Chauffage des serres et Chauffage des serres et valorisation énergétique valorisation énergétique
de la biomassede la biomasse
BiomasseBiomasse Types de biomasse valorisablesTypes de biomasse valorisables Les cultures énergétiques dédiéesLes cultures énergétiques dédiées Les combustibles bois: une source d ’énergie pour Les combustibles bois: une source d ’énergie pour
les serresles serres Les combustibles issus des céréalesLes combustibles issus des céréales Les biocarburants et leurs co-produitsLes biocarburants et leurs co-produits La méthanisationLa méthanisation Serre fermée, semi fermée et capteur d ’énergie Serre fermée, semi fermée et capteur d ’énergie
avec stockage d ’énergie en aquifèreavec stockage d ’énergie en aquifère Les écrans thermiquesLes écrans thermiques Intégration de températureIntégration de température Serre basse énergieSerre basse énergie ConclusionConclusion
La biomasse: La biomasse:
Combustibles boisCombustibles bois Cultures énergétiques dédiéesCultures énergétiques dédiées Déchets et co-produitsDéchets et co-produits
Combustibles Pouvoir calorifique moyen (kWh/tonne)Plaquettes de scierie 2600Sciure 2200Granulés de bois 4600Grains céréales 4000 à 7300Paille céréales 4000 à 5200Rafles de maïs 1300 à 2700Noyaux de pêches 5200Coques de noix 5000Grignons d'olives 4000 à 5800Déchets zones urbaines 1400 à 2200
Les types de biomasse Les types de biomasse valorisablesvalorisables
Combustibles biomasse
Combustion
Méthanisation
Gazéification
Les cultures énergétiques Les cultures énergétiques dédiéesdédiées
Évaluation approximative de la surface Évaluation approximative de la surface nécessaire pour chauffer un hectare de serres.nécessaire pour chauffer un hectare de serres.
Étude: Taillis à Très Courte Rotation de Saule
Plantation18 000 plants/ha
Taillis tous les 3 ans
Broyage en plaquettes
Pour chauffer 1ha de serres:
- 51 ha de TTCR
-32 ha TTCR irriguées
Rendement (tMS/ha)
Pouvoir calorifique
(kWh/t)Surface nécessaire pour 1ha de serres chauffées
TTCR; Saule non irrigué
12 4900 51
Miscanthus 15 à 18 4700 35 à 43
Sorgho 12 à 16 - -
Triticale 8 à 16 4300 44 à 87
Les combustibles bois: une Les combustibles bois: une source d ’énergie pour les source d ’énergie pour les
serresserres Le pouvoir énergétique des combustibles bois est Le pouvoir énergétique des combustibles bois est
fortement lié à leur humidité.fortement lié à leur humidité.(de (de 5 kWh/kg pour un taux d ’humidité de 0% 5 kWh/kg pour un taux d ’humidité de 0% à 1 kWh/kgà 1 kWh/kg 70%) 70%)
Émissions lors de la combustion Émissions lors de la combustion limitéslimités
L ’installation d ’une chaudière à boisL ’installation d ’une chaudière à boisCoûts d ’installation > au gaz.Coûts d ’installation > au gaz.
Coûts de maintenance et de surveillance > chaudière à fioul.Coûts de maintenance et de surveillance > chaudière à fioul.
Gestion des cendres et ramonage.Gestion des cendres et ramonage.
Approvisionnement en combustiblesApprovisionnement en combustiblesVolume stockage; qualité; énergie secondaire (fossile)Volume stockage; qualité; énergie secondaire (fossile)
Les combustibles issus des Les combustibles issus des céréalescéréales
Types: Types: pailles et grainspailles et grains
Inconvénients: Inconvénients: - production de mâchefer- production de mâchefer
- corrosion de la - corrosion de la chaudièrechaudière
Espèces: Espèces: blé, triticale, riz, orge, maïsblé, triticale, riz, orge, maïs
Les biocarburants et leurs co-produits:Les biocarburants et leurs co-produits:
Graines de colza/tournesol
Nettoyage/séchage/
décorticage
Pressage
Tourteaux fermiers
Huile Végétale non purifiée
Filtration
Huile Végétale Pure
Rendement énergétique:
environ 20 MWh/ha
La méthanisation: possibilités d ’utilisation La méthanisation: possibilités d ’utilisation du biogaz pour les serres chaufféesdu biogaz pour les serres chauffées
Stockage
Pré-traitement Tri/broyage Refus
Mélange
Méthanisation
Utilisations
biogazDigestat
Solide Liquide
Compostage- Stations d ’épuration
- Engrais liquides
Serre fermée, semi fermée, serre capteur d ’énergie Serre fermée, semi fermée, serre capteur d ’énergie avec stockage avec stockage
Principe:
Stocker et utiliser l ’excédent d ’énergie solaire captée par la serre grâce à un stockage d ’énergie thermique en aquifère pour alimenter un système de climatisation réversible.
Stockage de l ’énergie: en aquifère à 20-25°C
Chauffage de la serre: besoin d ’un complément en hiver (pompe à chaleur)
Intérêt agronomique: * gain de rendement de 15 à 20%
* augmentation du taux de CO2
* diminution des traitements phytosanitaires * meilleure maîtrise des températures
Économie d ’énergie: de 30 à 80 %
Les écrans thermiquesLes écrans thermiques
Principe: Principe: réduire les pertes thermiques (surtout la nuit) réduire les pertes thermiques (surtout la nuit) limitation des échanges convectifs et radiatifslimitation des échanges convectifs et radiatifs
Les toiles d ’écran:
- non métallisées: réduisent les pertes de 35 à 40 %
- alluminisées: améliorent l ’isolation thermique de 10 à 50 %
Intégration de Intégration de températuretempérature
Principe: Principe: capacité des cultures à tolérer capacité des cultures à tolérer des des déviations de températures déviations de températures instantanées instantanées
profiter de l ’énergie solaire profiter de l ’énergie solaire « gratuite » lors des journées « gratuite » lors des journées ensoleillées et de compenser le ensoleillées et de compenser le surplus par des températures de nuit surplus par des températures de nuit plus faibles.plus faibles.
Intégration et prévisions Intégration et prévisions météorologiquesmétéorologiques
Économie d ’énergieÉconomie d ’énergie Objectifs et résultatsObjectifs et résultats
Stockage thermique en aquifère appliqué Stockage thermique en aquifère appliqué à la climatisation réversible de serres à la climatisation réversible de serres
maraîchèresmaraîchères
Besoins et possibilités
A voir au cas par cas, en fonction:
. Besoins thermiques de la serre
. Contexte hydrogéologique
Pas de zone exclue d ’avance:
. Présence ou non d ’aquifère
. Aquifère favorable ou non
peut être variable à quelques km
Quels sont les résultats attendus?
Fourchettes des:
> besoins thermiques
> débits et températures
Comment savoir sur un site donné?
Connaissance de la nappe > étude à dimensionner > contexte géologique > écoulement naturel de la nappe > paramètres hydrodynamiques
Simple dans le principe Simple dans le principe mais des questions!mais des questions!
Éléments à connaître pour implanter les Éléments à connaître pour implanter les forages?forages?
Débit en pompage et réinjection?Débit en pompage et réinjection? État d ’équilibre dans les puits chaud et État d ’équilibre dans les puits chaud et
froid, et en combien de temps?froid, et en combien de temps? Risques d ’évolution des performances Risques d ’évolution des performances
dans le temps?dans le temps? Contraintes réglementaires?Contraintes réglementaires?
Des exemples où ça marcheDes exemples où ça marche
Canada:Canada: serre expérimentale à Ontario, Sussex Hospital. serre expérimentale à Ontario, Sussex Hospital.
Hollande:Hollande: (pays où cette technologie est la plus implantée en (pays où cette technologie est la plus implantée en Europe)Europe)
début 2005: 400 projets réalisés (bureaux, hôpitaux, centres début 2005: 400 projets réalisés (bureaux, hôpitaux, centres commerciaux, serres (une douzaine d ’installations).commerciaux, serres (une douzaine d ’installations).
Suède:Suède: plusieurs dizaines d ’expériences à grande échelle plusieurs dizaines d ’expériences à grande échelle
(chauffage et climatisation de centres commerciaux).(chauffage et climatisation de centres commerciaux).
Allemagne et Belgique:Allemagne et Belgique: marché en développement, installation marché en développement, installation expérimentaleexpérimentale
Turquie:Turquie: supermarché et hôpital en fonctionnement supermarché et hôpital en fonctionnement
serre expérimentale en cours d ’étudeserre expérimentale en cours d ’étude
Quelques ordres de grandeur:Quelques ordres de grandeur:
Hollande: serre de plantes en pots à HuissenHollande: serre de plantes en pots à Huissen
* 2650 m² équipés d ’échangeurs* 2650 m² équipés d ’échangeurs
* 2 forages de 100m de profondeur* 2 forages de 100m de profondeur
* séparés de 100m * séparés de 100m
* aquifère sableux de 30m d ’épaisseur* aquifère sableux de 30m d ’épaisseur
* écoulement de la nappe de 10-20 m/an* écoulement de la nappe de 10-20 m/an
* débit pompé et réinjecté de 100 m³/h* débit pompé et réinjecté de 100 m³/h
* températures visées à terme:* températures visées à terme:
9°C9°C (puits froid) (puits froid)
23°C23°C (puits chaud) (puits chaud)
Pour une serre basse énergiePour une serre basse énergie
Capter l ’énergie:Capter l ’énergie: Orientation solaire de la serreOrientation solaire de la serre Pente du matériau de couverturePente du matériau de couverture Structure de la serreStructure de la serre
Stocker l ’énergie:Stocker l ’énergie:l ’eau; la masse; les produits caloporteursl ’eau; la masse; les produits caloporteurs
Limiter les perte d ’énergie:Limiter les perte d ’énergie: Bien implanter la serreBien implanter la serre Intensifier la conduite avec écran thermiqueIntensifier la conduite avec écran thermique Préchauffer l ’air entrantPréchauffer l ’air entrant Gérer séparément la déshumidification et le climatGérer séparément la déshumidification et le climat
Optimiser l ’apport d ’énergieOptimiser l ’apport d ’énergie Intégrer les contraintes climatiques d ’étéIntégrer les contraintes climatiques d ’été Optimiser l ’occupation de la serreOptimiser l ’occupation de la serre
ConclusionConclusion
