Exemple de pratique

Fromagerie Götschi : le biogaz et la vapeur au service du plaisir durable de l'Emmental

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La fromagerie Götschi AG à Trubschachen allie l'artisanat traditionnel à une technique énergétique innovante : grâce à sa propre conduite de biogaz reliant directement l'exploitation agricole à la production, l'entreprise utilise un couplage chaleur-force hautement efficace pour produire de l'électricité et de la vapeur de processus pour la transformation du lait, tout en remplaçant systématiquement les combustibles fossiles par de l'énergie renouvelable provenant de sa propre région.

Trubschachen abrite une fabrique de biscuits de renommée nationale. Mais dans cette commune de l'Emmental, on produit aussi des denrées alimentaires ailleurs, comme par exemple à la fromagerie Götschi AG. L'entreprise de transformation du lait est située à l'ouest du centre du village, sur la route principale menant à Langnau. Le développement économique de l'entreprise a été dynamique au fil des décennies : dans les années 1970, seuls quelques centaines de milliers de kilos de lait étaient livrés chaque année. Aujourd'hui, 6 millions de kilos sont transformés chaque année en fromage de gruyère, pour environ un tiers. En outre, une large gamme de produits laitiers frais est fabriquée, comme du beurre, du petit-lait à boire, du sérac, du séré et des yogourts. Un magasin de vente simplement aménagé avec des étagères réfrigérées a été installé dans une annexe. La clientèle locale s'y procure ces produits frais par self-scanning et paiement par carte. La fromagerie est en outre le principal fournisseur de beurre pour la production de biscuits de Kambly.

Un fromager entreprenant

L'entreprise de transformation du lait est à bien des égards atypique dans l'Emmental. En tant que propriétaire principal de la société anonyme, le maître fromager Martin Götschi prend lui-même les décisions entrepreneuriales, ce qui constitue une différence notable par rapport aux fromageries des environs organisées en coopératives. En outre, une exploitation d'élevage et d'engraissement de porcs est également rattachée à l'entreprise.

La sensibilité aux questions énergétiques trouve son origine dans la combinaison de ces deux branches d'exploitation. Ainsi, en 1985 déjà, Götschi senior a construit une petite installation de biogaz à proximité des étables et a installé une mini-centrale de cogénération de la marque «Totem». Il dirigeait la chaleur produite par la combustion du biogaz vers une chaudière à vapeur qui servait à préparer le fourrage pour les porcs. «Sa principale motivation à l'époque était d'économiser du mazout. À l'époque, il n'y avait pas d'incitation financière à injecter le surplus d'électricité dans le réseau de distribution des centrales électriques», explique Martin Götschi.

Économiser le CO2 fossile

Parallèlement à l'agrandissement de l'atelier d'engraissement, le volume de fermentation de l'installation de biogaz a été porté de 150 à 850 m3. Parallèlement, un nouveau moteur à gaz d'une puissance supérieure (60 kW) a été installé en 2006. Avec l'introduction de la rétribution à prix coûtant du courant injecté à partir de 2009 comme nouvel instrument de promotion de l'électricité produite à partir de sources d'énergie alternatives (photovoltaïque, biomasse, bois, gaz d'épuration, etc.), l'idée d'installer une centrale de cogénération encore plus grande sur le même site pour fournir de l'électricité et l'injecter dans le réseau s'est imposée comme une évidence.

Mais cette incitation financière de la promotion ne suffisait pas à elle seule pour se décider à investir à nouveau. En effet, compte tenu de l'éloignement de l'installation de biogaz, des clarifications s'imposaient : Que faire de la chaleur ? Götschi explique à ce sujet : «La plupart des ménages ont des besoins accrus en chaleur pendant les mois d'hiver, alors que je dispose d'un excédent de chaleur en été».»

C'est en discutant avec des spécialistes de la fondation de compensation des émissions de CO2 KliK qu'est née l'idée lumineuse de tirer le biogaz vers la fromagerie via une conduite. En effet, l'énergie issue de la biomasse peut être valorisée de manière idéale dans une entreprise alimentaire qui fonctionne quasiment 365 jours par an, que ce soit sous forme de courant électrique ou de chaleur.

Course de haies

De cette première idée est né un projet énergétique complexe qui a nécessité beaucoup de patience et de nombreux entretiens avec des experts et les autorités. «Tout le monde trouve que l'énergie issue de la biomasse est une bonne chose, mais lorsqu'il s'agit de réaliser un projet, c'est un parcours du combattant», se souvient Götschi de la phase de mise en œuvre. Il a ainsi fallu obtenir les permis de construire nécessaires et ̶ au même rythme que la rénovation par étapes des routes d'accès communales ̶ poser la conduite de gaz.

En exploitant un gazoduc sur plusieurs parcelles, on devient exploitant du réseau de gaz. Il a donc été nécessaire de rédiger un règlement d'exploitation concernant l'assurance qualité, le service de piquet et la sécurité des installations de gaz et de le faire approuver par l'Office cantonal de l'environnement et de l'énergie. En outre, la fromagerie ne pouvait pas bénéficier de transactions de compensation de CO2 tant que l'entreprise faisait partie d'une solution sectorielle.

De la vapeur pour la fromagerie

Depuis début 2020, la centrale de cogénération ultramoderne est installée au sous-sol. Le refroidissement du moteur fournit de la chaleur à basse température de 85 °C pour le chauffage du bâtiment et de l'eau chaude pour l'installation CIP (Cleaning-in-Place) et le nettoyage général quotidien. Un réservoir tampon est régulièrement chargé pour couvrir les besoins de pointe.

De plus, un échangeur de chaleur de gaz d'échappement est intégré dans un générateur de vapeur. Les gaz d'échappement de la centrale de cogénération sont conduits à travers la chaudière à vapeur via ce que l'on appelle un «quatrième parcours de chaudière». L'eau de la chaudière est ainsi réchauffée et de la vapeur est produite en conséquence. La vapeur d'eau ainsi obtenue, d'une température de 130 à 150 °C, alimente les principaux processus de la fromagerie, comme la pasteurisation et la fabrication du fromage. La répartition de la chaleur pour les différents consommateurs se fait à partir du générateur de vapeur via des régulateurs de température et des vannes de mélange. La fiabilité de la vapeur est appréciée : «Une forme très efficace de disposer rapidement de grandes quantités de chaleur industrielle». Les gaz d'échappement - après avoir traversé le quatrième parcours de la chaudière - sont refroidis une nouvelle fois dans un échangeur de chaleur de gaz d'échappement et l'énergie est également transmise à l'accumulateur d'énergie.

Partie d'une centrale électrique virtuelle

La centrale de cogénération dispose en outre d'un raccordement au réseau. La puissance électrique peut ainsi être utilisée directement sur place ou l'électricité peut être injectée dans le réseau public. L'exploitant de l'installation de biogaz bénéficie d'un taux de rémunération fixe pour la catégorie de puissance jusqu'à 500 kW, conformément à l'ordonnance sur la promotion de l'énergie. La rétribution à prix coûtant du courant injecté (RPC - en centimes/kWh) se compose d'une rétribution de base et d'un bonus pour la biomasse agricole. Chaque exploitant profite du bonus s'il ne fait pas fermenter plus de 20% de cosubstrats non agricoles dans son installation.

De plus, la fromagerie Götschi AG coopère avec le prestataire de services électriques Fleco Power AG. L'entreprise intervient sur le marché de l'électricité en tant que «centrale électrique virtuelle» et peut, sur la base d'appels d'offres, proposer sa puissance au réseau électrique suisse en tant qu'énergie de réglage. Si trop de courant électrique est injecté dans le réseau, la puissance des installations est réduite en quelques secondes ou complètement arrêtée en quelques minutes. Lorsque davantage de courant est nécessaire, les installations sont remises en marche. Ce service de stabilité du réseau est indemnisé par l'exploitant du réseau Swissgrid. Fleco Power répercute cette indemnité sur les exploitants d'installations et leur procure un revenu supplémentaire au-delà de la RPC.

L'avenir

L'entrepreneur fromager Martin Götschi continue de s'efforcer d'optimiser l'énergie de son entreprise. Avec l'augmentation successive de l'apport de biogaz, la part de mazout pour la mise à disposition de la chaleur de processus sera massivement réduite. Dès que le biogaz sera disponible en quantité suffisante, la fromagerie pourra en principe renoncer à l'utilisation de mazout. En effet, outre la centrale de cogénération, le brûleur bicombustible de la chaudière à vapeur - également rénové - peut également fonctionner au biogaz. Ainsi, le mazout ne sera utilisé à l'avenir que pour la sécurité de fonctionnement en cas de panne ou de travaux de maintenance. Son prochain projet : une machine frigorifique à absorption, qui utilise en plus la chaleur résiduelle de la centrale de cogénération, doit permettre de «produire du froid» et d'extraire de la chaleur dans certaines parties de l'entreprise via le circuit de frigorigène.

Le couplage chaleur-force de la fromagerie Götschi AG en chiffres

Puissance installée :
Moteur à gaz Avesco TBG9512K-BG (électr.)   500 kW
Moteur à gaz Avesco TBG9512K-BG (therm.) 540 kW
Consommation de chaleur :
En 2019, la fromagerie a consommé plus de 100 000 kg de mazout. L'installation de la centrale de cogénération a permis d'en économiser plus d'un tiers en 2020. A moyen terme, la centrale de cogénération permettra de couvrir presque entièrement les besoins annuels en chaleur de l'exploitation.
Injection de courant électrique dans le réseau : Fortement variable au cours de l'année
Conduite de biogaz de l'installation de biogaz à la fromagerie :  850 mètres
Plus d'informations :
Martin Götschi
Fromagerie Götschi AG
Dorfstrasse 58, 3555 Trubschachen
info@kaeserei-goetschi.ch
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La centrale de cogénération flambant neuve se trouve au sous-sol depuis le début de l'année 2020. Martin Götschi, directeur de la fromagerie Götschi AG, est ainsi devenu également exploitant du réseau de gaz.
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Un coup d'œil sur le moteur à gaz moderne qui fournit de la chaleur à basse température de 85 °C pour le chauffage du bâtiment et la préparation d'eau chaude sanitaire.
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Un échangeur de chaleur de gaz d'échappement est intégré au générateur de vapeur et récupère en outre la chaleur des gaz d'échappement chauds (provenant de la centrale de cogénération et de la chaudière à mazout). La vapeur d'eau d'une température de 130 à 150 °C soutient les principaux processus de la fromagerie (nettoyage CIP, pasteurisation, etc.).
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Un coup d'œil sur la distribution de chaleur.
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Un réservoir tampon est régulièrement chargé pour couvrir les besoins de pointe.
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Une remorque de tank à lait devant la fromagerie est en train d'être vidée.
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Dans le point de vente, la clientèle locale achète des produits laitiers frais via le selfscanning.
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Schéma de fonctionnement de l'installation de biogaz & de la centrale de cogénération de la fromagerie Götschi en un coup d'œil.

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