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Chauffage méthanisation



  1. #1
    alopex

    Chauffage méthanisation


    ------

    Hello,
    Dans le cadre d'un projet de méthanisation de produits agricoles, je réfléchis au mode de chauffage du digesteur. Une pompe à chaleur eau/eau me parait l'équipement idéal car on peut récupérer la chaleur du digestat extrait et on garde toute la production de biogaz pour la cogénération.
    Qu'en pensez-vous?

    -----

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  3. #2
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    une pompe a chaleur consome de l'energie electrique ou mecanique ...

    le moteur qui consommera le gaz produit en general plus de chaleurs qu'il en faut , c'est donc une partie de cette chaleur qu'il faut utiliser

    bien sur il reste comme economie de bout de chandelle possible d'epuiser avec une petite pompe a chaleur la chaleur du digestat epuisé que l'on doit sortir de la cuve : ca me parait bien faible

  4. #3
    alopex

    Re : Chauffage méthanisation

    Hello,

    Dans les grands principes je suis d'accord avec toi. Seulement dans le cas que j'étudie, la cogénération est située dans le village (pour valoriser la chaleur par réseau eau chaude) alors que le méthaniseur est à la ferme à environ 1 km (liaison gaz entre les deux). Du coup je peux:
    - soit bruler une partie du gaz sur place dans une chaudière,
    - soit utiliser une pompe à chaleur récupérant la chaleur du digestat extrait.
    Par ailleurs, si le COP est supérieur à l'inverse du rendement moteur, il reste un gain certes marginal mais bien réel.

  5. #4
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    l'energie electrique se transporte bien , donc met a coté d'un methaniseur un premier groupe electrogene dont la chaleur chauffera le methaniseur et dont l'electricité sera utilisé ailleur

    le reste du gaz ira pres des habitation ou un autre groupe consomera le reste

    de toute facon inutile de chercher un gros moteur pour faire le groupe : les moteur les plus facile a recuperer sont les moteur de voiture et il faut en mettre plusieurs en parralele , donc quelque un pres du methaniseur et quelques un ailleurs

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    alopex

    Re : Chauffage méthanisation

    Hello,
    L'électricité n'est pas si simple à transporter. En BT, on ne peut guère faire plus de 600 m sinon les chutes de tension deviennent importantes (même en grosse section type 240² qui coute déja assez cher). Sinon, il faut un transfo pour monter en 20 kV mais c'est pas donné non plus. Ne parlons pas de l'injection dans le réseau EDF, c'est déja assez compliqué pour le site principal, je me vois pas refaire tout ca pour un site secondaire!!
    Sur le site principal, j'ai une puissance électrique de 100 kW qui nécessite déjà un raccordement HTA (le réseau BT du coin n'a pas assez de charge pour absorber la totalité). Pour le moteur, je me pose toujours la question entre un vrai moteur industriel 1500 rpm type MAN, Cummins ou Jenbacher ou un moteur de voiture transformé (d’où mon autre post concernant le V8 GM). Je me demande quand même si un moteur de voiture peut raisonnablement supporter une marche à forte charge pendant 3600 heures par an alors qu’il n’est de toute évidence pas prévu pour ça ?

  8. #6
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    un moteur de voiture peut marcher a forte charge a condition d'etre bien refroidi ...

    un petit moteur de voiture est plus fait pour marcher a fond qu'un moteur de voiture puissante qui ne marche jamais a fond longtemps sous peine d'aller dans le decor

    bien sur un moteur de voiture ne durera pas longtemps en groupe electrogene mais il faut voir le rapport qualité prix : on peut preferer un moteur pas cher a changer tous les ans plutot qu'un 100 fois plus cher a changer tout les 10 ans

    bien sur ce que je prefere vraiment est un moteur dont les pieces d'usure sont tellement facile a changer qu'il dure presque aussi longtemps que l'on veut : mais ce moteur la reste a fabriquer !

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  10. #7
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    Citation Envoyé par alopex Voir le message
    Hello,
    L'électricité n'est pas si simple à transporter. En BT, on ne peut guère faire plus de 600 m sinon les chutes de tension deviennent importantes (même en grosse section type 240² qui coute déja assez cher). Sinon, il faut un transfo pour monter en 20 kV mais c'est pas donné non plus.
    il y a longtemps j'ai pensé utiliser des transfo elevateur et reducteur chez quelqu'un qui avait de l'electricité a transporter sur quelque kilometre : on ne trouve pas ce qu'il faut dans le materiel industriel

    il n'y a pas forcement besoin de 20kv : on peut choisir une tension plus basse adapté a la situation

    example dans tous les aeroports , l'alimentation des materiel d'aide a l'atterisage ( ils glide localizer ) se fait avec des lignes 1000v et transformateur depuis le local technique et son groupe electrogene

    donc 20kv c'est pour ledf et les grosses puissance , pour des puissance moyenne on peut choisir des tension intermediaires

  11. #8
    invite76532345
    Invité

    Re : Chauffage méthanisation

    Bonjour tous
    Citation Envoyé par chatelot16
    donc 20kv c'est pour ledf et les grosses puissance , pour des puissance moyenne on peut choisir des tension intermediaires
    Oui et Non, la tension de transport ne se choisit pas en fonction du fournisseur ou de l'utilisateur mais en fonction de la puissance à transporter et de la distance de transport. Le 5.5kV est d'emploi courant mais il semble en lisant le #5 que du 20kV existe déjà. Pourquoi ajouter encore une autre tension (et un autre transfo) De plus, moins il y a d'ampères, moins il y a de pertes par effet Joule dans la même section de conducteur.
    Un troisième facteur intervient: Le prix de revient sur la durée de vie de l'installation
    Citation Envoyé par alopex
    Je me demande quand même si un moteur de voiture peut raisonnablement supporter une marche à forte charge pendant 3600 heures par an alors qu’il n’est de toute évidence pas prévu pour ça ?
    Donc le moteur (en fait le groupe électrogène) ne tournera pas toute l'année. Espérons qu'il n'est pas la seule souce d'énergie pour le village....
    je me pose toujours la question entre un vrai moteur industriel 1500 rpm type MAN, Cummins ou Jenbacher ou un moteur de voiture transformé (d’où mon autre post concernant le V8 GM).
    J'en reviens au prix de revient sur la durée de l'installation. Les constructeurs de moteurs sont en mesure de fournir le "MTBF" de leurs machines. Sur les moteurs industriels il est beaucoup plus long que sur les moteurs type automobile.
    Question peut être stupide,mais.... Cette alimentation électrique, partie de la cogénération est elle une alimentation principale ou un "backing" ? Chaque cas d'usage se traite différemment.
    S'il y a un réseau principal et un secondaire, celui-ci étant le secondaire suivant #5, on peut penser qu'il y aura couplage entre les deux, ce qui nécessite un régulateur de vitesse "pointu" pour la fréquence et une fonction "droop" réglable pour le couplage. Cela existe pour les moteurs d'automobiles type "essence" ?

    Bonne journée.

  12. #9
    alopex

    Re : Chauffage méthanisation

    Hello,

    La chaufferie projetée comprend une cogénération qui fonctionne seulement les 5 mois d'hiver pour valoriser au maximum la chaleur produite. En intersaison et pour les pointes, deux chaudières sont prévues qui peuvent suppléer entièrement la cogé en cas d'avarie.
    L'électricité est uniquement vendue à EDF et injectée dans le réseau HTA.

    Si j'installe un deuxième groupe de cogé au méthaniseur, je suis obligé:
    - soit de créer un nouveau point d'injection EDF avec toutes les contraintes et coûts qui en résultent,
    - soit de transporter moi-même mon électricité vers le point d'injection principal ce qui est loin d'être évident. Je sais que le 20 kV n'est pas la seule alternative au BT, mais il faut encore trouver le matériel adapté. Des transfos HTA/BT sont faciles à trouver, des tensions plus exotiques c'est moins évident non?

    C’est pour cette raison que je renonce à la 2° cogé. Reste la chaudière ou la pompe à chaleur, la seconde présentant un bilan énergétique a priori favorable même si une machine de 60 kW thermiques (puissance nécessaire pour une température de référence de -15°C pour compenser les déperditions et le chauffage des intrants) coûte quand même fort cher.

    Concernant la cogé principale, on peut effectivement imaginer un moteur « jetable » qui ne fait qu’une saison de chauffe mais bon l’idée me paraît un peu choquante. En plus le démontage et remplacement n’est pas gratuit non plus sans compter les pertes d’exploitation sur la vente d’électricité si on tombe en panne en hiver. Il est vrai cependant que les groupes de cogé « industriels » coûtent odieusement cher surement en raison de faibles volumes de production.

  13. #10
    wizz

    Re : Chauffage méthanisation

    bonsoir

    Techniquement, ne pourrais tu pas faire fonctionner ce générateur 2, 3 ou 4 heures par jour.
    Un peu moins en été, et un peu plus en hiver.

    Grosso modo, le générateur fonctionne lors des périodes de pointe journalière. Ça arrangerait EDF...

    Reste à gérer la récupération de la chaleur et de sa consommation.
    Bien isoler le bloc moteur pour récupérer un max de calories.
    Et aussi mettre un échangeur air/eau pour récupérer la chaleur de l'échappement


    Quant à ce moteur V8, il me semble peu optimisé pour cet usage.
    Il développe 260ch vers 4000-4400rpm, donc fonctionnerait à 2500rpm env pour pouvoir obtenir 100kW à la génératrice
    Or son taux de compression de 8.5:1 a été dimensionné pour la charge maxi, donc fonctionnant à mi charge, ce serait plus intéressant d'avoir un taux de compression plus élevé sans prendre de risque au moteur
    De plus, avec du méthane, le taux de compression pourrait être porté à une valeur encore plus haute.
    Bref, comme il a été sugéré dans l'autre discussion, transformer un moteur diesel pour qu'il fonctionne au gaz serait peut-être intéressant.
    Un moteur diesel de camion par exemple (grosse cylindrée et peu de cylindres, prévu pour fonctionner à faible régime, etc...)

  14. #11
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    exactement : avec du methane pur on peut augmenter le taux de compression : avec du methane au CO2 on doit pouvoir augmenter ce taux encore plus

    il est plus facile de reduire le rapport volumetrique d'un diesel que d'augmenter celui d'un essence

    augmenter le rapport volumetrique augmente tout les effort mecanique : tiendra ou tiendra pas : reduire le raport d'un diesel met la grosse mecanique en vacance , c'est plus sur

  15. #12
    alopex

    Re : Chauffage méthanisation

    Hello,
    @Wizz. Je ne sais pas si vous savez tout ce qu'il faut faire pour brancher un groue sur le réseau EDF, mais entre nous, c'est à devenir chèvre (sur le plan technique et administratif). Alors si c'est pour le faire marcher 4 heures par jour, la rentabilité devient très bof...
    C'est vrai que le moteur GM que j'évoque a un faible taux de compression et donc aussi un rendement assez médiocre. Son principal avantage: pas cher et simple à entretenir.

    Pour transformer un diesel en moteur à gaz, on doit quand même baisser le taux de compression même si le méthane est moins sensible à l'auto-allumage? Comment fait on concrètement? Changer les pistons? Entretoise entre bloc et culasse? Et comment installer les bougies? Les met-on à la place de l'injecteur? (à supposer qu'il s'agisse d'une injection directe).

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  17. #13
    douarn

    Re : Chauffage méthanisation

    Iaorana
    J'avais discuté avec des gens de chez welltech qui font de la petite methanisation à la ferme en Allemagne : digesteur mesophile avec injection d'air dans le ciel gazeux et utilisation du biogaz sur place dans une cogé. Ils utilisent des petits groupes diesels (au moins 100KW je crois, désolé pour l'imprecision). Selon eux, partant du constat que le methane est une molécule stable (donc peu sensible à l'autoallumage) le fonctionnement est le suivant : il faut injecter le biogaz dans l'admission d'air du moteur diesel et utilisé l'injection de fuel pour bruler le mélange. La puissance est modulée par le débit du biogaz.
    D'autre part (je le mentionne mais je pense que vous devez déjà vous être penché sur le problème) il est plus qu'interessant de disposer un échangeur (techno Scwharting Biosystem par exemple : échangeur à plaques) pour récupérer la chaleur du digestat et la transférer au substrat si vous travaillez par voie liquide. Il ne restera que l'appoint à faire ... (facile à dire ... )
    En espérant que cela vous aide.
    nana

  18. #14
    wizz

    Re : Chauffage méthanisation

    100kW, 24/24h, ça en fait beaucoup d'énergie...et ça en fait aussi beaucoup de gaz à bruler
    Qu'avez vous comme installation de biogaz?

    J'avais fait une estimation à la louche (sous réserve d'erreur possible)
    Une voiture de 140ch, pied au plancher, fait environ 210km/h, et consomme disons 15 litres/100km. Soit grosso modo 30 litres/heure.

    30 litres de carburant, ça fait grosso modo 30 m3 de gaz naturel (pur) ou le double en biogaz à ce teneur en méthane
    Alors un fonctionnement non stop....

    Je sais bien que quelques heures de fonctionnement par jour, ça fait peu. Mais que veux tu que EDF fasse de ton électricité entre 14h et 16h, ou en été entre 23h et 5h. EDF en a déjà jusqu'à ne plus savoir quoi en faire, donc pas forcement un prix de rachat intéressant avec un contrat 24/24h
    Par contre, si tu pouvais en leur proposer aux moments où ils ont besoin, peut être que le prix de rachat serait plus intéressant. Pourquoi ne pas envisager une puissance de 200 ou 300kW, mais juste quelques heures par jour, aux périodes de pointe.

    Quant aux moteurs diesel/gaz, il y a l'exemple des méthaniers
    http://www.afcan.org/dossiers_techni...ropulsion.html
    très intéressant

    et étant donné que ton biogaz contient pour moitié de CO2, le moteur ne fonctionnera jamais en mode plein charge.

  19. #15
    douarn

    Re : Chauffage méthanisation

    C'était une unité devant traiter du lisier de porc, du fumier de volaille et des déchets IAA pour faire un substrat pompable (siccité <10%). Désolé de ne pouvoir être plus précis mais faisant actuellement totalement autre chose, je vous retrace ces infos sur la foi de souvenirs qui datent de 2002.
    J'estimais (et j'estime toujours) la solution EDF fort contraignante et il serait probablement préferable d'avoir une activité consommatrice de chaleur en continu à proximité (IAA, serriste,... c'est vrai, c'est plus facile à dire qu'à faire )

  20. #16
    alopex

    Re : Chauffage méthanisation

    Hello,

    Le projet porte sur une méthanisation agricole avec les substrats suivants:
    - fumier 550 tonnes,
    - lisier: 500 m3,
    - maïs ensilage: 1100 tonnes brutes.
    Le digesteur fait 1550 m3 et enfourne 13 tB/j...
    Ce n'est plus du bricolage. Avec un budget qui approche les 1,3 M€, il ne s'agit pas de se rater...
    L'opération doit permettre de chauffer un bâtiment communal (mairie, école et logement) et 27 maisons tout en produisant
    360 MWh d'électricité injectés dans le réseau EDF.

    Question subsidiaire: existe-t-il des dispositifs d'extraction du CO2 compacts (MDEA ou autres lavages).

  21. #17
    lenicF1

    Re : Chauffage méthanisation

    Citation Envoyé par alopex Voir le message
    Hello,
    @Wizz.
    Pour transformer un diesel en moteur à gaz, on doit quand même baisser le taux de compression même si le méthane est moins sensible à l'auto-allumage? Comment fait on concrètement? Changer les pistons? Entretoise entre bloc et culasse? Et comment installer les bougies? Les met-on à la place de l'injecteur? (à supposer qu'il s'agisse d'une injection directe).
    Pour diminuer le rapport volumétrique on peut jouer sur la hauteur du joint de culasse. Mais il faut réussir à en trouver un sérieusement plus épais.
    Il est également possible, dans certains cas mais assez rare, de rectifier la surface des pistons.

    Comme vous le mentionnez il faut aussi penser à l'installation des bougies, du papillon des gaz...
    Dans certains cas il est préférable d'assembler un bloc diesel avec une culasse essence et de modifier le collecteur d'admission pour y loger les injecteurs de méthane.
    En revanche il faut bien sûr s'assurer avant, de la compatibilité entre culasse et bloc moteur. (mécanisme courroie de distribution, graissage, liquide de refroidissement...)

    Le choix d'un petit moteur est nécessaire car le rendement d'un moteur à allumage est maximum quand il est à pleine charge (accéléré à fond). Le rendement est très mauvais avec un papillon des gaz en mi-ouverture en raison des pertes de charge. Le choix d'un V8 n'est donc pas à mon avis la meilleure solution.

    Un moteur automobile n'a sans doute pas la durée de vie d'un moteur industriel. Mais ce qui use un moteur automobile est son utilisation à froid. Surtout si l'on combine forte charge et moteur froid. Un moteur automobile à bonne température et qui fonctionne en permanence, peut fonctionner vraiment très longtemps. L'avantage avec le méthane comme carburant est que l'huile de lubrification se dégrade moins rapidement. Ce qui ne veut bien sûr pas dire qu'il ne faut pas remplacer l'huile régulièrement.

    En tout cas je vous adresse "Alopex" toutes mes félicitations pour avoir le courage de se lancer dans ce beau projet. Je vous souhaite une très bonne réussite mais il me semble plus simple de se lancer vers un moteur industriel.

    N.B. Il est aussi bon de prévoir un catalyzeur de moteur essence sur la ligne d'échappement si vous utilisez un moteur automobile.

  22. #18
    chatelot16

    Re : Chauffage méthanisation

    plusieur petit moteur permettent non seulement d'alumer le nombre de moteur qu'il faut pour avoir le meilleur rendement mais augmente la securité : si un moteur est en panne on a le temps de le reparer ( ou de le changer ) pendant que d'autres assurent le service

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