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Consommation d’énergie de l’épuration du biogaz : bilan en kWh par m³ et part dans l’énergie du gaz
Quelle énergie l’épuration du biogaz consomme-t-elle ? Nous convertissons les kWh par m³ en part de l’énergie du biométhane produit et montrons comment ajouter la compression vers le réseau et le prétraitement.
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L’épuration du biogaz consomme généralement de l’ordre de 0,2–0,35 kWh d’électricité par m³ de biogaz brut dans les technologies sous pression (membranes, PSA, laveur à l’eau), et le laveur aux amines nécessite en outre de la chaleur de l’ordre de 0,5–0,8 kWh/m³. Comme 1 m³ de biogaz à 55 % de CH₄ transporte env. 5,5 kWh d’énergie, la consommation d’électricité représente quelques pour cent de l’énergie du gaz, et la chaleur du laveur aux amines – une dizaine de pour cent. Les valeurs sont indicatives ; chaque fournisseur donne ses propres garanties.
Deux façons de compter
Les indicateurs de consommation d’énergie peuvent être rapportés :
- au m³ de biogaz brut – c’est ainsi que les fournisseurs de technologies les indiquent le plus souvent ;
- au m³ de biométhane – conversion : on divise la consommation par la part de biométhane produit dans le flux de biogaz (env. 0,5–0,55 m³ de biométhane pour 1 m³ de biogaz à 55 % de CH₄, car le biométhane contient env. 98 % de CH₄).
Exemple : 0,25 kWh/m³ de biogaz correspondent à env. 0,46 kWh/m³ de biométhane, soit environ 4,6 % de l’énergie contenue dans le biométhane (env. 10 kWh/m³). C’est pourquoi une évaluation du type « consommation de 0,25 kWh/m³ » sans indication de la référence est parfois trompeuse.
Composantes du bilan énergétique
- Prétraitement – désulfuration, séchage, filtres ; souvent omis dans les offres, alors qu’il consomme de l’électricité (refroidisseurs, soufflantes) et éventuellement de la chaleur (régénération du charbon).
- Séparation du CO₂ – compresseurs, pompes, vide, chaleur de régénération.
- Compression du biométhane – pour un réseau de moyenne pression, il faut généralement quelques à une quinzaine de bars ; cela exige un compresseur supplémentaire si le système d’épuration délivre le gaz à basse pression (laveur aux amines).
- Oxydeur d’off-gaz – combustible d’appoint ou électricité.
- Auxiliaires – refroidissement, chauffage des locaux, automatisation, éclairage, poste d’injection.
Exemple : bilan pour 1 000 m³/h de biogaz
Hypothèses : biogaz à 55 % de CH₄, énergie de 5,5 kWh/m³ (5 500 kW), 8 000 h/an, glissement de 0,5 %.
| Poste | Variante membranes | Variante laveur aux amines |
|---|---|---|
| Électricité de séparation | 0,25 kWh/m³ → 250 kW | 0,08 kWh/m³ → 80 kW |
| Chaleur de régénération | néant | 0,6 kWh/m³ → 600 kW |
| Compression vers le réseau (en supplément) | intégrée au système | env. 0,05 kWh/m³ → 50 kW |
| Autres (prétraitement, auxiliaires) | env. 0,05 kWh/m³ → 50 kW | env. 0,05 kWh/m³ → 50 kW |
| Électricité totale | env. 300 kW | env. 180 kW |
| Part de l’électricité dans l’énergie du biogaz | env. 5,5 % | env. 3,3 % |
| Part de la chaleur | 0 | env. 11 % |
Les chiffres du tableau sont posés pour l’exercice et ne sont pas des résultats de mesure. Ils montrent toutefois le sens de la comparaison : la variante aux amines consomme moins d’électricité, mais a besoin de chaleur, dont il faut évaluer le coût et les émissions.
Coût de l’énergie
Avec un prix de l’électricité supposé de 600 PLN/MWh, la variante à membranes consomme 300 kW × 8 000 h = 2 400 MWh, ce qui coûte env. 1,44 million de PLN par an. Variante aux amines : 180 kW × 8 000 = 1 440 MWh d’électricité, soit env. 0,86 million de PLN, plus la chaleur 600 kW × 8 000 = 4 800 MWh. Si la chaleur coûte 40 PLN/MWh (chaleur fatale), le coût supplémentaire est d’env. 0,19 million de PLN ; si elle coûte 250 PLN/MWh (chaudière à gaz) – 1,2 million de PLN, soit plus que l’économie réalisée sur l’électricité. Le résultat dépend évidemment des prix des utilités, qu’il faut retenir localement dans chaque projet.
Impact sur les émissions
La consommation d’électricité et de chaleur augmente l’empreinte carbone du biométhane si l’énergie provient d’un réseau à forte part de combustibles fossiles. Dans la méthodologie RED, les émissions liées à la consommation d’électricité dans le procédé d’épuration entrent dans le bilan. Une alimentation par des énergies renouvelables propres (par ex. photovoltaïque, cogénération au biogaz) réduit cette composante.
Que mesurer
- La consommation d’électricité de l’ensemble de l’installation (compteur dédié), et pas seulement du module de séparation.
- La consommation de chaleur et de combustibles auxiliaires.
- Le débit de biogaz et de biométhane ainsi que la composition (chromatographe ou analyseur).
- L’indicateur : kWh d’énergie auxiliaire / MWh d’énergie du biométhane.
Comment réduire la consommation d’énergie
Les actions les plus simples sont la récupération de la chaleur de compression (pour chauffer les digesteurs ou pour la régénération), les entraînements à vitesse variable sur les compresseurs et les pompes, qui adaptent mieux la puissance absorbée au débit, ainsi que l’absence de recirculation excessive. L’alimentation de l’installation par des sources d’énergie renouvelable propres est également importante. Il est utile de suivre dans le temps l’indicateur de consommation d’énergie par m³ de biométhane : sa hausse est parfois le premier signe d’usure des membranes ou du sorbant, avant que les paramètres de qualité du gaz ne se dégradent.
Conclusion
La consommation d’énergie ne décide pas à elle seule du choix de la technologie, mais elle constitue l’un des trois piliers, avec les pertes de méthane et le CAPEX. Lorsque vous comparez des offres, exigez des périmètres de bilan cohérents et une référence à une seule unité, de préférence le m³ de biométhane ou le MWh d’énergie vendue.
Sources
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