Energie verte, le biogaz fait appel à des installations techniques de plus en plus avancées. Certes, le coût du kW produit ne fait pas encore concurrence aux énergies fossiles ou nucléaires, mais les installations mises en œuvre sont de plus en plus efficaces et leur rentabilité économique augmente. Dans ce domaine l'Allemagne s'est forgée une position de leader mondial. Avec 820 installations construites en 2006 portant le parc total à 3700 unités de production, l'Allemagne est le 1er producteur mondial d'énergie à base de biogaz mais dispose aussi aujourd'hui d'une situation de leader technologique. Très présent dans ce pays avec environ 35% de part de marché, CIAT a acquis un savoir-faire important dans le traitement des gaz qui lui permet aujourd'hui de proposer des offres systèmes adaptées à des applications de plus en plus variées. Cette dynamique a mené à des développements spécifiques dans ce domaine. Deux installations réalisées par des sociétés partenaires allemandes de CIAT, SEVA AG et SILOXA AG, illustrent parfaitement ces avancées.
En 2006, la production européenne d'électricité par le Biogaz était 17272 GWh par an, dont 7338 GWh pour la seule Allemagne. Le biogaz y représente maintenant 1,2% de la production annuelle d'électricité et près de 10% des énergies renouvelables avec une puissance installée qui avoisinera les 1500 MW. Ce succès est dû en particulier à une réglementation efficace destinée à promouvoir les énergies renouvelables. En effet, la loi allemande fixe sur 20 ans le prix d'achat du kWh par les sociétés distributrices d'énergie. Ce prix tient compte du caractère « vert » de l'énergie et récompense les exploitants sur des critères d'éfficacité, d'innovation technologique et de reconversion agricole. Il peut dans certains cas atteindre 0,18 ? / kWh la première année. Cette incitation, combinée à la puissance de l'industrie allemande, fait de ce pays le plus avancé au monde dans les systèmes de production d'énergie à base de biogaz.
Par installation biogaz, on entend plusieurs types de systèmes. Dans chaque cas, il s'agit de produire de l'électricité à partir d'un moteur à gaz et d'un alternateur. La chaleur du processus peut aussi être récupérée. Dans ce cas, on parle de cogénération. Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène. Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques. On peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels, ou des récoltes agricoles dédiées, etc.). Le biogaz peut aussi être récupéré par aspiration des gaz de mine. Dans tous les cas, le biogaz doit être déshumidifié et purifié avant sa combustion au risque d'endommager le moteur à gaz.
Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (de 30 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d'eau et d'hydrogène sulfuré (H2S). On peut trouver d'autre composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges : ammoniac, hydrogène, azote et monoxyde de carbone peuvent aussi être présents. L'énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est en fait la forme renouvelable de l'énergie fossile qu'est le gaz naturel. De plus les installations au biogaz sont particulièrement respectueuses de l'environnement. En effet, la contribution d'une molécule de méthane (CH4) à l'effet de serre est 21 fois supérieure à celle d'une molécule de dioxyde de carbone (CO2). Le fait de brûler du méthane, bien que produisant du CO2, réduit donc son impact sur l'environnement.
Des installations déjà rentables avec SEVA ENERGIE !
Chez SEVA, on a développé un savoir-faire très poussé pour les installations de petite dimension. Sur les 820 réalisés en 2006 en Allemagne, cette société de 150 personnes a produit 170 groupes de combustion de biogaz, soit une puissance accumulée de 54 MW. La philosophie de SEVA ENERGIE est de rendre le biogaz rentable en proposant des installations à haute productivité, qui fonctionnent en régime continu, avec une très haute fiabilité et une intervention humaine limitée.
CIAT est devenu un standard pour la partie traitement amont du gaz. Comme indiqué précédemment, le gaz est débarrassé de son humidité. On réalise une condensation de la vapeur d'eau en refroidissant le gaz à des températures variant de 15 à 5°C. Ce procédé présente l'avantage d'éliminer une partie des impuretés du gaz en les piégeant dans les condensats qui sont évacués. Ce traitement protège le moteur, réduisant la fréquence de maintenance et prolongeant sa durée de vie. Il est réalisé par un ensemble optimisé d'un échangeur de chaleur et d'un groupe de froid CIAT qui délivre la puissance frigorifique juste nécessaire.
« Ce que nous apprécions chez CIAT, c'est sa capacité à répondre avec la juste solution technique et toujours avec réactivité », explique Klaus VIETH, chef de projet, chez SEVA. La fiabilité est aussi un point fort : « Nous avons essayé plusieurs systèmes concurrents auparavant, mais nous rencontrions de trop nombreuses pannes, notamment en ce qui concerne le groupe froid qui est positionné à l'extérieur ».
«Pour chaque nouveau développement, nous soumettons nos spécifications à CIAT qui nous aide à dimensionner au mieux les composants à intégrer. La réponse est très rapide, les prix sont bons et il y a toujours un produit CIAT qui correspond à notre besoin», ajoute Michael SIEMER, responsable des ventes, chez SEVA.
L'installation Biogas Mönninghausen GmbH située à Geseke (Allemagne) illustre bien les capacités de SEVA à fournir des solutions rentables. Le gaz est ici produit par fermentation de déchets organiques livrés par camion de manière hebdomadaire. La puissance électrique installée est de 537 kW pour un débit de biogaz d'environ 230 Nm3/h. Le taux de fonctionnement de l'installation est de 97%, soit 8500 heures par an. Elle ne nécessite l'intervention d'un agent d'exploitation que pendant 2 heures par jour. Le système de contrôle conçu par SEVA permet une visualisation des paramètres instantanés de fonctionnement depuis le bureau de SEVA de EMSTEK et d'envoyer des alarmes téléphoniques ou SMS en cas d'incident de fonctionnement. Les périodes d'arrêt sont ainsi minimisées. Le coût du kWh produit est de 0,08 ?. Il est aujourd'hui revendu au tarif de 0,16?. « En règle général, nos clients obtiennent un retour sur investissement en 2 à 4 ans » conclut Michael SIEMER.
De plus cette installation consomme 70% de la chaleur produite (stérilisation des déchets organiques avant méthanisation, maintien des méthaniseurs en température, chauffage des bâtiments et des poulaillers voisins) participant à la rentabilité de l'investissement. 15% du rendement énergétique du biogaz était obtenu par récupération de la chaleur en Allemagne en 2006 (l'équivalent de 1324 KTEP/an). SEVA est présent à l'international en Europe, aux Etats-Unis, au Brésil, en Thaïlande ou au Japon.
SILOXA, le spécialiste des traitements de gaz avancés
SILOXA est un spécialiste du traitement des Biogaz (biogaz agricoles ou industriels, gaz de décharge, de STEP ou de mines). Créée en 1998, SILOXA se distingue par une gamme très large de solutions pour traiter les impuretés du biogaz. Le biogaz saturé en vapeur d'eau contient des impuretés telles que les composés organiques de silice (siloxanes) et du sulfure d'hydrogène. Leurs présences nuisent fortement à la fiabilté des moteurs à gaz. Outre la corrosion générée par le sulfure d'hydrogène, des dommages irréversibles peuvent aussi être provoqués par la siloxane qui se fixe dans la chambre de combustion pouvant aller jusqu'à un arrêt total du moteur. La vapeur d'eau quant à elle créé une condensation dans système de tuyauterie. Les conséquences sont la corrosion, l'altération de la robinetterie et des instruments de mesure ainsi que des variations de pression.
Le système installé par SILOXA à Recklinghausen (Puit minier König Ludwig 4/5) se distingue par sa capacité importante : 2 400 Nm3/h pour une production électrique annuelle de 20 GWh, soit l'équivalent d'un parc de 6 éoliennes de grande taille. Le container central équipé de 2 compresseurs aspire le gaz du sous-sol à 400 mètres de profondeur par un forage adapté. Le gaz est déshumidifié au travers d'un échangeur alimenté par le groupe frigorifique en toiture puis distribué aux 4 moteurs des containers de cogénération attenant. Là encore, la rentabilité et la fiabilité sont les éléments clé. Processus continu, disponibilité maximale, intervention humaine minimale (1h/jour) sont effectifs depuis la mise en marche. Les modules sont complètement transportables. Ainsi, lorsque la mine ne produira plus assez de méthane, le centre de production d'énergie pourra être déplacé sur une autre mine.
Jochen Beese, membre du Directoire de SILOXA AG, explique la raison du choix de CIAT : « Nos installations vont de 100m3/h à 4000m3/h. CIAT nous apporte une expertise importante pour le choix des solutions et pour le dimensionnement des systèmes. Les équipements CIAT ont de plus de très bonnes caractéristiques en terme de rendement énergétique. »
Société de 22 personnes, SILOXA dispose aussi toute une gamme de solution pour l'extraction et le transport des gaz sur de longues distances. L'activité internationale est en augmentation sensible avec des réalisations en Russie, Espagne ou France.
CIAT, le spécialiste des équipements de chauffage ou refroidissement des fluides pour les installations de cogénération biogaz.
« Notre forte position en Allemagne nous a permis d'accompagner les acteurs de ce secteur. CIAT a plusieurs points forts. Notre expérience du secteur et la largeur de notre offre nous permettent de proposer une solution système dimensionnée idéalement sur toute la gamme de puissance. De plus avec la maîtrise de 3 technologies, nous sommes en mesure de proposer les 5 échangeurs de chaleur principaux d'un groupe de cogénération», explique Marc Schaller, Market manager pour le marché INDUSTRIE, chez CIAT.
« Nous avons adapté spécialement certains éléments de notre offre à l'image des échangeurs qui ont été simplifiés afin de fournir le juste nécessaire », ajoute Marc Schaller. Les échangeurs tubulaires CIAT bénéficient de plus de surfaces d'échange structurées pour maximiser le transfert thermique.
« Considéré comme l'une des énergies vertes les plus propres, le biogaz est amené à progresser partout sur la planète. Forts de notre expérience acquise depuis plusieurs années en partenariat avec nos clients allemands, nous voulons faire bénéficier les autres marchés de notre expertise. Nous avons déjà de nombreux projets ou réalisations effectives en Russie, en Thaïlande, en Chine, en Angleterre, en France, en Espagne ou en Turquie, et ce n'est qu'un début ! De nombreux pays copient le modèle allemand avec des incitations financières parfois supérieures», conclut Marc Schaller.
CIAT est présent sur l'ensemble du marché de l'énergie et de l'environnement. Les applications visées sont celles participant à la production, la distribution ou la transformation de l'énergie, de l'air ou de l'eau. La société fournit des équipements accompagnés d'une expertise unique basée sur trois principales compétences que sont l'échange thermique, le conditionnement d'air, ainsi que la production de froid ou de chaud à partir de cycles thermodynamiques.
En 2006, la production européenne d'électricité par le Biogaz était 17272 GWh par an, dont 7338 GWh pour la seule Allemagne. Le biogaz y représente maintenant 1,2% de la production annuelle d'électricité et près de 10% des énergies renouvelables avec une puissance installée qui avoisinera les 1500 MW. Ce succès est dû en particulier à une réglementation efficace destinée à promouvoir les énergies renouvelables. En effet, la loi allemande fixe sur 20 ans le prix d'achat du kWh par les sociétés distributrices d'énergie. Ce prix tient compte du caractère « vert » de l'énergie et récompense les exploitants sur des critères d'éfficacité, d'innovation technologique et de reconversion agricole. Il peut dans certains cas atteindre 0,18 ? / kWh la première année. Cette incitation, combinée à la puissance de l'industrie allemande, fait de ce pays le plus avancé au monde dans les systèmes de production d'énergie à base de biogaz.
Par installation biogaz, on entend plusieurs types de systèmes. Dans chaque cas, il s'agit de produire de l'électricité à partir d'un moteur à gaz et d'un alternateur. La chaleur du processus peut aussi être récupérée. Dans ce cas, on parle de cogénération. Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène. Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques. On peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels, ou des récoltes agricoles dédiées, etc.). Le biogaz peut aussi être récupéré par aspiration des gaz de mine. Dans tous les cas, le biogaz doit être déshumidifié et purifié avant sa combustion au risque d'endommager le moteur à gaz.
Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (de 30 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d'eau et d'hydrogène sulfuré (H2S). On peut trouver d'autre composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges : ammoniac, hydrogène, azote et monoxyde de carbone peuvent aussi être présents. L'énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est en fait la forme renouvelable de l'énergie fossile qu'est le gaz naturel. De plus les installations au biogaz sont particulièrement respectueuses de l'environnement. En effet, la contribution d'une molécule de méthane (CH4) à l'effet de serre est 21 fois supérieure à celle d'une molécule de dioxyde de carbone (CO2). Le fait de brûler du méthane, bien que produisant du CO2, réduit donc son impact sur l'environnement.
Des installations déjà rentables avec SEVA ENERGIE !
Chez SEVA, on a développé un savoir-faire très poussé pour les installations de petite dimension. Sur les 820 réalisés en 2006 en Allemagne, cette société de 150 personnes a produit 170 groupes de combustion de biogaz, soit une puissance accumulée de 54 MW. La philosophie de SEVA ENERGIE est de rendre le biogaz rentable en proposant des installations à haute productivité, qui fonctionnent en régime continu, avec une très haute fiabilité et une intervention humaine limitée.
CIAT est devenu un standard pour la partie traitement amont du gaz. Comme indiqué précédemment, le gaz est débarrassé de son humidité. On réalise une condensation de la vapeur d'eau en refroidissant le gaz à des températures variant de 15 à 5°C. Ce procédé présente l'avantage d'éliminer une partie des impuretés du gaz en les piégeant dans les condensats qui sont évacués. Ce traitement protège le moteur, réduisant la fréquence de maintenance et prolongeant sa durée de vie. Il est réalisé par un ensemble optimisé d'un échangeur de chaleur et d'un groupe de froid CIAT qui délivre la puissance frigorifique juste nécessaire.
« Ce que nous apprécions chez CIAT, c'est sa capacité à répondre avec la juste solution technique et toujours avec réactivité », explique Klaus VIETH, chef de projet, chez SEVA. La fiabilité est aussi un point fort : « Nous avons essayé plusieurs systèmes concurrents auparavant, mais nous rencontrions de trop nombreuses pannes, notamment en ce qui concerne le groupe froid qui est positionné à l'extérieur ».
«Pour chaque nouveau développement, nous soumettons nos spécifications à CIAT qui nous aide à dimensionner au mieux les composants à intégrer. La réponse est très rapide, les prix sont bons et il y a toujours un produit CIAT qui correspond à notre besoin», ajoute Michael SIEMER, responsable des ventes, chez SEVA.
L'installation Biogas Mönninghausen GmbH située à Geseke (Allemagne) illustre bien les capacités de SEVA à fournir des solutions rentables. Le gaz est ici produit par fermentation de déchets organiques livrés par camion de manière hebdomadaire. La puissance électrique installée est de 537 kW pour un débit de biogaz d'environ 230 Nm3/h. Le taux de fonctionnement de l'installation est de 97%, soit 8500 heures par an. Elle ne nécessite l'intervention d'un agent d'exploitation que pendant 2 heures par jour. Le système de contrôle conçu par SEVA permet une visualisation des paramètres instantanés de fonctionnement depuis le bureau de SEVA de EMSTEK et d'envoyer des alarmes téléphoniques ou SMS en cas d'incident de fonctionnement. Les périodes d'arrêt sont ainsi minimisées. Le coût du kWh produit est de 0,08 ?. Il est aujourd'hui revendu au tarif de 0,16?. « En règle général, nos clients obtiennent un retour sur investissement en 2 à 4 ans » conclut Michael SIEMER.
De plus cette installation consomme 70% de la chaleur produite (stérilisation des déchets organiques avant méthanisation, maintien des méthaniseurs en température, chauffage des bâtiments et des poulaillers voisins) participant à la rentabilité de l'investissement. 15% du rendement énergétique du biogaz était obtenu par récupération de la chaleur en Allemagne en 2006 (l'équivalent de 1324 KTEP/an). SEVA est présent à l'international en Europe, aux Etats-Unis, au Brésil, en Thaïlande ou au Japon.
SILOXA, le spécialiste des traitements de gaz avancés
SILOXA est un spécialiste du traitement des Biogaz (biogaz agricoles ou industriels, gaz de décharge, de STEP ou de mines). Créée en 1998, SILOXA se distingue par une gamme très large de solutions pour traiter les impuretés du biogaz. Le biogaz saturé en vapeur d'eau contient des impuretés telles que les composés organiques de silice (siloxanes) et du sulfure d'hydrogène. Leurs présences nuisent fortement à la fiabilté des moteurs à gaz. Outre la corrosion générée par le sulfure d'hydrogène, des dommages irréversibles peuvent aussi être provoqués par la siloxane qui se fixe dans la chambre de combustion pouvant aller jusqu'à un arrêt total du moteur. La vapeur d'eau quant à elle créé une condensation dans système de tuyauterie. Les conséquences sont la corrosion, l'altération de la robinetterie et des instruments de mesure ainsi que des variations de pression.
Le système installé par SILOXA à Recklinghausen (Puit minier König Ludwig 4/5) se distingue par sa capacité importante : 2 400 Nm3/h pour une production électrique annuelle de 20 GWh, soit l'équivalent d'un parc de 6 éoliennes de grande taille. Le container central équipé de 2 compresseurs aspire le gaz du sous-sol à 400 mètres de profondeur par un forage adapté. Le gaz est déshumidifié au travers d'un échangeur alimenté par le groupe frigorifique en toiture puis distribué aux 4 moteurs des containers de cogénération attenant. Là encore, la rentabilité et la fiabilité sont les éléments clé. Processus continu, disponibilité maximale, intervention humaine minimale (1h/jour) sont effectifs depuis la mise en marche. Les modules sont complètement transportables. Ainsi, lorsque la mine ne produira plus assez de méthane, le centre de production d'énergie pourra être déplacé sur une autre mine.
Jochen Beese, membre du Directoire de SILOXA AG, explique la raison du choix de CIAT : « Nos installations vont de 100m3/h à 4000m3/h. CIAT nous apporte une expertise importante pour le choix des solutions et pour le dimensionnement des systèmes. Les équipements CIAT ont de plus de très bonnes caractéristiques en terme de rendement énergétique. »
Société de 22 personnes, SILOXA dispose aussi toute une gamme de solution pour l'extraction et le transport des gaz sur de longues distances. L'activité internationale est en augmentation sensible avec des réalisations en Russie, Espagne ou France.
CIAT, le spécialiste des équipements de chauffage ou refroidissement des fluides pour les installations de cogénération biogaz.
« Notre forte position en Allemagne nous a permis d'accompagner les acteurs de ce secteur. CIAT a plusieurs points forts. Notre expérience du secteur et la largeur de notre offre nous permettent de proposer une solution système dimensionnée idéalement sur toute la gamme de puissance. De plus avec la maîtrise de 3 technologies, nous sommes en mesure de proposer les 5 échangeurs de chaleur principaux d'un groupe de cogénération», explique Marc Schaller, Market manager pour le marché INDUSTRIE, chez CIAT.
« Nous avons adapté spécialement certains éléments de notre offre à l'image des échangeurs qui ont été simplifiés afin de fournir le juste nécessaire », ajoute Marc Schaller. Les échangeurs tubulaires CIAT bénéficient de plus de surfaces d'échange structurées pour maximiser le transfert thermique.
« Considéré comme l'une des énergies vertes les plus propres, le biogaz est amené à progresser partout sur la planète. Forts de notre expérience acquise depuis plusieurs années en partenariat avec nos clients allemands, nous voulons faire bénéficier les autres marchés de notre expertise. Nous avons déjà de nombreux projets ou réalisations effectives en Russie, en Thaïlande, en Chine, en Angleterre, en France, en Espagne ou en Turquie, et ce n'est qu'un début ! De nombreux pays copient le modèle allemand avec des incitations financières parfois supérieures», conclut Marc Schaller.
CIAT est présent sur l'ensemble du marché de l'énergie et de l'environnement. Les applications visées sont celles participant à la production, la distribution ou la transformation de l'énergie, de l'air ou de l'eau. La société fournit des équipements accompagnés d'une expertise unique basée sur trois principales compétences que sont l'échange thermique, le conditionnement d'air, ainsi que la production de froid ou de chaud à partir de cycles thermodynamiques.