Exemple de pratique

Thayngen, en Allemagne : Cycles énergétiques régionaux à la ferme Unterbuck

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Grâce à son esprit de pionnier et à sa persévérance, la famille Müller a transformé son exploitation agricole en un centre énergétique moderne : Grâce à une combinaison habile de cogénération au biogaz, de chauffage aux copeaux de bois et d'un réseau de chaleur de proximité en constante expansion, la ferme Unterbuck approvisionne aujourd'hui des centaines de foyers de Thayngen en chaleur neutre en CO2 et, en tant que partie d'un réseau énergétique intelligent, elle contribue de manière décisive à la sécurité d'approvisionnement de la région.

Le fumier est haut en couleur - vert pour les déchets de carottes, brun pour le fumier de poules, brun clair pour le fumier de bovins. Sur la place de décharge de l'installation de biogaz de la ferme Unterbuck de la famille Christian et Andrea Müller à Thayngen, des montagnes s'accumulent, qui seront ensuite réduites par un broyeur pour arriver dans les cuves de fermentation de six mètres de profondeur. Un conducteur de tracteur d'une exploitation voisine est en train de vider la remorque pleine de purin liquide. La grille de la trappe de remplissage permet de jeter un coup d'œil dans la masse brun noirâtre homogène qui bouillonne. «Nous mélangeons ici notre soupe de légumes avec divers ingrédients», plaisante l'agriculteur Christian Müller, qui a fait construire cette installation de grande taille avec sa femme. Les micro-organismes, qui produisent du méthane par plusieurs processus de dégradation anaérobie, doivent être correctement nourris afin de maintenir durablement les températures cibles souhaitées dans le fermenteur.

En bordure de l'installation de biogaz se trouve un hangar d'où s'échappent des bruits de bourdonnement. C'est ici qu'est installée la centrale de cogénération. En cas de charge maximale, deux moteurs à gaz entraînés par le biogaz travaillent à la transformation en courant électrique.

Longue haleine

Ce qui se trouve ici de manière impressionnante et qui doit fonctionner sans problème chaque jour a une longue histoire. Le motif : outre la production de viande bovine et la culture de pommes de terre et de maïs, l'exploitation agricole doit réussir à se lancer dans l'économie énergétique. Le couple de chefs d'exploitation avait déjà conçu une première idée en 2006, qui avait toutefois entraîné un litige avec le voisinage.

En 2012, les deux hommes ont fondé Müller Energie GmbH. Avec un nouveau bureau d'études, ils ont réussi à mettre en œuvre un concept fondamentalement nouveau à partir de l'été 2014. «Nous avons profité des sept années d'interruption pour repenser le projet en profondeur. Nous avons examiné les installations les plus diverses. Et la technique a fait de grands progrès», se souvient Andrea Müller. «Nous avons vu que d'autres exploitants d'installations géraient les flux de matériaux avec un minimum de dépenses énergétiques», ajoute Christian Müller. On a appris des exemples concrets dans le sud de l'Allemagne, qui fonctionnent sans convoyeur à vis ou autres dispositifs mécaniques, ce qui permet d'éviter le travail de levage inutile pour le chargement des conteneurs avec le substrat de fermentation.

Bilan de fumure pour 10 fermes

L'utilité première de l'installation de biogaz est certes la production d'électricité. Mais deux autres avantages importants sont tout aussi importants. Il s'agit d'abord de l'équilibre du bilan nutritif pour dix autres fermes de la région. Les agriculteurs ayant un cheptel très important (poules, vaches) apportent beaucoup de substrat, mais ne récupèrent que peu de digestat. D'autre part, les exploitations maraîchères et horticoles sont très intéressées par les digestats riches en nutriments. Les fournisseurs de lisier doivent payer pour l'élimination des nutriments, mais les exploitations qui fournissent beaucoup de substrat mais ramènent autant de digestats n'ont pas à payer.

Pour certains collègues professionnels, il a fallu un effet d'apprentissage avant qu'ils ne participent en tant que partenaires. En effet, les digestats issus de la fermentation contrôlée et de la post-fermentation ont un effet très positif sur la qualité des grandes cultures, car les plantes en absorbent très bien les éléments nutritifs.

Chaleur de proximité pour la Cité de l'énergie

La mise à disposition de chaleur pour le centre d'habitation voisin de Thayngen - une «Cité de l'énergie» distinguée par la Confédération - est le deuxième revenu important de l'installation. Pour ce faire, les Müller ont pris un risque entrepreneurial et ont construit pour environ 2 millions de francs un réseau de chaleur de proximité de 2,5 km de long, qui a été acheminé jusqu'aux clients via des routes communales et des terrains privés. Au début, il a fallu beaucoup de travail de persuasion, ainsi que du courage pour penser le réseau de manière généreuse, mais le mettre en œuvre successivement en faisant preuve de persévérance. Les Müller ont ainsi planifié des tuyaux de grandes dimensions, même si, au début, des contrats de reprise n'avaient été conclus qu'avec quelques propriétaires d'immeubles. Car si de nombreux riverains se sont montrés intéressés, ils n'avaient généralement pas d'urgence à changer leur chauffage. «Nous avons participé quelques soirs à des assemblées générales de copropriétaires afin de promouvoir notre projet», se souviennent-ils des premières années. En 2016, ils ont réussi à raccorder un grand immeuble de la fondation de placement d'une grande banque avec 50 unités d'habitation. Aujourd'hui, 250 logements, une école et trois entreprises sont raccordés au réseau de chaleur.

Conformément à leurs obligations contractuelles, les Müller auraient dû fournir de la chaleur aux premiers clients dès 2012. En raison de retards dus au litige juridique de l'époque, l'installation de biogaz n'était pas encore en place. Ils ont donc décidé sans hésiter d'installer un chauffage à copeaux de bois - un générateur de chaleur désormais indispensable au sein de l'ensemble du système. Celui-ci aide à couvrir les pics de demande en hiver et sert d'unité de redondance afin d'assurer la fourniture de chaleur à l'abri des pannes.

Gestion de l'énergie

Certes, le biogaz produit toute l'année permet de fournir de l'énergie en ruban. Néanmoins, une gestion intelligente de l'énergie est nécessaire pour compenser les fluctuations de la demande en électricité et en chaleur. Ainsi, un réservoir d'eau chaude largement dimensionné de 85‘000 litres sert à compenser les fluctuations quotidiennes des besoins en chaleur des participants au réseau - le matin ou le soir, on prend une douche, à midi, le lave-vaisselle fonctionne, la nuit, les besoins en chauffage sont faibles.

Le stockage du gaz a été conçu de manière tout aussi généreuse. Le fournisseur régional d'électricité EKS est autorisé, en fonction des besoins du réseau, à injecter dans le réseau l'électricité produite par Müller Energie GmbH à partir de son installation photovoltaïque à la ferme et de ses centrales de cogénération à moteur à gaz ou, si nécessaire, à interrompre ce processus. Grâce à sa capacité de stockage, le dépôt de gaz de l'installation de biogaz contribue à la régulation de la charge et à la stabilité du réseau électrique.

Naturellement, les quantités de substrat produites sont plus importantes en été qu'en hiver. «Évacuer toute la chaleur de manière intelligente est un art», explique Christian Müller. En été, la chaleur excédentaire peut être transmise à la station de lavage de voitures grâce au raccordement au réseau.

En mai 2021, la ferme Unterbuck accueillera une première : La première station-service agricole insulaire de Suisse sera alors mise en service. La transformation du biogaz en carburant augmentera encore l'efficacité globale du système énergétique, qui repose essentiellement sur la biomasse. En jetant un regard rétrospectif sur ce qui a été réalisé jusqu'à présent, le couple de chefs d'exploitation innovateurs déclare : «L'agriculture est prédestinée à de tels projets. En couplant la production de denrées alimentaires et le rendement énergétique, elle apporte une contribution importante à la mise en place de cycles fermés».»

Le couplage chaleur-force de Müller Energie GmbH en chiffres

de chaleur par an : 2500 MWh
Longueur du réseau de chaleur2,5 km
Raccordements des unités d'habitation 250 
Production d'électricité à partir des deux unités de cogénération : 2 millions de kWh
Puissance de la centrale de cogénération 1 (mise en service : déc. 2014) :265 kW
Puissance de la centrale de cogénération 2 (mise en service : janv. 2021) :330 kW
Puissance du chauffage aux copeaux de bois 800 kW
Plus d'informations :
Müller Energie GmbH
Christian et Andrea Müller
Reiatstrasse 51, 8240 Thayngen
unterbuck@bluewin.ch
unterbuck.ch
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Rira bien qui rira le dernier : avec leur projet d'installation de biogaz, le couple de chefs d'exploitation Andrea et Christian Müller a fait preuve de beaucoup de patience, de courage et de risque entrepreneurial.
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La dernière unité de cogénération, un deuxième moteur à gaz plus puissant (vert), fournit de l'électricité supplémentaire au réseau depuis 2021 et est désormais le troisième générateur de chaleur de Müller Energie GmbH pour le réseau de chauffage local.
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La première unité de cogénération de Müller Energie GmbH a été installée en décembre 2014.
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Une vue aérienne permet de mieux voir : le digesteur, le post-digesteur et le stockage du digestat sont enfouis dans le sol de l'installation de biogaz de la ferme Unterbuck.
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Des processus bien rodés : Des collègues professionnels viennent régulièrement remplir le digesteur sousterrain de Müller Energie GmbH avec du purin et du substrat solide.
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Le fumier attend d'être mélangé dans le bio-fermenteur et est coloré - vert pour les déchets de carottes, marron pour le fumier de poules, marron clair pour le fumier de bovins.
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Vue sur les commandes à écran tactile du chauffage à copeaux de bois, la solution de secours pour le réseau de chaleur.
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La société Müller Energie GmbH a posé jusqu'à présent 2,5 km de conduites de chauffage à distance à Thayngen (SH).
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Schéma des flux de matériaux sur l'installation de biogaz, y compris la centrale de cogénération et le chauffage aux copeaux de bois de Müller Energie GmbH, Thayngen

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