Planification des besoins en substrats : bilan annuel et surface des cultures

Le besoin annuel en substrats se calcule « à rebours » : à partir de la puissance du cogénérateur et du temps de fonctionnement, on obtient la quantité d'énergie, puis le volume de méthane, et enfin, à partir du potentiel méthanogène des différents substrats, leurs masses ; ce n'est qu'ensuite que l'on ajoute les pertes et la réserve. Dans un exemple typique pour un CHP d'une puissance électrique de 500 kW, on obtient environ un million de m³ de CH₄ par an, soit plusieurs à une dizaine de milliers de tonnes d'ensilage de maïs ou une quantité équivalente d'autres substrats. Le calcul ci-dessous est illustratif ; vos propres données doivent reposer sur des analyses.

Étape 1 : méthane issu de la puissance du CHP

Hypothèses : puissance électrique de 500 kW, rendement électrique de 40 %, fonctionnement de 8 000 h/an, pouvoir calorifique du méthane d'environ 10 kWh/m³ (approximation).

• puissance du combustible : 500 / 0,40 = 1 250 kW,
• consommation de méthane : 1 250 / 10 = 125 m³ CH₄/h,
• annuellement : 125 × 8 000 = 1 000 000 m³ CH₄.

Si le rendement est de 38 %, le besoin augmente d'environ 5 %. N'oubliez pas qu'une partie de l'énergie est utilisée pour les besoins propres, et qu'une partie du biogaz peut être dirigée vers la torchère.

Étape 2 : potentiel méthanogène des substrats

Indicateur par tonne de masse fraîche (FM) = TS × VS × rendement par VS. Les valeurs du tableau sont données à titre d'exemple, et non comme données de référence.

Étape 3 : mélange et masses

Supposons que 15 000 t de lisier soient disponibles annuellement, ce qui donne 15 000 × 13 ≈ 195 000 m³ de CH₄. Les 805 000 m³ restants doivent être fournis par l'ensilage : 805 000 / 107 ≈ 7 500 t. Pour une dose quotidienne : ensilage environ 20,5 t/j, lisier environ 41 t/j — ces valeurs sont proches des exemples cités dans les articles sur l'OLR et le HRT.

Étape 4 : pertes et réserve

Les pertes d'ensilage entre la récolte et le dosage dépendent de la qualité de l'ensilage et de la gestion des tas ; en pratique, on admet quelques à une dizaine de pour cent. Admettons 12 % : il faut récolter 7 500 / 0,88 ≈ 8 520 t d'ensilage. Il est également judicieux de prévoir une réserve pour une récolte moins bonne, par exemple 10 %, ce qui donne environ 9 400 t à contractualiser ou à cultiver.

Étape 5 : surface et stockage

• rendement de la masse fraîche de maïs pour l'ensilage : par exemple 45 t/ha ; 9 400 / 45 ≈ 209 ha. En année sèche, le rendement peut chuter de plusieurs dizaines de pour cent, de sorte que la même surface fournira beaucoup moins de matière première.
• capacité des silos : avec une densité d'ensilage tassé d'environ 0,65–0,75 t/m³, cela représente environ 12 500–14 500 m³ de volume pour l'ensilage seul, plus une réserve pour la forme du tas et les manœuvres des engins.

Facteurs de risque

Liste de contrôle du planificateur

1. Rassemblez les analyses de TS, VS et du potentiel des substrats (études BMP propres ou données de référence en tenant compte de la variabilité).
2. Calculez le bilan sur trois niveaux : année moyenne, mauvaise, très mauvaise.
3. Vérifiez le bilan C/N et de l'azote ammoniacal pour le mélange retenu.
4. Contrôlez la capacité des stockages pour assurer une continuité des approvisionnements sur 12 mois plus une réserve.
5. Pensez à la logistique : transport, période de récolte, pression des engins.
6. Planifiez la valorisation du digestat (champs, bilan azoté).
7. Passez en revue le résultat avec un conseiller agricole ou un fournisseur de substrats.

Enfin, il est utile de comparer le résultat avec les données d'exploitation : si, sur deux ans, la consommation réelle de substrats par MWh s'écarte de plus de quelques pour cent du plan, les causes sont souvent des hypothèses erronées sur le TS ou les pertes, et non le processus de méthanisation lui-même.

Calendrier des livraisons sur l'année

Un bilan annuel ne suffit pas, car l'installation consomme les substrats de manière régulière, tandis que l'ensilage n'est disponible qu'une fois par an, en automne. C'est pourquoi un bilan mensuel est établi : état du stockage en début de mois, consommation selon la dose quotidienne, éventuelles livraisons de lisier et d'autres matériaux. Avec une dose de 20,5 t/j d'ensilage, la consommation mensuelle est d'environ 620 t ; sur les neuf mois entre les récoltes, il faut donc environ 5 600 t en silo, et les 1 900 t restantes doivent provenir de la récolte en cours ou d'un achat. Un tableau mensuel révèle si le silo de capacité prévue est effectivement suffisant.

Que faire en cas de quantité insuffisante

1. Augmenter la part de lisier ou d'autres substrats disponibles localement.
2. Contractualiser de l'ensilage ou des céréales auprès de fournisseurs externes pour des quantités déterminées.
3. Réduire la charge de l'installation (puissance inférieure, HRT plus long) pendant la période de pénurie.
4. Envisager des cultures dérobées ou secondaires en complément. Chaque option a son coût ; une planification anticipée est moins onéreuse que des mesures réactives en avril, lorsque les réserves s'épuisent.