Agriculture et Energies Renouvelables

Agriculture et Energies Renouvelables
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Contenu:
Cours ADAPR
24 février 2011
Sylvain Boéchat, AGRIDEA
 Politique énergétique: contexte et outils
 Production d’Energies Renouvelables
o L’énergie solaire: Photovoltaïque et solaire thermique
o L’énergie éolienne
o La petite hydraulique
o Le bois
o Les agrocarburants
o Les plantes énergétiques
 Possibilités d’aides au financement
 La réduction de la consommation d’énergie en agriculture
 Potentiels en aviculture
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Politique énergétique: contexte et outils
 Articles constitutionnel sur l’énergie et l’environnement (art.
74 et 89)
 Loi sur le CO2
 Loi sur l’énergie nucléaire
 Loi sur l’approvisionnement en électricité
 Loi sur l’énergie =>
" La production annuelle moyenne d’électricité
provenant d’énergies renouvelables doit être
augmentée, d’ici 2030, de 5’400 GWh au moins
par rapport à la production de l’an 2000 "
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Politique énergétique: contexte et outils
Les 4 piliers de la stratégie énergétique
1. EFFICACITE ENERGETIQUE
2. ENERGIES RENOUVELABLES
3. GRANDES CENTRALES (remplacement et
construction)
4. POLITIQUE INTERNATIONALE
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Politique énergétique: contexte et outils
2 modèles de promotion pour les Energies Renouvelables:
 Rétribution du courant à prix coutant (RPC)
• objectif: 5’400 GWh d'ici à 2030
• financement par les consommateur (actuellement 0,6 ct/ kWh puis
0.9 ct/kWh, dès 2013)
Libre marché du courant vert
• Commercialisation sous forme de labels (naturemade, etc.)
• Contrats, certificats, bourse de courant vert…
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Politique énergétique: contexte et outils
Principe: Tarifs de rachat au prix coûtant (RPC)
Technologies concernées:
la force hydraulique (jusqu'à 10 mégawatts),
le photovoltaïque,
l'énergie éolienne,
la géothermie,
la biomasse et les déchets qui en sont issus.
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Politique énergétique: contexte et outils
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Energie solaire
Le soleil est une ressource disponible de manière illimitée qui peut
être facilement valorisée
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Energie solaire
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Energie solaire
Possibilité d’utilisation de l’énergie solaire
Solaire passif
Thermique
Installations autonomes
pour sites isolés
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Solaire actif
Photovoltaïque
Installations raccordées
au réseau
Energie solaire
Possibilité d’utilisation de l’énergie solaire
Solaire thermique :
Capteurs solaires thermiques
(utilisation active)
Electricité solaire :
Cellules solaires ; photovoltaïque
(utilisation active)
Solaire passif :
Vitrages sud, jardins d’hiver, isolation
thermique transparente, architecture solaire
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Source: swissolar
Energie Photovoltaïque
Phénomène physique propre à certains matériaux appelés "semi-conducteurs",
(le plus connu est le silicium, ce n’est pas le seul).
Lorsque l’énergie lumineuse « les photons » heurtent une surface mince de ces
matériaux, ils transfèrent leur énergie aux électrons.
Les électrons se mettent en mouvement , créant ainsi un courant électrique.
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Energie Photovoltaïque
Les différents types de panneaux commercialisés aujourd’hui
Types de
modules
Avantages
Inconvénients
Monocristallin
•Bon rendement
•Durée de vie
•Coûts
•Sensible aux temp.
élevée
Polycristallin
•Bon rendement •Sensible à l’ombre
•Meilleur marché et aux temp. élevées
•Durée de vie
Silicium
amorphe
•Meilleur marché •Rendement faible
•Efficace si
Durée de vie
temps couvert
Mutlicouches
•Très bon
•Prix (?)
rendement
•Recyclage (?)
•Bonne efficacité •Durée de vie (?)
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Energie Photovoltaïque
Pour les bâtiments agricoles avec élevage
• S’assurer d’une bonne ventilation des panneaux:
perte d’efficacité si T° trop élevée
 Combinaison séchage en grange (Rapport ART 709)
• Garantir la ventilation du bâtiment pour le bétail
• Bonne étanchéité
• Eviter la condensation
• Luminosité (pour le bétail)
• Anticiper les émanations (corrosion due à
l’ammoniac)
Prévoir une protection adaptée (mise en place d’une
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sous couche)
Energie Photovoltaïque
Pour les bâtiments agricoles avec élevage
•Ne pas optimiser l’installation au détriment de la fonction première
du bâtiment
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Energie Photovoltaïque
 Coûts de production élevés (mais en baisse)
 RPC
• Mais part de production insuffisante
• Liste d’attente pour les projets
annoncés (depuis nov. 2008)
•2010 et 2011: Réduction du tarif RPC de
2 x 18% pour le photovoltaïque
•40 MW pour photovoltaïque (2011 et
2012)
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Energie Photovoltaïque
Rétribution pour les installations photovoltaïques
Catégorie d’installation Classe de puissance Rétribution (ct./kWh)
Jusqu’en
2010
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≤ 10 kW
Isolée
65
53.3
≤ 30 kW
54
44.3
≤ 100 kW
51
41.8
≤ 1000 kW
49
40.2
>1000 kW
49
40.2
Ajoutée
Intégrée
17
2011
≤ 10 kW
≤ 30 kW
≤ 100 kW
≤ 1000 kW
>1000 kW
75
65
62
60
60
61.5
53.3
50.8
49.2
49.2
48.3
46.7
42.2
37.8
36.1
≤ 10 kW
≤ 30 kW
≤ 100 kW
≤ 1000 kW
1000 kW
90
74
67
62
62
73.8
60.7
54.9
50.8
50 8
59.2
54.2
45.9
41.5
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Energie Photovoltaïque
Perspectives:
 Modification /Adaptation des conditions de rétribution selon la RPC
 Diminution des coûts grâce au progrès technique
Le photovoltaïque pourrait couvrir 30% des besoins en électricité de la
Suisse si 75% des toitures adaptées (150 km2) étaient utilisés.
(source: swissolar)
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42.7
39.3
34.3
30.5
28.9
Solaire thermique
Une famille consomme 50 litres d’eau chaude par
personne et par jour à 55°C.
Une exploitation laitière utilise environ 200 à 300
litres d’eau chaude par jour à 80°C, notamment pour
le lavage de l’installation de traite.
Objectif du chauffe eau solaire : couvrir 65 à 70% du
besoin en eau chaude
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Solaire thermique
•De 5’000 à 7’000 Fr. par logement pour une installation destinée
au préchauffage de l’eau dans un bâtiment locatif.
•De 20’000 à 30’000 Fr. (selon la taille et le type d’isolation
thermique de la maison), pour une installation de chauffage
d’appoint destiné à une maison familiale.
•En autoconstruction le coût de l’installation par m2 est de 30 à
40% moins élevé. La réalisation des capteurs permet de réaliser
de réelles économies. Le calcul final doit intégrer le prix de la
main d’œuvre fournie par l’auto constructeur.
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Solaire thermique
Récupérateur de chaleur pour le séchage en grange
• Principe:
Récupérer l’air en sous-toiture
Surface du récupérateur:
1,5 à 3 fois la surface du tas de foin
Augmentation de température:
moyenne de 6°C
correspond à doubler l’efficacité du
séchoir
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L’énergie éolienne
Facteur déterminant: choix du site
Zones favorables:
 Crêtes du Jura
 Zones alpines
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L’énergie éolienne
Facteurs
limitants:
 Tarifs de rétribution RPC: 17 et 20 ct.
D’où l’importance du choix du site pour obtenir un rendement optimal!!!
 Conditions d’implantation
LAT, Protection de l’environnement, du paysage
 Définition de zones spécifiques dans les plans directeurs cantonaux
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La petite hydraulique
La production d’énergie par une
centrale hydraulique est fonction du
débit de l’eau et de la hauteur de
chute (différence de pression) à
disposition
• La durée de vie est grande
• La maintenance est simple
• Le turbinage n’altère pas la qualité de
l’eau
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• Alternative intéressante pour l’habitat
isolé
La petite hydraulique
Le coût de production d’énergie des centrales hydrauliques varie entre 5
et 20 ct./kWh.
La rentabilité d’une PCH dépend
Du potentiel de production: débit moyen et hauteur de chute
Du coût des infrastructures:
• Aménagement du cours d’eau
• Valorisation de conduites existantes
• Utilisation de matériels standardisés
RPC: la rétribution maximale, bonus compris, est de 35 ct/kWh
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Le Bois
 Valorisation des forêts: Bois d’œuvre, bois de
feu, plaquettes, pellets…
 Activité de diversification pour l’agriculture:
•Réseau de chaleur à distance
•Fournisseur d’énergie
•Maintenance, entretien des installations
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Le Bois
Différentes possibilités de production:
Bûches,
Plaquettes,
Pellets
!! Production « à la ferme » possible, mais attention au respect de
la LAT (affectation de la zone)
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Le Bois
Quel système de chauffage choisir?
 estimation des besoins
 dépend des possibilités de stockage
 des possibilités de vente de chaleur (extension du réseau)
 des quantités de bois disponibles « en propre »
 des conditions d’exploitation du bois (accès, valorisation)
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Agrocarburants
Contexte mondial:
Aujourd’hui:
 Prix du pétrole bas…
 Intérêt pour les agrocarburants en baisse
 Moins d’investissements dans ce domaine
Mais :
Production mondiale de Biodiesel et de Bioéthanol en hausse
 USA va devenir importateur de céréales (45% de sa production soit
15%de la production mondiale pour Bioétahnol)
 UE importe déjà de l’huile de soja
Augmentation des besoins en denrées alimentaires
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Agrocarburants
En CH: Perspectives de développement limitées
 Disponibilités des surfaces
 Pas de volonté politique
 Priorité pour les denrées alimentaires
 Coûts de production élevés (comparé au prix des
carburants)
Le potentiel de remplacement des énergies fossiles par des
agrocarburants est faible
Développement d’autres filières (moteurs à hydrogène,
Générateurs électriques, gaz naturel véhicule, biocarburant de
2ème génération)
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Plantes énergétiques et MPR
Roseau de chine, Switch gras, paille, résidus de
céréales
Utilisation pour chauffage : oui mais…
Ordonnance sur la protection de l’air: MPR
uniquement si puissance > 70 kW et système de
traitement des fumées:
voir condition des cantons!!
 Surface = tjs facteur limitant
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La réduction de la consommation d’énergie en agriculture
L’énergie la moins cher est celle qui n’est pas consommée
Nombreuses possibilités de réduire la consommation d’énergie sur
les exploitations
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La réduction de la consommation d’énergie en agriculture
Tractions :
• Mode de conduite
• Classe énergétique pour tracteur
• Progrès technique (gestion électronique,
entraînements électriques)
Outils:
• Agriculture de précision
• Pratiques culturales (TCS, semis direct, etc.)
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La réduction de la consommation d’énergie en agriculture
Bâtiments:
Réduction de la consommation d’électricité
• Capteurs solaires pour production d’eau chaude
• Echangeurs-récupérateurs de chaleur (tank à lait)
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Produire de l’électricité pour sa propre consommation
Le plus souvent:
•Production d’appoint ou pour infrastructures décentralisées (p.ex.
alpages)
Possibilités:
Photovoltaïque, Petite éolienne, Petite centrale hydraulique
Problèmes:
• Coûts de production élevés (comparés aux tarifs du réseau)
• Stockage du courant (batteries: volume et investissement)
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Possibilités de financement
Crédits d’investissement
Art.106: pour des projets individuels
Aide individuelle destinées à la diversification de l’exploitation agricole y.c. la
production d’énergies renouvelables.
• 50% des coûts imputables, au maximum 200’000 fr. par exploitation
Art. 107: pour des installations collectives (plusieurs agriculteurs)
Installations communautaires destinées à la production d’énergie renouvelable
provenant de la biomasse
CI forfaitaire de 30 à 50% des coûts imputables
Pas de maximum
Soutien des cantons (selon le type d’énergie)
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Possibilités de financement
Partenariat
Le modalités du partenariat entre l’investisseur et le propriétaires sont définies par
l’établissement d’un contrat.
Avantages:
Inconvénients:
• Planification, démarches
administratives à la charge de
l’investisseur
• Participation au bénéfice
• Maintenance, problèmes techniques
également
• Modalité du contrat; Ne rien oublier!!!
• Financement
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Economie d’énergie en aviculture
Consommation directe de la production avicole:
• ~108 kWh/m2
Soit +/- 0.52 kWh/ kg vif
Répartition:
80% gaz
 84 kWh/m2
13% électricité  15 kWh/m2
7% mazout
 8 kWh / m2
Les gros consommateurs:
• Chauffage
• Ventilation
• Eclairage
• Distribution d’aliments
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Economie d’énergie en aviculture
Exemple de consommation électrique
39
Economie d’énergie en aviculture
Exemple de consommation électrique
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Economie d’énergie en aviculture
Isolation
70% des pertes de chaleur à travers le plafond
Temp. extérieure
Epaisseur Isolation U: Coefficient de déperdition
surfacique
Moyenne 4.5°C
Min: -4.1; Max: 21.6
40 mm de mousse
PUR
U: 0.780 W/m2.K
120 mm de laine de verre + 50
mm de mousse PUR
U= 0.226 W/m2.K
15’932 kWh
4’619 kWh
Estimation des pertes en KWh par la toiture d’un bâtiment de 1’200 m2
PUR: Polyuréthane
Coûts:
isolation 12 cm: ~ + 32’000.économie d’énergie: 5’600.-/an
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Economie d’énergie en aviculture
Ventilation
Selon Agroscope ART:
Ventilation = cause principale des pertes de chaleur
Ne pas aérer plus que nécessaire
Débit selon la concentration de CO2
Attention: humidité, poussière
Possibilité d’éviter les dysfonctionnement et
de diminuer la consommation d’énergie via la centralisation
des commande du chauffage et de la ventilation
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-70%
Economie d’énergie en aviculture
Récupération de chaleur
Récupération des calories de l’air vicié
extrait à l’air frais entrant
Economie de chauffage: 18 – 25%
Consommation des ventilateurs:
2’000 à 3’000 kWh/an en plus
Retour sur investissement:
De 7 à 10 ans
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Economie d’énergie en aviculture
Potentiel d’économie selon les mesures engagées
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Source:
Rapport ART 735
Production d’énergie renouvelable en aviculture pour l’autoconsommation
Type d’énergie
Possibilité
Remarques
Chaudières à bois
Envisageable:
alimentation
d’aérothermes
Coûts de mise en place élevé
(tuyauterie, infrastructure,
conception bâtiment)
Photovoltaïque
Bonne
Toiture adaptée, stockage de
l’énergie (?) vente et injection
sur le réseau est plus rentable
Solaire thermique
Peu fiable
Dimensionnement, nécessite un
appoint
Pompe à chaleur
Sondes
géothermiques
Investissement, couverture des
besoins suffisante (?)
faible
Rentabilité insuffisante, stockage
de l’énergie
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Eolien
Liens & références utiles
• Programme Suisse énergie:
www. suisse-eole. ch
www. energie-bois. ch
www. swissolar .ch
• Rapport ART: www. agroscope. ch
Photovoltaïque:
Rapport No 694
Energie éolienne:
Rapport No 700
Diviser la consommation d’énergie par deux et plus Rapport No 735
• En France:
http://www.itavi.asso.fr/elevage/batiment/energie.php
http://www.itavi.asso.fr/elevage/batiment/recup_chaleur_aviculture. pdf
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Liens & références utiles
Classeur AGRIDEA «Energies
Renouvelables»
Une référence d’actualité et actualisée…
• Aborde les thèmes principaux liés à la production
des différentes énergies renouvelables
• Mise à jour annuelle
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