Ghana : centrale hybride à partir de déchets à Kumasi et potentiel du biogaz issu des déchets alimentaires

À Gyankobaa, près de Kumasi, a été mise en service en mai 2022 la première centrale à partir de déchets du Ghana : un système hybride d’une puissance de 400 kW, combinant le photovoltaïque (200 kW), le biogaz (100 kW) et la pyrolyse des déchets plastiques (100 kW). À ses côtés, des chercheurs évaluent la quantité d’énergie pouvant être obtenue à partir des seuls déchets alimentaires dans les plus grandes villes du pays.

Ce que l’on sait du projet de Gyankobaa

Pumps Africa (3 mai 2022) et Bioenergy News (4 mai 2022) décrivent la mise en service de la première centrale à partir de déchets du Ghana à Gyankobaa, dans le district d’Atwima Nwabiagya South, dans la région d’Ashanti ; Bioenergy News la qualifie de première installation de ce type en Afrique de l’Ouest. Le projet a duré 48 mois. Le ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche a signé un contrat d’une valeur de 6,5 millions USD avec quatre institutions allemandes et une institution ghanéenne (selon Bioenergy News, le projet est réalisé par quatre institutions allemandes sous la direction de l’Université de Rostock et six institutions ghanéennes sous la direction de WASCAL). L’installation, nommée Hybrid-PV-Biogas-Pyrolysis-Plant, est conçue pour traiter 12 t de déchets par jour en bio-compost et énergie, et sert également de centre de formation pour 17 étudiants en master et quatre doctorants. La répartition de la puissance (200 + 100 + 100 kW) montre que le biogaz n’est ici qu’un des trois éléments, et non le cœur du système. Les sources ne fournissent pas de détails concernant les substrats de l’unité de méthanisation ni de données d’exploitation, nous ne mentionnons donc pas la production annuelle.

Pourquoi une hybride

La combinaison de trois sources présente plusieurs justifications :

• Complémentarité : le photovoltaïque produit de l’énergie le jour, le biogaz peut fonctionner 24 heures sur 24, et la pyrolyse permet de traiter les plastiques, qui ne conviennent pas à la méthanisation.
• Valorisation de différents flux de déchets (organiques et plastiques) en un seul lieu.
• Démonstration technologique : l’installation joue le rôle de terrain d’entraînement.

L’inconvénient réside dans la complexité : chacune des trois technologies nécessite des compétences différentes en matière d’exploitation et de maintenance. La pyrolyse des plastiques est décrite dans l’article Énergie à partir de déchets : fermentation, incinération, pyrolyse].

Potentiel des villes : étude de 2021

Un article publié dans la revue Energy (volume 226, 2021) estime le potentiel de production d’électricité à partir de biogaz issu des déchets alimentaires entre 80,43 et 300,49 GWh par an à Accra et entre 60,63 et 209,31 GWh par an à Kumasi (prévision pour les années 2020–2039 ; quantité de déchets produits à Accra : 899 000 à 3,36 millions de tonnes par an, à Kumasi : 915 000 à 3,16 millions de tonnes). Les auteurs ont jugé le projet économiquement viable : la valeur actuelle nette s’élevait à environ 217,8 millions USD à Accra et 156,1 millions USD à Kumasi. Les fourchettes énergétiques sont larges, car elles dépendent des scénarios retenus. Il s’agit de valeurs théoriques, et non d’un plan d’investissement. Leur importance réside dans l’indication de l’ordre de grandeur : 80 à 300 GWh par an correspondent à une puissance électrique moyenne comprise entre environ 9 et 34 MW pour Accra (calcul propre, en supposant un fonctionnement toute l’année), mais uniquement si une collecte sélective des déchets alimentaires est mise en place.

Ce qui est nécessaire pour que le potentiel se concrétise en installations

1. Collecte sélective et tri des déchets alimentaires séparément des plastiques et du verre ; dans un flux mixte, la méthanisation est inefficace et risquée.
2. Redevance d’acceptation des déchets (gate fee) ou tarif de rachat de l’énergie couvrant les coûts.
3. Écoulement du digestat par les agriculteurs et normes de qualité associées.
4. Raccordement stable au réseau ou client direct pour l’énergie.

Conclusions

L’exemple du Ghana est une installation pilote financée par un programme de recherche allemand, et non une centrale commerciale ; ce n’est qu’avec les données d’exploitation qu’il sera possible de déterminer si le modèle peut être reproduit à plus grande échelle. Pour évaluer le succès, il convient de surveiller non seulement la puissance nominale, mais aussi les heures réelles de fonctionnement, la quantité de déchets traités et les coûts d’exploitation.

Exemple de calcul : quelle quantité de déchets pour 100 kW de biogaz

Pour illustrer l’échelle : une installation d’une puissance électrique de 100 kW, fonctionnant en continu, avec un rendement électrique du moteur d’environ 38 %, nécessite une puissance chimique du gaz d’environ 263 kW, soit environ 6,3 MWh par jour. Le biogaz contenant environ 60 % de méthane a un pouvoir calorifique d’environ 6 kWh/m³, il faut donc environ 1 000 m³ de biogaz par jour. Avec un rendement de, par exemple, 100 à 150 m³ de biogaz par tonne de déchets alimentaires, cela signifie environ 7 à 10 t de déchets par jour. Il s’agit de valeurs indicatives (les hypothèses dépendent du substrat et du rendement), et non des paramètres de l’installation décrite. Ce calcul montre que même un petit module de biogaz nécessite un approvisionnement régulier en déchets, que le système urbain doit organiser.

Risques pour la réussite

• Contaminants dans les déchets : les plastiques, le verre et les métaux qui pénètrent dans le digesteur provoquent des pannes des pompes et des agitateurs ; les déchets alimentaires doivent être collectés de manière sélective ou triés soigneusement.
• Variabilité saisonnière : la quantité et la composition des déchets varient au cours de l’année.
• Complexité de la maintenance : trois technologies impliquent trois équipes de maintenance ; dans les petites installations, cela représente une charge significative.
• Financement de l’exploitation : la subvention d’investissement ne couvre pas les coûts de fonctionnement et de maintenance des années suivantes.

Remarque sur les sources

La description de la centrale de Gyankobaa provient de rapports de presse et sectoriels de mai 2022 ; nous n’avons pas trouvé de documentation technique ni de données d’exploitation. Les éventuelles différences entre les annonces et la réalité doivent être vérifiées dans les communications des réalisateurs (Université de Rostock, WASCAL).