Dans le cadre de la Chaire Innovation Biogaz entre l’INSA Toulouse et GRDF, le CRITT GPTE, en collaboration avec SOLAGRO, a mené le programme FLEXIMETHA dont l’objet est d’étudier les conditions d’une conduite d’unités de méthanisation avec une charge variable afin de s’adapter à la capacité d’injection dans les réseau. La réussite passe par une bonne résilience à des périodes de sous-charge organique appliquée aux unités pour répondre aux besoins d’effacement. L’étude réalisée dans le cadre du programme a contribué à apporter des réponses sur ce point précis.
Tout d’abord, le suivi d’une installation expérimentale d’échelle semi-industrielle (pilote Biobricks opéré par INEO MPLR) a permis de mettre en évidence deux points clé :un arrêt d’alimentation prolongé de plus d’un mois, en coupant la chauffe, peut être suivi d’une reprise très rapide de la charge nominale sans perturbation majeure ; un changement brutal de recette d’alimentation avec introduction de produits carnés et plus riches en lipides (passage de fruits et légumes à déchets de cantine) présente un fort risque de déstabilisation et de perte de production.
Par ailleurs, un travail exploratoire des capacités de flexibilité dans la production journalière de biogaz a été mené, en se basant sur une modélisation du système permettant de proposer des simulations dynamiques tenant compte de l’essentiel des phénomènes biologiques et physico-chimiques déterminant les cinétiques réactionnelles de la digestion anaérobie.
Une méthodologie expérimentale pour étudier les cinétiques de désactivation des principaux groupes fonctionnels de population impliqués dans le processus de méthanisation a été proposée et mise en œuvre. Elle a permis d’affiner les valeurs de constantes de décès (ou constante de désactivation) utilisées dans la modélisation du procédé biologique
Un outil simulation dynamique d’une installation de méthanisation avec injection de biométhane a été développé (digestion/stockage/épuration/injection). Basé sur une modélisation de la digestion anaérobie par le modèle ADM1, il inclut une estimation dynamique du potentiel injectable en fonction des capacités horaires du réseau de raccordement. Il permet de proposer des profils d’alimentation variables et offre une vision des performances tant en termes de productivité que de stabilité.
Un cas type de méthanisation agricole injectant dans une maille du réseau GRDF a été étudié. Différents scénarios d’adaptation de la charge ont été simulés, dans l’objectif d’adapter la production de biométhane à la capacité réelle d’injection. Pour ce faire, le gisement d’ensilage de CIVEs a été choisi comme substrat pivot assurant la flexibilité de production, les autres intrants étant alimentés de manière régulière et constante tout au long de l’année. Un scénario optimal a été proposé. Il repose sur une anticipation des besoins d’effacement et une compensation des périodes de sous-production par une légère surcharge appliquée pendant les périodes sans contraintes d’injection.
La faisabilité d’une flexibilisation de l’alimentation en CIVEs ensilées permettant de limiter les pertes en méthane par obligation de torcher les productions dépassant les capacités d’injection a été démontrée. Les résultats montrent un bilan économique satisfaisant, avec des indicateurs (TRI, DSCR) très proches de ceux obtenus dans le cas d’injection sans contrainte. Par ailleurs, les simulations présentées laissent présager une très bonne stabilité des performances du digesteur, y compris lors des reprises de pleine charge après les périodes d’effacement.
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