Le secteur allemand du biogaz
La production d’énergie par la fermentation de la biomasse en biogaz et sa combustion pour générer de l’électricité selon le principe de la cogénération est en pleine expansion en Allemagne depuis quelques décennies et tend à devenir une branche autonome au sein de l’industrie bioénergétique en pleine croissance. Le biogaz peut être extrait à partir de différentes ressources: des éléments organiques de déchetteries (gaz de décharge), des eaux usées communales (gaz de curage), des déchets organiques de l’industrie et du commerce ainsi que des résidus et plantes énergétiques issus de l’agriculture. En Allemagne, seules les deux dernières catégories sont considérées comme sources d’énergie renouvelable. En 2007, 22,4 milliards de kWh de biogaz ont été produits en Allemagne, dont 49 % dans des déchetteries et des stations d’épuration des eaux et 51 % dans des installations de biogaz agricoles.
Applications et technologies
Le biogaz provient de la fermentation de substances organiques par exclusion de l’air voire de l’oxygène. Différentes bactéries anaérobies, dont la composition dépend des substances organiques initiales et des conditions spécifiques du processus (température et valeur du pH), sont responsables de ce processus. Les installations de biogaz agricoles utilisent le lisier et le fumier solide comme matières de base. Pour augmenter le rendement en gaz, des matières premières renouvelables (p. ex. le maïs, les céréales en plantes entières et de nombreuses autres plantes énergétiques telles que le tournesol, l’herbe du Soudan, le radis oléifère, le sorgho doux etc.) sont de plus en plus souvent utilisées.
Les installations industrielles traitent les eaux usées (stations d’épuration) mais aussi les déchets provenant de la production de denrées alimentaires, les restes d’aliments, les dégraisseurs et les abats. Le biogaz contient essentiellement du méthane comme élément énergétique exploitable, en plus du dioxyde de carbone ainsi que de faibles proportions d’acide sulfhydrique, d’ammoniac et d’hydrogène. En plus du biogaz, les résidus de la fermentation se composent un mélange d’eau, d’éléments minéraux et de substance organique non dégradée. Ce reste de fermentation est utilisé dans l’agriculture comme engrais de qualité supérieure.
Puisque la productivité des installations de biogaz dépend essentiellement des processus microbiologiques lors de la fermentation, il est nécessaire de posséder, au-delà du know-how d’ingénierie, des connaissances biotechnologiques afin d’optimiser la conduite des opérations. Les entreprises allemandes fournissent un travail de pionnier au niveau du développement et de l’aménagement de telles installations.
Le biogaz est actuellement utilisé en premier lieu de façon stationnaire dans des centrales thermiques en montage-bloc avec chauffage à distance (BHKW) avec des taux de rendement très élevés permettant de produire de l’électricité et de la chaleur. L’électricité produite peut alimenter le réseau public ou être utilisée pour assurer une alimentation en énergie autarcique de zones industrielles et commerciales ou de lotissements à la campagne, éloignés du réseau. La chaleur résiduelle peut être récupérée par des sous-groupes placés en aval qui génèrent de l’électricité supplémentaire mais aussi pour le chauffage, le séchage ou l’exploitation de machines frigorifiques. Si le site de l’installation ne comporte aucune dissipation thermique, l’alimentation en biogaz dans les réseaux de gaz naturel peut représenter une option très intéressante. Ce découplage de la production et de l’emploi offre de nouvelles possibilités pour une production efficace d’électricité en cogénération et pour l’emploi du biogaz en tant que biocarburant.
Les entreprises allemandes sont leaders dans le secteur de la technologie du biogaz. Leurs expériences de longue date au niveau de la gestion, de la biologie des processus et des prestations de services en laboratoire correspondantes sont les garants du succès de l’exploitation. Les entreprises allemandes couvrent l’ensemble de la chaîne de plus-value et assistent au cours de toutes les phases du projet: de la planification en passant par le financement jusqu’à l’exploitation et la maintenance des installations de biogaz. Dans le secteur des centrales thermiques en montage-bloc avec chauffage à distance, des stations de stockage et réservoirs ainsi qu’au niveau de la technique d’analyse du biogaz, des produits perfectionnés sont également disponibles.
Évolution du marché
La production de biogaz dans l’espace EU-27 a augmenté continuellement au cours des dernières années et s’élevait en 2006 à 62 TWh au total. Les installations agricoles de biogaz et les installations de fermentation des déchets ménagers ont généré la plus grande croissance. L’Allemagne est, en Europe le plus premier, producteur de biogaz. Jusqu’à la fin 2007, plus de 3.700 installations agricoles de biogaz étaient exploitées avec une capacité électrique totale de 1.270 mégawatts.
Actuellement encore les installations construites et exploitées par les agriculteurs qui transforment , eux-mêmes, en énergie les fumiers et les résidus des récoltes prédominent dans ce pays. La tendance croissante à construire des installations de plus en plus grandes et performantes s’accompagne de l’intérêt croissant desgrandes entreprises d’électricité nationales et prestataires d’énergie pour les aux projets à biogaz. En tout cas, la construction et l’exploitation d’installations à biogaz entraînent des développements structurels positifs dans les régions agricoles, ceci se conjuguant à la création de nouveaux emplois.
Conditions générales
En Allemagne, ce sont surtout les conditions crées par la loi sur les énergies renouvelables (EEG) qui ont joué le rôle de moteur de croissance pour cette branche toute jeune. Cette loi garantit la priorité au courant provenant d’énergies renouvelables pour l’alimentation du réseau public et la rémunération du courant alimenté en garantissant un tarif qui restera constant durant 20 ans.
D’autres États engagent leurs entreprises productrices d’électricité conventionnelles à remplir un quota d’énergie renouvelable en achetant des certificats verts d’exploitants d’installations à énergies renouvelables sur des bourses nationales spécialement créées à cet effet.
Les installations de biogaz peuvent être reliées à presque tous les processus de traitement de produits agricoles. La mise à profit énergétique de restes organiques permet non seulement de résoudre le problème de l’élimination des déchets mais aussi de mettre à disposition l’énergie de processus nécessaire. Les installations de biogaz peuvent aussi devenir le point de départ d’une plus-value locale. Les activités en rapport étroit avec cette exploitation profitent d’un approvisionnement constant et surtout sûr en électricité et en chaleur.
Perspectives
Puisqu’il est possible de fournir du biogaz de la qualité du gaz naturel, de nouvelles perspectives s’ouvrent à nous. Ceci permet l’approvisionnement en biogaz du réseau de gaz naturel et ainsi son emploi dans de grandes centrales électriques ou dans le secteur de la circulation. La préparation du biogaz comprend la désulfuration, la déshydratation du gaz et la séparation du CO2. Sur le marché européen, l’adsorption modulée pression (PSA) et le lavage à l’eau sous pression sont les procédés les plus répandus pour la séparation du CO2.
Depuis décembre 2006, les premières installations de biogaz alimentent le réseau allemand de gaz naturel. Jusqu’à aujourd’hui, environ une douzaine d’installations ont suivi cet exemple et une autre douzaine est en phase de planification voire de construction.
Selon une étude, un potentiel de biogaz disponible pour l’approvisionnement du réseau de 100 milliards de kilowatts-heure par an est concevable rien qu’en Allemagne jusqu’en 2030. Cette quantité correspond à environ 10 pour cent de la consommation actuelle en gaz naturel en Allemagne.
Selon le site, la méthode la plus efficace de production d’énergie peut se faire dans de grandes installations d’alimentation ou dans de petites installations de ferme. Selon des évaluations, une puissance de plus de 3.000 mégawatts sera installée rien qu’en Allemagne d’ici à 2020.
Au niveau mondial, le biogaz pourra fournir une contribution importante au niveau de la sécurité et du prix avantageux de l’alimentation énergétique si l’on réussit à exploiter la biomasse jusqu’ici inutilisée comme matière première. Actuellement de grandes quantités de résidus de l’agriculture appropriés à la production de biogaz sont encore éliminées sans être utilisées.
