Exemple de pratique

Thayngen : des circuits énergétiques régionaux à la ferme Unterbuck

Avec un esprit pionnier et de la persévérance, la famille Müller a transformé son exploitation agricole en un centre énergétique moderne : grâce à une combinaison astucieuse de cogénération au biogaz, d'une chaudière à bois déchiqueté et d'un réseau de chauffage à distance en constante expansion, la ferme Unterbuck alimente aujourd'hui des centaines de foyers à Thayngen en chaleur neutre en CO2 et apporte une contribution décisive à la sécurité d'approvisionnement de la région en tant queélément d'un réseau énergétique intelligent.

Le fumier est coloré – vert pour les déchets de préparation, brun pour le fumier de poulet, brun clair pour le fumier de bovin. Sur l'aire de stockage de l'installation de biogaz de la ferme Unterbuck de la famille de Christian et Andrea Müller à Thayngen s'entassent des montagnes qui seront ensuite réduites par un broyeur avant d'entrer dans les digesteurs profonds de six mètres. Le conducteur d'un tracteur d'une exploitation voisine est en train de vider sa remorque pleine de purin liquide. La grille de la trappe de remplissage permet d'apercevoir la masse noire et brune, bouillonnante et homogène. « Nous mélangeons ici notre soupe de légumes avec divers ingrédients », plaisante l'agriculteur Christian Müller, qui a fait construire cette installation de grande envergure avec sa femme. Les micro-organismes, qui produisent du méthane par le biais de plusieurs processus de dégradation anaérobie, doivent être correctement nourris afin que les températures cibles souhaitées dans le digesteur soient maintenues durablement.

En bordure de l'installation de biogaz se trouve un hangar d'où s'échappent des bruits sourds. C'est là qu'est installé le module de cogénération. À pleine charge, deux moteurs à gaz alimentés par le biogaz travaillent à la conversion en électricité.

Persévérance

Ce qui est impressionnant ici et doit fonctionner sans accroc chaque jour a une longue histoire. Le motif : en plus de la production de viande bovine et de la culture de pommes de terre et de maïs, l'exploitation agricole doit réussir son entrée dans le secteur de l'énergie. Une première idée a déjà été conçue par le couple de gérants en 2006, mais elle a entraîné un litige juridique avec le voisinage.

En 2012, les deux hommes ont fondé Müller Energie GmbH. Avec un nouveau bureau d'études, la mise en œuvre d'un concept fondamentalement nouveau a réussi à partir de l'été 2014. « Nous avons mis à profit les 7 ans d'interruption pour repenser le projet de manière approfondie. Nous avons examiné les installations les plus diverses. Et la technique a fait de grands progrès », se rappelle Andrea Müller. « Nous avons vu que d'autres exploitants d'installations gèrent les flux de matériaux avec un minimum de dépenses énergétiques », ajoute Christian Müller. Des exemples concrets dans le sud de l'Allemagne, qui fonctionnent sans vis sans fin ni autres dispositifs mécaniques, ont servi de leçon, éliminant ainsi le travail de levage inutile pour le chargement des conteneurs avec le substrat de méthanisation.

Bilan des éléments nutritifs pour 10 exploitations

Bien que le principal avantage de l'installation de biogaz soit la production d'électricité, deux autres avantages importants le sont tout autant. Il convient de mentionner l'équilibrage du bilan des éléments nutritifs pour dix autres exploitations de la région. Les agriculteurs ayant un cheptel très important (poulets, vaches) apportent beaucoup de substrat, mais ne récupèrent qu'une faible quantité de digestat. D'autre part, les exploitations maraîchères et horticoles s'intéressent beaucoup aux digestats riches en nutriments. Les fournisseurs de lisier doivent payer pour l'élimination des nutriments, mais aucun frais n'est facturé aux exploitations qui fournissent beaucoup de substrat tout en emportant une quantité équivalente de digestat.

Il a fallu un temps d'apprentissage à certains collègues pour qu'ils acceptent de participer. En effet, les digestats issus de la fermentation contrôlée et de la post-fermentation ont un impact très positif sur la qualité des cultures arables, car les plantes y absorbent les nutriments de manière optimale.

Chaleur de proximité pour la ville de l'énergie

L'approvisionnement en chaleur du centre résidentiel voisin de Thayngen – une «Cité de l'énergie» récompensée par la Confédération – constitue le deuxième résultat important de l'installation. Les Müller ont pris ici un risque entrepreneurial et ont construit pour environ 2 millions de francs un réseau de chauffage à distance, long aujourd'hui de 2,5 km, qui a été acheminé jusqu'aux consommateurs en passant par des routes communales et des terrains privés. Au début, il a fallu beaucoup d'efforts de persuasion ainsi que du courage pour concevoir le réseau de manière généreuse, tout en le réalisant progressivement avec de la persévérance. C'est ainsi que les Müller ont prévu des dimensions de tuyaux généreuses, même si, au départ, des contrats de fourniture n'avaient été conclus qu'avec un petit nombre de propriétaires immobiliers. En effet, de nombreux riverains, bien que intéressés, n'avaient généralement pas urgence à remplacer leur système de chauffage. «Nous avons participé à certaines assemblées générales de copropriétaires de la PPE le soir venu pour promouvoir notre projet», se rappellent tous deux des premières années. En 2016, le raccordement d'un grand complexe immobilier de la fondation de placement d'une grande banque, comprenant 50 logements, a réussi. Actuellement, 250 logements, une école et trois entreprises commerciales sont raccordés au réseau de chauffage.

Les premiers clients, selon les obligations contractuelles, auraient déjà dû être approvisionnés en chaleur par la famille Müller en 2012. En raison de retards consécutifs au litige juridique de l'époque, l'installation de biogaz n'était pas encore prête. Il a donc été décidé sans plus tarder d'installer une chaudière à bois – un générateur de chaleur devenu aujourd'hui indispensable au sein de tout le système. Celle-ci contribue à couvrir les pics de demande en hiver et sert d'unité de redondance afin de garantir la fiabilité de la fourniture de chaleur.

Gestion de l'énergie

Bien que le biogaz produit tout au long de l'année permette de fournir de l'énergie de base, une gestion intelligente de l'énergie reste nécessaire pour compenser les fluctuations de la demande en électricité et en chaleur. Ainsi, un grand réservoir d'eau chaude de 85 000 litres sert à compenser les variations quotidiennes de la demande de chaleur des abonnés au réseau : on prend sa douche le matin ou le soir, le lave-vaisselle tourne à midi, et les besoins en chauffage sont faibles la nuit.

Le stockage de gaz a été conçu avec la même générosité. Le fournisseur d'électricité régional EKS est autorisé, selon les besoins du réseau, à injecter dans le réseau l'électricité de la société Müller Energie GmbH provenant de son installation photovoltaïque et de ses cogénérations au gaz, ou à interrompre cette injection si nécessaire. Grâce à sa capacité de stockage, le gazomètre de l'installation de biogaz contribue à la régulation de la charge et à la stabilité du réseau électrique.

Naturellement, les quantités de substrat générées sont plus élevées en « été qu'en hiver. » Évacuer toute cette chaleur de manière intelligente est un art », selon Christian Müller. En été, la chaleur excédentaire peut être cédée à la station de lavage grâce au raccordement au réseau.

En mai 2021, la ferme Unterbuck réserve une première : c'est à ce moment-là en effet que sera mise en service la première station-service agricole insulaire de Suisse. La valorisation du biogaz en carburant augmentera encore l'efficacité globale du système énergétique, qui repose essentiellement sur la biomasse. En regardant rétrospectivement le travail accompli jusqu'à présent, le couple de chefs d'exploitation innovants déclare : « L'agriculture est prédestinée à de tels projets. En couplant production alimentaire et rendement énergétique, elle apporte une contribution importante à la mise en place de cycles fermés. »

Cogénération de Müller Energie GmbH en chiffres

Émission de chaleur par an : 2500 MWh
Longueur du réseau de chauffage urbain2,5 km
Raccordements des unités d'habitation 250 
Production d'électricité des deux unités de cogénération : 2 millions de kWh
Puissance cogénération 1 (Mise en service : déc. 2014) :265 kW
Puissance cogénération 2 (Mise en service : janv. 2021) :330 kW
Puissance de la chaudière à copeaux de bois 800 kW
Plus d'informations :
Müller Energie GmbH
Christian et Andrea Müller
Reiatstrasse 51, 8240 Thayngen
unterbuck@bluewin.ch
unterbuck.ch
Rira bien qui rira le dernier : le couple de directeurs d'exploitation Andrea et Christian Müller a fait preuve de beaucoup de patience, de courage et de risques entrepreneuriaux avec leur projet de biogaz.
La plus récente unité de cogénération, un deuxième moteur à gaz plus puissant (en vert), fournit de l'électricité supplémentaire au réseau depuis 2021 et constitue désormais le troisième producteur de chaleur de Müller Energie GmbH pour le réseau de chauffage urbain.
La première unité de cogénération de la société Müller Energie GmbH a été installée en décembre 2014.
Vue du ciel, on en voit plus : le digesteur, le post-digesteur et le stockage des digestats de l'installation de biogaz de la ferme Unterbuck sont enterrés.
Processus bien rodés : Des collègues professionnels viennent régulièrement remplir le digesteur souterrain de la Müller Energie GmbH avec du lisier et du substrat solide.
Le fumier attend d'être incorporé dans le biofermenteur et il est coloré – vert pour les déchets de cuisine, marron pour le fumier de poulet, marron clair pour le fumier de bovin.
Vue sur les commandes tactiles de la chaudière à copeaux de bois, la solution de secours pour le réseau de chaleur.
Jusqu'à présent, Müller Energie GmbH a posé 2,5 km de conduites de chauffage à distance à Thayngen (SH).
Schéma des flux de matières de l'installation de biogaz, y compris la cogénération et la chaudière à bois de Müller Energie GmbH, Thayngen

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