Volet méthanisation : Questions & réponses

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1. Qu'est-ce que la méthanisation ?
2. Quels sont les différents types d'installations de production de biogaz par méthanisation ?
3. Quelles matières peut-on méthaniser ?
4. Quelles sont les valorisations énergétiques possibles du biogaz produit par la méthanisation ?
5. Pourquoi soutenir le développement de la méthanisation agricole ?
6. Combien y a-t-il d'installations de méthanisation aujourd'hui en France ?
7. Quelle est la situation de la France par rapport à nos voisins européens, notamment à l'Allemagne ?
8. Quel est le modèle moyen d'installation « à la ferme » existant actuellement ?
9. Quels sont les coûts d'investissement pour la création d'une unité de méthanisation agricole ?
10. Quelles sont les politiques publiques de soutien à la méthanisation agricole ?
11. Quels sont les objectifs de production de biogaz en France ?
12. Quel est le positionnement de la la méthanisation agricole et du plan EMAA dans ces objectifs ?
13. Quel développement de la méthanisation agricole peut être attendu dans les prochaines années ?
14. Quels seuils s'appliquent actuellement pour la réglementation ICPE encadrant les projets de méthanisation ?
15. Quels sont les objectifs du Plan EMAA en ce qui concerne la méthanisation agricole ?
16. Quels outils le Plan EMAA prévoit-il de mettre en place pour atteindre ces objectifs ?
17. Quelles solutions de financement sont envisagées pour la structuration de la filière et le soutien à l'investissement initial pour le Plan EMAA ?
18. Quels seront les impacts du Plan EMAA sur l'emploi et les filières industrielles françaises ?
19. Quelle est l'amélioration prévue du dispositif d'achat pour l'électricité produite à partir de biogaz ?
20. Quels seront les impacts du Plan EMAA sur la CSPE (Contribution au Service Public de l'Électricité) ?
21. Qu’est ce qu’une culture intermédiaire à vocation énergétique?

1. Qu’est-ce que la méthanisation ?

• La méthanisation (encore appelée digestion, ou fermentation anaérobie) est un procédé biologique naturel de dégradation de la matière organique par des bactéries, en l’absence d’oxygène, qui va produire :
• une énergie renouvelable : le biogaz, mélange gazeux essentiellement composé de 50 à 70%de méthane (CH4) qui confère au biogaz ses propriétés énergétiques, et de dioxyde de carbone (CO2) ;
• un fertilisant : le digestat.

2. Quels sont les différents types d’installations de production de biogaz par méthanisation ?

• La méthanisation a pour mérite d’être simultanément une filière de production d’énergie renouvelable et une filière de traitement des déchets organiques. On distingue plusieurs types d’installations de méthanisation, selon les secteurs d’activités utilisant la méthanisation :
• la méthanisation « à la ferme » ou méthanisation agricole : le projet est porté par un agriculteur ou un groupement d’agriculteurs, et la méthanisation est réalisée par une entreprise agricole unique en maîtrise d’ouvrage, traitant majoritairement des effluents et substrats agricoles ;
• la méthanisation « centralisée » ou « territoriale » : réalisée par des unités de grande taille, traitant des effluents agricoles en minorité et davantage de déchets du territoire ;
• la méthanisation en station d’épuration des eaux usées : traitant les boues résiduaires d’épuration des eaux usées urbaines ;
• la méthanisation industrielle, essentiellement dans les secteurs de l’agro-alimentaire, la chimie et la papeterie ;
• la méthanisation des ordures ménagères, ces projets sont conduits par les collectivités ou des entreprises ou syndicats spécialisés dans la gestion des déchets ;
• la production spontanée de biogaz dans les installations de stockage de déchets (décharges).

3. Quelles matières peut-on méthaniser ?

Une large gamme de matières organiques (ou intrants) peut être traitée par méthanisation :

• les effluents d’élevage (fumiers et lisiers) ;
• les résidus agricoles et certaines cultures dites « énergétiques » ;
• les déchets de l’industrie agro-alimentaire : fruits et légumes, déchets d’abattoirs, déchets d’industries laitières, graisses,... ;
• les déchets de restauration et les biodéchets ménagers ;
• certains déchets d’entretien d’espaces verts et déchets de tontes ;
• les déchets organiques de la grande distribution ;
• les boues d’épuration d’eaux usées urbaines.

Ces différentes matières peuvent cependant avoir des pouvoirs méthanogènes différents (effluent d’élevage : faible pouvoir méthanogène ; résidus de cultures et culture énergétiques : fort pouvoir méthanogène).

4. Quelles sont les valorisations énergétiques possibles du biogaz produit par la méthanisation ?
Le biogaz produit peut-être, selon les besoins, valorisé selon cinq modes principaux :

• la production de chaleur seule,
• la production d’électricité seule,
• la cogénération (production conjointe de chaleur et d’électricité),
• la transformation en biométhane carburant pour des flottes de véhicules,
• et l’injection en réseau de gaz naturel.

5. Pourquoi soutenir le développement de la méthanisation agricole ?

Le développement de la méthanisation à la ferme mérite d’être soutenu dans une approche très ancrée dans les besoins des territoires et dans le respect de leur diversité, pour ses différents apports aux enjeux environnementaux et économiques actuels, notamment :

• Appui à la gestion de l’azote des exploitations agricoles,
• Production d’énergie renouvelable,
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre,
• Création d’activité économique et d’emplois,
• Création d’opportunités en agronomie,
• Renforcement du lien au territoire.

Appui à la gestion de l’azote des exploitations agricoles :
Dans la ligne des objectifs du projet agro-écologique pour la France, la méthanisation à la ferme participe de la gestion de l’azote dans une logique globale sur les territoires, en permettant de conserver l’azote contenu dans les effluents d’élevage, et de valoriser cet azote organique en substitution de l’utilisation d’engrais minéraux.

Production d’énergie renouvelable :
La méthanisation à la ferme permet la production d’énergie renouvelable sous forme de biogaz, valorisable localement en chaleur, en électricité raccordée au réseau (par cogénération) ou en biométhane injectable dans le réseau.
Réduction des émissions de gaz à effet de serre :
La méthanisation agricole participe à l’amélioration du bilan gaz à effet de serre des exploitations :

• directement, par le captage des émissions de méthane liées aux effluents d’élevage qui se produisent naturellement au cours du stockage des déjections animales,
• et indirectement, par la substitution de chaleur, de carburants et d’engrais d’origine fossile productrice de gaz à effet de serre.

Création d’activité économique et d’emplois :

• Pour les exploitations agricoles, la méthanisation à la ferme permet une diversification des revenus liée à la vente d’énergie. A ces recettes principales, s’ajoutent d’autres gains plus difficilement chiffrables, tels que l’économie d’engrais minéraux, la couverture des besoins de chaleur dans un contexte d’augmentation du coût de l’énergie, la valorisation des équipements de stockage des effluents (fosses à lisiers), la diversification des débouchés pour les déchets et résidus de l’activité agricole, ou encore la réduction des nuisances olfactives lors de l’épandage.
• Sur l’exploitation agricole, l’activité de méthanisation suppose un temps de travail quotidien pour l’exploitant agricole.

Le développement de la filière méthanisation à la ferme permettra aussi de créer des emplois dans d’autres métiers, du bureau d’études au constructeur, au technicien de maintenance, et peut créer un effet de levier pour l’émergence et la structuration d’une filière française d’équipement de méthanisation et de technologies innovantes (aujourd’hui la majorité des équipements pour la méthanisation sont issus de l’importation, essentiellement en provenance d’Allemagne).

Création d’opportunités en agronomie :
La valorisation agronomique des digestats est un des points clés pour lever les freins au développement de la méthanisation agricole en France, en permettant notamment une diminution du recours aux engrais minéraux, et donc une réduction du coût des intrants.
Une nouvelle réflexion de la gestion de l’azote, en lien avec la possible utilisation de Cultures Intermédiaires à Vocation Énergétique en méthanisation agricole, invite également à lancer des réflexions et des recherches sur de nouvelles pratiques agronomiques, rotations ou itinéraires techniques.

Renforcement du lien au territoire :
Au-delà de l’exploitation, un projet de méthanisation à la ferme peut être un véritable projet structurant au cœur d’un projet de développement durable de tout territoire rural, notamment en offrant de nouveaux services au territoire et à la collectivité : création d’une filière locale de recyclage et de valorisation des déchets organiques, fourniture d’énergie « verte » avec par exemple le développement de réseaux de chaleur, la création d’activités économiques locales...

6. Combien y a-t-il d’installations de méthanisation aujourd’hui en France ?

A fin 2012, on dénombre en France plus de 300 sites produisant et valorisant du biogaz, pour une puissance électrique installée de près de 120 MWe, dont :

• 90 installations « à la ferme » ;
• 15 installations « centralisées » ;
• 80 installations dans le secteur industriel ;
• 60 installations en stations d’épuration ;
• 10 installations de traitement des ordures ménagères ;
• 245 centres d’enfouissement des déchets (ISDND : Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux) dont 90 valorisent le biogaz capté.

7. Quelle est la situation de la France par rapport à nos voisins européens, notamment à l’Allemagne ?

Il existe en Allemagne près de 7 000 unités de méthanisation, dont plus des deux tiers sont gérées par des agriculteurs. Mais, le modèle allemand est basé sur un tarif public d’achat de l’électricité produite élevé qui s’inscrit dans un cadre tarifaire onéreux pour l’électricité à base fossile en Allemagne, de fortes aides à l’investissement, et surtout sur l’utilisation massive de cultures de maïs dédiées. Cette particularité mérite d’être soulignée : ce tarif très élevé a induit un développement de cultures énergétiques, maïs essentiellement, sur près de 800 000 hectares (sur une SAU allemande de près de 17 millions d’hectares).

Le modèle français est basé sur une approche de valorisation des matières organiques résiduelles. L’ambition du plan EMAA est de développer un « modèle français de la méthanisation agricole », pour faire de la méthanisation agricole collective de taille intermédiaire un complément de revenus pour les exploitations agricoles, en valorisant l’azote et en favorisant le développement de plus d’énergies renouvelables ancrées dans les territoires, dans une perspective d’agriculture durable et de transition énergétique et écologique.

8. Quel est le modèle moyen d’installation « à la ferme » existant actuellement ?
Actuellement, le modèle moyen qui se développe à la ferme est une unité de puissance électrique installée de 220 kWe, recevant 7 700 tonnes/an de matières méthanisables (environ 20 tonnes/jour), dont 65%d’effluents d’élevage. Ces installations valorisent en moyenne 66%de l’énergie primaire contenue dans le biogaz produit, en grande majorité par cogénération : production d’électricité, revendue à un tarif d’achat moyen de 18,97 centimes d’euros / kWh vendu ; et production de chaleur, valorisée essentiellement pour des activités de séchage (digestats, bois, fourrages, récoltes), ou de chauffage de serres, de bâtiments d’élevage, ou d’habitations. Les coûts d’investissement sont d’environ 7 000 €/kWe de puissance installée.
L’ADEME observe une évolution à la hausse de la taille des projets à la ferme depuis 2009.

9. Quels sont les coûts d’investissement pour la création d’une unité de méthanisation agricole ?

Les ordres de grandeur en termes de coût à l’investissement varient notamment selon les déchets utilisés, les contraintes territoriales du lieu de production, le mode de valorisation du biogaz et la puissance de l’installation. Le coût à l’investissement est généralement compris entre 6 000 et 9 000 € par kW électrique installé pour une valorisation du biogaz en cogénération pour des projets agricoles individuels ou collectifs.

10. Quelles sont les politiques publiques de soutien à la méthanisation agricole ?

Le dispositif de soutien à la filière biogaz repose sur deux volets complémentaires ayant pour objectif d’assurer la rentabilité des installations : des aides à l’investissement initial, et des tarifs d’achat garantis pour l’électricité et le biogaz injecté. Le Plan EMAA et le Plan National Biogaz viennent désormais compléter ce dispositif, pour encore accélérer le développement de cette énergie renouvelable, locale et créatrice d’emplois.
Les aides à l’investissement (entre 20 et 30%des coûts d’investissement environ actuellement, selon les projets et les conditions locales) :

• des aides territoriales sont octroyées par l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) au titre du Fonds déchets essentiellement (10 millions d’euros en 2011 et 18 millions d’euros en 2012 consacrés à la méthanisation à la ferme), et au titre du Fonds chaleur (pour l’injection ou la valorisation du biogaz sous forme de chaleur) ;
• des aides à l’investissement sont également octroyées par les collectivités territoriales, les Conseils Généraux et Conseils Régionaux, les fonds FEDER et FEADER, ainsi que par le Ministère de l’Agriculture dans le cadre du Plan de Performance Énergétique des exploitations agricoles (28 millions d’euros consacrés à la méthanisation à la ferme dans le cadre de l’axe 5 du PPE sur la période 2009-2010).
  Les tarifs d’achat, garantis sur une durée de 15 ans :
• Pour le biogaz, la valorisation la plus fréquente est la production de chaleur et d’électricité par cogénération en raison de la mise en place en 2006 d’un mécanisme d’obligation d’achat de l’électricité selon un tarif subventionné qui a été réévalué par l’arrêté du 19 mai 2011. Il s’échelonne, selon l’efficacité énergétique, la puissance électrique installée et la proportion d’effluents d’élevage valorisés, entre 11,19 et 19,97 centimes d’euros / kWh.
• Il existe depuis le 23 novembre 2011 un tarif d’achat pour le biométhane injecté dans les réseaux de gaz naturel. Ce tarif d’achat du biométhane injecté comprend un tarif de base compris entre 6,4 et 9,5 centimes d’euros / kWh selon la taille de l’installation, auquel peut s’ajouter une prime calculée en fonction de la nature des matières traitées par méthanisation. Cette prime est comprise entre 2 et 3 centimes d’euros/kWh si les intrants sont composés exclusivement de déchets ou de produits issus de l’agriculture ou de l’agro-industrie. Le tarif d’injection s’échelonne donc de 8,4 à 12,5 centimes d’euros / kWh.
• Un nouveau dispositif dit « double valorisation » vient d’être mis en place, qui permet aux producteurs de biogaz de valoriser simultanément leur production sous forme d’électricité et sous forme de biométhane injecté dans les réseaux de gaz naturel, en leur accordant le double bénéfice des dispositifs de soutien tarifaires existants pour la production d’électricité à partir de biogaz et pour la production de biométhane injecté.

11. Quels sont les objectifs de production de biogaz en France ?

En matière d’énergie renouvelable, la France s’est fixé l’objectif de porter à 23%en 2020 la part des énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie. L’objectif de 23%à horizon 2020 est décliné par filière : chaleur (33% ), électricité (27% ) et transports (10,5% ).

La part potentielle du biogaz dans le paysage énergétique n’est pas négligeable. La France s’est fixée des objectifs ambitieux pour la filière biogaz, qui prévoient notamment sur une dizaine d’années la multiplication par quatre de la production d’électricité (625 MW de puissance électrique installée en 2020) et par sept la production de chaleur (555 ktep en 2020) à partir de biogaz (cf. Plan National d’Action en faveur des Énergies Renouvelables de 2010). Pour atteindre ces objectifs, un dispositif de soutien concernant chaque valorisation possible du biogaz, a été mis en place.

12. Quel est le positionnement de la la méthanisation agricole et du plan EMAA dans ces objectifs ?

La méthanisation des déchets agricoles représente le principal levier d’action pour l’atteinte des objectifs « biogaz » dans la production d’énergies renouvelables, car c’est de l’agriculture qu’est issue la majorité du gisement de matières utilisables en méthanisation sur le territoire.

L’objectif du plan EMAA sur son volet méthanisation est de favoriser l’émergence d’unités de méthanisation agricoles collectives, dans des gammes de puissance électrique installée comprise en 150 kWe et 500 kWe.

L’objectif du plan est favoriser l’émergence de l’ordre de 1 000 méthaniseurs à horizon 2020. En considérant pour simplifier que cet objectif soit rempli avec des unités d’une puissance électrique installée de l’ordre de 300 kWe, le plan EMAA contribuerait, en complément des autres outils de soutien existants, à l’émergence d’une puissance électrique issue de cogénération à partir de biogaz de 300 MWe, soit, en se basant sur la prospective DGEC de 2011 :

• environ 0,2%du total du parc de production électrique total français à 2020,
• environ 0,5%de l’objectif de capacité de production d’électricité d’origine renouvelable totale à horizon 2020,
• au sein de cet objectif, environ 13%de l’objectif assigné à la biomasse pour la production d’électricité.

Les ordres de grandeur sont comparables pour la place des objectifs du plan EMAA au sein du volet chaleur des objectifs ENR à 2020.

13. Quel développement de la méthanisation agricole peut être attendu dans les prochaines années ?

A fin 2012, on comptait environ 90 installations de méthanisation à la ferme en France. Depuis 2011, l’on a constaté environ 70 nouveaux projets d’installations par an. L’objectif affiché nécessite le développement d’environ 130 nouveaux projets par an entre 2013 et 2020, soit une augmentation d’environ 80 %par rapport au rythme d’émergence de nouveaux projets actuellement observé.

Il est difficile de proposer une courbe prévisionnelle de développement. Le rythme de développement de la méthanisation à la ferme et la part du potentiel théorique réellement exploitée en 2020 dépendra notamment, au-delà de la question des soutiens publics, des projets de territoire et donc des conditions locales de développement de la méthanisation, et de la capacité des filières de méthanisation à se structurer.

14. Quels seuils s’appliquent actuellement pour la réglementation ICPE encadrant les projets de méthanisation ?

Les tonnages et la nature des déchets déterminent le cadre et la procédure réglementaires qui seront appliqués au projet. La combustion du biogaz est réglementée par la rubrique 2910C, le régime ICPE est basé sur celui de la rubrique 2781, qui porte sur les tonnages d’intrants traités par l’installation.

15. Quels sont les objectifs du Plan EMAA en ce qui concerne la méthanisation agricole ?
Les objectifs du volet méthanisation du Plan EMAA sont :

• encourager le développement d’installations de méthanisation agricole collectives conçues dans une logique d’ancrage territorial et dans le respect de la diversité des territoires, pour atteindre 1000 méthaniseurs à la ferme à l’horizon 2020 soit l’équivalent d’environ 300 MW électrique installés à 2020 ;
• encourager la valorisation agronomique des digestats de méthanisation ;
• créer, par les soutiens à l’innovation, une filière française d’équipements de méthanisation.

16. Quels outils le Plan EMAA prévoit-il de mettre en place pour atteindre ces objectifs ?
Les outils prévus par le Plan EMAA visent ainsi à :

• renforcer le dispositif de soutien au développement de la méthanisation agricole ;
• lever les freins à la mobilisation des ressources méthanisables ;
• lever les freins au développement des projets ;
• soutenir l’innovation ;
• accompagner les porteurs de projets à tous les stades de leur projet.

17. Quelles solutions de financement sont envisagées pour la structuration de la filière et le soutien à l’investissement initial pour le Plan EMAA ?

• Entreprise publique, OSEO exerce trois métiers,qui peuvent être sollicités pour un appui au développement de la méthanisation agricole :
• l’aide à l’innovation : soutien des projets de R&D des PME et ETI de la filière biogaz ;
• la garantie des concours bancaires et des investisseurs en fonds propres ;
• le financement en partenariat.
• Il sera possible pour la mise en œuvre du Plan EMAA, de mobiliser les outils de droit commun de la BPI – pôle financement, en complément de l’intervention des réseaux bancaires.
• Il est également possible de déposer des dossiers dans le cadre des Appels à Manifestation d’Intérêt existants du Programme d’Investissements d’Avenir, voire de recourir à l’appel à projets « structuration des filières industrielles » du Programme d’Investissements d’Avenir pour le développement d’une filière industrielle française des équipements de la méthanisation.

18. Quels seront les impacts du Plan EMAA sur l’emploi et les filières industrielles françaises ?

Dans l’hypothèse de la création de 1000 installations supplémentaires de méthanisation agricole en 2020 d’une puissance moyenne de 300 kWe (soit l’équivalent de 300 MWe installés), on pourrait évaluer le nombre d’emplois créés entre 2000 et 3000.

19. Quelle est l’amélioration prévue du dispositif d’achat pour l’électricité produite à partir de biogaz ?

Dans le cadre du Plan EMAA, il est prévu une adaptation de la prime effluents d’élevage. Cette prime est comprise entre 0 et 2,6 centimes d’euros / kWh selon la puissance de l’installation et la proportion d’effluents d’élevage (en tonnage des intrants), et permet d’améliorer la rentabilité des installations agricoles en compensant le fait que l’incorporation d’effluents d’élevage entraîne une diminution de la productivité en biogaz (substrats peu méthanogènes).

Cette prime est actuellement déterminée de la façon suivante :

• en fonction de la taille de l’installation : elle peut atteindre un montant maximum de 2,6 c€ / kWh pour les installations de moins de 150 kWe de puissance électrique installée, et est nulle au-delà de 1 MWe, les valeurs intermédiaires étant déterminées par interpolation linéaire ;
• en fonction de la proportion d’effluents d’élevage en tonnage des intrants (déjections liquides ou solides, fumiers, eaux de pluie ruisselant sur les aires découvertes accessibles aux animaux, jus d’ensilage et eaux usées issues de l’activité d’élevage et de ses annexes) : cela détermine le pourcentage de cette prime maximale qui sera effectivement perçu par les installations :
• prime nulle si la proportion est inférieure à 20% ,
• prime maximum si la proportion est supérieure à 60% ,
• les valeurs intermédiaires étant déterminées par interpolation linéaire.

Dans le cadre du plan EMAA, il est prévu de prolonger un montant maximum de 2,6 c€ / kWh pour les installations de moins de 300 kWe de puissance électrique installée, et une prime nulle au-delà de 1 MWe. Mais il y aura désormais deux pentes entre 150 kW et 1MW, avec un point d’inflexion à 500kW et 2.1c€/kWh (la prime maximale actuelle à 500kW est de 1,53c€/kWh).

20. Quels seront les impacts du Plan EMAA sur la CSPE (Contribution au Service Public de l’Électricité) ?

L’adaptation de la prime effluents d’élevage générerait un surcoût de CSPE à horizon 2020 compris entre 8 et 17 millions d’euros pan an en 2020, selon différentes hypothèses de puissance moyenne installée des unités de méthanisation agricole.

21. Qu’est ce qu’une culture intermédiaire à vocation énergétique?

Une culture intermédiaire à vocation énergétique (CIVE) est une culture implantée et récoltée entre deux cultures principales dans une rotation culturale. Les CIVE sont récoltées pour être utilisées en tant qu’intrant dans une unité de méthanisation agricole. Ces cultures présentent un double avantage :

elles jouent un rôle de couvert végétal, ne laissant pas le sol nu pendant l’interculture ; elles permettent aux agriculteurs possédant un méthaniseur de sécuriser son approvisionnement en obtenant le substrat nécessaire sans avoir recours aux cultures énergétiques dédiées.

Les avantages agronomiques de CIVE en tant que cultures intermédiaires :

De nombreuses espèces peuvent être utilisées en tant que CIVE : vesce, avoine, phacélie, pois fourrager, seigle, trèfle, moutarde, etc.

En fonction de l’espèce, ou des espèces dans le cas de mélanges, les CIVE peuvent présenter plusieurs avantages agronomiques :
limitation du lessivage des nitrates ;
structuration du sol ;
lutte contre les adventices (compétition pour les ressources) ;
lutte contre certaines maladies de la culture principale, si l’association des deux cultures est favorable ;
préservation des populations d’abeilles, en cas de plantes produisant du nectar.

L’utilisation des cultures intermédiaires à vocation énergétique en méthanisation :

Les CIVE peuvent devenir un substrat intéressant en méthanisation grâce à leur fort potentiel méthanogène, compris entre 100 et 300 Nm3CH4/tMS (*), selon l’espèce utilisée, tout en permettant de limiter le recours aux cultures énergétiques dédiées.

(*) Nm3CH4/tMS : normo mètre cube de méthane par tonne de matière sèche.