La méthanisation est une technique en plein développement pour la production de biogaz. Mais comme de nombreux procédés industriels, elle présente de nombreuses opportunités d’optimisation : que ce soit pour tirer le maximum de rendement du potentiel méthanogène des matières organiques valorisées, que pour réduire son empreinte énergétique et environnementale. Faisant ainsi du "gaz vert" une ressource plus écologique.
1/ Production de biogaz dans une unité de méthanisation
La méthanisation est un processus biologique qui valorise des matières organiques (déchets agricoles, boues, déchets ménagers) en biogaz par fermentation anaérobie. Le biogaz ainsi produit peut être utilisé comme source d'énergie renouvelable, que ce soit pour la production de chaleur, d'électricité, ou comme carburant, ou peut être injecté dans le réseau comme biométhane. Il est constitué de méthane (CH₄), mais il contient également du dioxyde de carbone (CO₂) et d'autres composés comme le sulfure d'hydrogène (H₂S) qui doivent être épurés pour obtenir un biogaz exploitable.
Toutefois, le procédé de méthanisation consomme lui-même de l'énergie et l'excédent de biogaz est parfois torché, ce qui génère du CO₂ et constitue une perte énergétique.
2/ Optimisation du rendement : rôle de l'intelligence artificielle
Pour améliorer le rendement du biogaz et réduire l'impact environnemental du procédé de méthanisation, une optimisation des processus de méthanisation est primordiale. Les installations sont équipées de systèmes automates qui régulent par exemple : les intrants de matières organiques dans le digesteur, les conditions biologiques via une gestion de la température et l’agitation de la matière, l’épuration du gaz ou sa valorisation via des cogénérateurs produisant de la chaleur et de l’électricité.
Mais ces régulations sont limitées à des comportements essentiellement en réaction à la survenue d’événements tels que le dépassement de seuil de température, la pression dans le ciel gazeux, le temps passé dans le digesteur ou l’information de saturation du réseau aval. Pourtant, si la production du biogaz est directement liée aux intrants de matière organique mobilisés, sa valorisation dépend de la demande aval en énergie, notamment par le réseau GRDF. Lorsque la demande en biogaz dans le réseau est faible, l’inertie du processus de méthanisation fait que les méthaniseurs peinent à s’adapter, et sont parfois contraints de torcher, et donc perdre une partie de leur production.
Sa mise en œuvre dans la solution Purecontrol apporte une vue prédictive fine sur le comportement de l’installation, la production de biogaz en fonction des matières organiques utilisées, ainsi que sur la demande aval (cogénération) ou la disponibilité du réseau de production (injection). Elle anticipe et prend en compte dynamiquement les événements susceptibles d'affecter l'exploitation dans le calcul de la stratégie de pilotage la plus efficace. Elle permet ainsi de réguler une unité au plus juste, pour maximiser les rendements tout en minimisant son empreinte écologique : produire un maximum d’énergie valorisée, tout en consommant le moins possible.
Ainsi, différentes stratégies d’optimisations sont mis en œuvre tout au long du process de production et de valorisation du biogaz :
3/ Retour d’expérience chez Biogaz-IFF avec Biogaz IA
La régulation intelligente de Purecontrol, mis en œuvre dans l’offre Biogaz-IA® de Nevezus, optimise l'ensemble du processus de production en fonction de données déjà collectées sur les unités et en gérant les périodes d'injection de gaz dans les réseaux selon la demande.
Chez Biogaz IFF (Iffendic, 35), cette solution est déployée depuis bientôt un an sur l’équipement le plus énergivore de l’installation : l’épurateur. Après une phase de collecte et d’analyse des données de fonctionnement de l’épurateur, la solution régule la mise en marche de l’épurateur en prédisant l’évolution du niveau du ciel gazeux (zone où le biogaz est stocké avant d’être extrait et valorisé) et en tenant compte des variations des tarifs de l’électricité.
Concrètement, la solution limite autant que possible les temps de marche de l’épurateur, elle priorise sa mise en route lorsque l’énergie est la moins chère, le tout en anticipant les périodes de saturation du réseau GRDF. Ainsi, la production de gaz vert est ajustée à la demande, et avec des coûts de production réduit. Grâce à ce pilotage, Biogaz-IFF affiche une réduction de 14% sur le coût énergétique de son épurateur.
Cette adaptation à la demande d’injection dans le réseau présente un second avantage. La production étant adaptée à la demande, on valorise 100% du biogaz produit, en élimine totalement les périodes de torchage, comme observé chez Biogaz-IFF. Ne produisant plus de biogaz excédentaire, il n’est plus nécessaire de le brûler, limitant ainsi le rejet de CO2 dans l’atmosphère et en maximisant les recettes de l’unité.
Cette approche holistique, qui intègre de multiples variables internes et externes dans le pilotage des installations (demande en énergie, coût de l’énergie, qualité des intrants), permet d'optimiser en continu le fonctionnement des méthaniseurs et d'améliorer la rentabilité et l'efficacité environnementale des installations. Le pilotage prédictif des unités de méthanisations permet de gagner nettement en performance par une régulation au plus juste de l’installation. Mais il permet également aux exploitants de changer de regard sur leurs procédés et de gagner en sérénité sur la gestion de leurs installations grâce à une analyse prédictive des procédés.
En résumé, les technologies numériques, et en particulier l'intelligence artificielle, sont des leviers clés pour rendre la méthanisation plus performante, permettant de produire un gaz vert plus "vert", tant sur le plan économique qu'environnemental.
Pour en savoir plus sur la régulation intelligente de Purecontrol pour la méthanisation, l’offre Biogaz-IA, et le retour d’expérience de la méthanisation agricole du Gros-Chêne, (re)-découvrez cette conférence tenue lors du salon Bio360 qui s’est tenu à Nantes en février 2024 : Voir la conférence
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