilisées dans l’usine de savon.
Le réseau de chaleur est alimenté à 70% par de le chaleur résiduelle issue de l’usine de savon. La récupération de chaleur des eaux grises couvre quelque 20% des besoins de chaleur, alors que la chaudière biogaz n’en couvre que quelques pourcents. Le production de biogaz doit donc être perçue plus comme un produit de niche du processus de traitement des eaux usées que comme une source d’énergie à part entière. Le réseau de chaleur est relié aux appartements individuels via des stations satellites. Pour le chauffage, on recourt à un système à basse température avec du chauffage par le sol, tandis que la production d’eau chaude sanitaire s’effectue à l’aide d’un chauffe-eau instantané. Il n’y a donc pas de stockage d’ECS, ce qui évite de devoir maintenir des températures minimales en prévention de la légionnelle.
La rentabilité du système n’est pas facile à déterminer. Les toilettes à aspiration et les broyeurs consomment en effet de l’énergie. À contrario, on évite tous les frais et toutes les taxes liés au traitement des eaux, et la consommation d’eau est beaucoup plus basse, ce qui n’est pas négligeable dans un contexte de sécheresse potentiel.
Des installations à grande échelle
Comment mettre le biogaz à profit à grande échelle? C’est ce que démontre l’exposé de Biogastec, une division de Trevi qui gère la conception, la construction et l’exploitation des installations de biogaz avec la cogénération correspondante. Via la filiale Trevion, Biogastec peut aussi jouer le rôle de fournisseur d’énergie. Biogastec dispose aujourd’hui d’une capacité de 25 MW de biogaz et fournit de l’électricité verte à quelque 50.000 ménages. La forte automatisation est typique de cette approche : toutes les installations sont gérées à partir d’une centrale à Gentbrugge. Cela permet d’assurer un fonctionnement en continu 24/7 avec un minimum de personnel. Les installations de biogaz sont habituellement reliées à un réseau de chaleur, avec des entreprises agricoles ou industrielles toutes proches, qui lui fournissent alors de la chaleur ou de la vapeur. Leur conclusion est que le rendement d’une installation dépend fortement de l’emplacement, et plus précisément de la facilité avec laquelle on va pouvoir utiliser cette chaleur.
Biogastec est par contre très sceptique à propos de l’injection de gaz vert (sous forme de biométhane) dans le réseau de gaz. Cela offre naturellement une flexibilité supérieure en termes d’utilisateurs, ainsi qu’une sécurité à long terme, mais le système n’est pas relié à des entreprises ou des clients dans le voisinage ; quiconque est relié au réseau de gaz est un client potentiel.
Et il y aussi un certain nombre d’inconvénients : la revalorisation du biogaz en biométhane se traduit aussi par des pertes de rendement. Le processus de production du biogaz a par ailleurs besoin d’électricité et de chaleur. Si on doit de toute façon placer une cogénération pour le processus de production en lui-même, il est plus simple d’utiliser directement celle-ci pour valoriser la production de gaz, au lieu d’investir dans une installation distincte destinée à injecter du gaz vert dans le réseau.
Étant donné la complexité de la production, le biométhane est uniquement pertinent, selon Biogastec, lorsqu’il est utilisé pour des applications de pointe, à l’image de processus à haute température que l’on peut difficilement électrifier, ou alors pour être utilisé comme matière première dans des produits chimiques.
L’alternative néerlandaise
L’exemple de Cogas à Twente (Pays-Bas) démontre qu’il existe toutefois des possibilités pour les réseaux de biogaz. Cogas est un gestionnaire de réseaux de distribution de gaz, électricité et chaleur qui mise pleinement sur du gaz vert produit localement. Ce qui tombe bien, à l’heure où les Pays-Bas cherchent précisément des alternatives au gaz de Groningen. Twente possède par ailleurs de nombreuses exploitations d’élevage, en quête de solutions de traitement du lisier. Cogas a donc mis en place des projets dont le but est que des entreprises agricoles raccorde leur propre production de biogaz à des réseaux de conduites existants. D’ autres utilisateurs peuvent être approvisionnés via ces réseaux. Il peut s’agir de biogaz, pour un usage direct. Un groupe scolaire et une piscine sont ainsi chauffés à l’aide de biogaz issu de bouses de vache. Cogas possède une installation de valorisation du biométhane à Almelo. Le réseau de conduites fonctionne ici non seulement comme moyen de transport mais aussi de stockage. La production de gaz et la demande de chaleur divergent en effet : une capacité de stockage se révèle donc nécessaire, et le réseau de gaz peut très bien remplir ce rôle. Il est également important que la qualité du biogaz soit garantie. Un contrôle de l’installation au point d’injection est effectué auprès de chaque fournisseur. Si les valeurs exigées (taux de méthane et de soufre par ex.) ne sont pas atteintes, l’injection est stoppée.
L’approche au Pays-Bas dépasse le simple cadre de la production pure de gaz : il s’agit plutôt de valoriser l’infrastructure gazière et de résoudre la problématique du fumier.
Par Alex Baumans
