Cahier du Conseil de Développement Départemental
Approvisionnement Energétique de la Loire Atlantique Séance de travail du 9 janvier 2007
Energies renouvelables en Loire Atlantique entre R & D et réalisations Séance de travail avec : 1 . R & D : V-BOB : Un nouveau combustible valorisant boues et déchets de bois Monsieur Mohammed IRMOULI, Enseignant chercheur à l'Ecole Supérieure du Bois et Madame Isabelle THOMAS, Chef de projet à ATLANPOLE. 2 . Réalisations : Le développement de parcs éoliens en Loire Atlantique : Exemples des projets de Tougas à Saint Herblain et du Carnet à Frossay Monsieur Gilles MARTIN, directeur Commercial de Vinci Constructions et Monsieur Eric GRANDGUILLOT, gérant de la Société ALTECH.
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DÉVELOPPEMENT D’UN NOUVEAU MATÉRIAU COMBUSTIBLE VALORISANT LES BOUES DE STATION D’ÉPURATION ET LES DÉCHETS DE BOIS 1 - CONTEXTE, OBJECTIF ET VERROUS TECHNOLOGIQUES DU PROJET La production croissante de déchets industriels et domestiques pose aujourd’hui de nombreux problèmes quant à leur recyclage ou leur stockage. Ce projet a pour but de proposer une voie alternative d’élimination des déchets dans une perspective de développement durable. L’enjeu du projet est d’élaborer un nouveau matériau combustible, en vue de produire de l’électricité et de la chaleur (ex. chauffage urbain). Les verrous devant être levés portent principalement sur les adéquations du produit, du procédé et de la production. 2 - LES RÔLES DES PARTENAIRES Ecole Supérieure du bois : Rôle de coordination scientifique et technique du projet
ATLANPOLE : Rôle de suivi de projet et de coordination administratif et financier
Synervia : Transfert de technologies et valorisation des produits
INTERPLUME : Fourniture de boues de stations et autres déchets valorisables et validation technico-économique
GEPEA Université de Nantes : Mise en valeur des avantages du procédé d’extrusion et autres, production de bûches par extrusion Ecole des Mines de Nantes : Caractérisation énergétique des bûches et évaluation des performances par la réalisation d’une installation pilote de gazéification
FAURE Equipements : Fourniture de boues (sélection), mesure des propriétés thermo physiques, équipement de déshydratation, caractérisation énergétique des bûches, validation technico-économique VRAI : Fourniture de déchets de bois, préparation des déchets (broyage, criblage)
3 - 1IÈRE ÉTAPE DU PROJET : UTILISATION DU PROCÉDÉ D’EXTRUSION RÉACTIVE POUR FABRIQUER UN NOUVEAU COMBUSTIBLE À BASE DE BOUES ET DE DÉCHETS DE BOIS
Une valorisation énergétique de déchets déjà expérimentée par le GEPEA :
Extrudeur BC21, Clextral
Fourreau
Vis sans fin
Trémie
Pompe d’alimentation enzyme
L’extrusion réactive appliquée, par le GEPEA, aux mélanges de bio-ressources végétales, marines et animales (sciures de bois, boues des stations d’épuration, farines animales et végétales) a permis de déstructurer, modifier chimiquement et mélanger les divers composants. Des matériaux combustibles à base de bioressources avec des propriétés de combustion proches de celles des combustibles traditionnels ont ainsi pu être obtenus. 1ière problématique :
Intérêts du procédé : L’extrusion réactive est un procédé continu et propre (pas ou peu de solvants). La formulation obtenue par extrusion réactive est directement utilisable par les industriels.
Il s’agira pour l’équipe du projet V-BOB de qualifier et quantifier les conditions de transformation et les effets des traitements thermomécaniques sur les propriétés fonctionnelles des futurs produits extrudés : les boues et le bois.
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4 - 2IÈME ÉTAPE DU PROJET : UTILISATION DU PROCÉDÉ DE GAZÉIFICATION, POUR OBTENIR CE NOUVEAU COMBUSTIBLE À L’ÉTAT GAZEUX Le procédé de gazéification du nouveau matériau : une expérimentation brevetée de l’Ecole des Mines de Nantes
Schéma de l’installation pilote de gazéification (Ecole des Mines de Nantes) combustible
Le procédé de gazéification est une technologie qui permet une conversion thermochimique d’un combustible solide en un combustible gazeux. Cette technologie utilisée pour une production de biocarburants pauvres en gaz polluants est née il y a déjà 2 siècles. C’est aujourd’hui une technologie maîtrisée en laboratoire en ce qui concerne les matériaux comme le bois et le charbon.
Unité de traitement du gaz
gazogène
L’Ecole des Mines de Nantes a mis en place une installation pilote de gazéification en vue de caractériser énergétiquement les bûches composées de boues et de déchets de bois, en partenariat avec l’équipe projet. 2ième problématique Il existe aujourd’hui de nombreux démonstrateurs du procédé concernant le bois ou le charbon, mais la rentabilité de ce procédé n’est pas encore avérée en Europe. Il n’existe pas de modèle suffisamment précis et des difficultés de dimensionnement et de changement d’échelle sont encore présentes.
moteur
Perspectives d’évolution à court et moyen termes L’amélioration de la modélisation du mécanisme de craquage des goudrons, la validation des modèles et le couplage avec la zone de réduction (qui correspond au modèle complet de gazéification) sont actuellement en cours de développement. A terme, les modèles de cette technologie devraient pouvoir s’étendre à d’autres déchets, comme le mélange du bois et de la boue.
5 - PROJET V-BOB : QUELLES CONSÉQUENCES À VENIR ? Retombées scientifiques …
économiques et …
environnementales !
L’élaboration de connaissances sur les conditions de transformation des bio-ressources et les propriétés fonctionnelles des produits résultant d’un traitement thermomécanique
Une voie alternative de valorisation énergétique, et notamment de gisements d’énergies perdues
L’élimination des déchets de boues de stations d’épuration et autres types de déchets tels que les déchets de bois
L’opportunité de dynamiser Les possibilités de développer une filière industrielle un centre de compétences et (agroalimentaire) en vue de des laboratoires sur la région, maîtriser l’impact des déchets en la matière sur l’environnement
La suppression des nuisances dues aux odeurs de boues
Des opportunités de gains diLa possibilité de faire émerger rects de stockage, sur la une nouvelle f i l i è r e consommation d’électricité et « Valorisation des déchets » d’eau chaude d’un site industriel
La réduction des émissions de gaz à effet de serre et à l’amélioration du bilan environnemental
Des opportunités de gains sur Le lancement d’autres projets le mode opératoire de produc- Aux économies d’énergie et à de R&D et de collaborations tion (ex. séchage de plumes), la préservation des énergies Recherche-Entreprises sur les coûts d’élimination fossiles d’autres déchets… Conseil de Développement Départemental Energie - numéro 18
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LE PROJET ÉOLIEN DE L’ILE DU CARNET 1 - PHASES DE DÉVELOPPEMENT D’UN PROJET ÉOLIEN ET SES CONDITIONS D’IMPLANTATION 1. Identification d’un site éolien potentiel
• Prospection des secteurs à priori favorables d’un point de vue vent • Étude du relief : identification des secteurs orographiques élevés 2. Qualification du site
4 mois
• Recensement des servitudes et contraintes d’implantation • 1ère approche paysagère • Prise en compte de la répartition de l’habitat • Dialogue avec les administrations concernées
3 ans en moyenne pour développer un projet
3. Etudes techniques
Réunion publique
• Pose d’un mât de mesure pendant un an minimum • Évaluation du potentiel éolien • Etude des conditions de raccordement • Etude des conditions d’accès
Réunions des groupes de travail
4. Etude d’impact du projet sur l’environnement
• Réalisation de l’état initial - évaluation des enjeux • Évaluation des impacts de la variante retenue • Définition de mesures préventives, réductrices et compensatoires • Définition des indemnités compensatoires pour pertes et gênes 18 mois
d’exploitation
5. La demande de permis de construire
• Passage en commission départementale des sites et des paysages • Enquête publique • Décision du préfet selon l’avis de ses services et du commissaire 26 mois
30 à 36 mois
enquêteur
Réunion publique
Enquête publique
6. Autres autorisations nécessaires
• La demande de raccordement • L’autorisation d’exploiter • L’obligation d’achat 7. Construction du parc éolien - Mise en service
Le projet d’implantions de 2 éoliennes, de 5 MW chacune, sur l’Ile du Carnet, en est aujourd’hui aux stades parallèles des études techniques et de l’étude d’impact du projet sur l’environnement.
Conditions d’implantation d’un projet éolien
Potentiel éolien important Niveau de turbulence faible Critères techniques
Accès au site Distance au réseau électrique moyenne tension
Aujourd’hui, un mât de mesure de 80 m de hauteur y est posé, de façon à estimer le potentiel éolien de la zone et ainsi à justifier la viabilité du projet auprès des banques (puisque 80 % des investissements résultent d’emprunts).
Critère Réalisation des études d’imenvironnemental pact : bruit, paysage, milieu naturel, sécurité
Le projet devrait normalement se terminer à la fin de l’année 2008.
Critère Mise en place d’une concersocioéconomique tation active
Terrain disponible
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2 - LE CHOIX DU SITE DU CARNET POUR LA TECHNOLOGIE REPOWER 5 MÉGAWATTS
Site du Port Autonome
Synthèse de l’inventaire scientifique sur le site du Carnet
Zone Naturelle d’Intérêt Ecologique Faunistique Floristique I ZNIEFF II Zone d’habitation Zone Importante pour la Conservation des Oiseaux Zone de Protection Spé-
Qualification du site
Les implantations retenues
Compte tenu des enjeux environnementaux (ZNIEFF I et II, ZICO, ZPS), des enjeux sociaux et humains (zone d’habitation à proximité de l’Ile du Carnet), des enjeux techniques (la desserte routière pour le montage du projet), des contraintes réglementaires (distance requise entre les éoliennes) et des exigences du Port Autonome, les implantations retenues sur l’Ile du Carnet pour les éoliennes Repower sont les suivantes :
Spécificités des éoliennes de 5 MW Les éoliennes Repower de 5 mégawatts sont conçues pour des installations offshore. En effet les dimensions de leurs pâles sont telles, qu’elles ne peuvent être livrées par voie routière uniquement (contraintes de livraison de pales de 60 mètres de long dans les terres). Diamètre du Rotor : 126 mètres
Tour de 120 mètres de haut (à la nacelle) et de 750 tonnes
Pale de 60 mètres de long, 4,6 mètres de large et 18 tonnes Poids de la nacelle et du rotor de 425 tonnes
La première éolienne de ce type a été montée à Brunsbüttel, en Allemagne, fin 2004. Le projet de 2 éoliennes de 5 MW sur l’Ile du Carnet tient le rôle de vitrine de démonstration pour Repower. Ce type d’éolienne fera certainement l’objet d’autres « projetsprototypes » terrestres en France, avec l’objectif in fine de développements en mer.
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3 - QUELS COÛTS D’INVESTISSEMENT POUR UN PROJET ÉOLIEN DE 10 MÉGAWATTS DE PUISSANCE ?
Répartition des coûts d’investissement d’un parc de 10 Mw fonctionnant 2500 h En %
En kilo euros
Ingénierie
5
765
Levage/Transport
2
306
Electricité
10
1530
Génie civil
8
1224
Eolienne
75
11475
Total
100
15300
En orange apparaît la part récupérable des investissements par les entreprises locales françaises, le reste étant destiné aux entreprises étrangères. « Les éoliennes sont étrangères » : aujourd’hui, ils existent 10 grands constructeurs mondiaux d’éoliennes, dont 7 européens, mais aucun en France.
% en valeur de l’éolienne
En kilo euros
Pales
14
1606
Moyeu
3
344
Multiplicateur
14
1606
Génératrice
8
918
Roulements
4
459
Groupe hydraulique
8
918
Electricité
9
1033
Nacelle et capot
8
918
Assemblage
3
344
Divers
5
574
Mât
24
2754
4 - LE SURCOÛT DE L’ÉOLIEN
Le Comité de Régulation de l’Electricité (CRE) a récemment estimé le surcoût annuel de l’éolien terrestre par rapport aux centrales Cycle Combiné Gaz (CCG).
1- Dans le cas d’un scénario bas, sans atteinte des objectifs fixés à 20202025, soit l’installation de 14 000 MW éoliens et la production de 35 TWh par an en France, 8 euros supplémentaires seront dépensés par foyer et par an entre 2004 et 2025 (surcoût de développement de l’éolien par rapport à celui de centrales CCG) .
2 - Dans le cas d’un scénario haut, et donc de l’atteinte des objectifs fixés à 2020-2025 en matière de production éolienne, chaque foyer pourra économiser 3 euros par an de 2004 à 2025 (en comparaison avec les productions de Centrales à Cycle Combiné Gaz).
CODELA – CONSEIL DE DEVELOPPEMENT DEPARTEMENTAL 2, Quai de Versailles – BP 44621 - 44046 Nantes cedex 1 Fax : 02 40 48 14 24 – : 02 40 48 48 00
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