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DIAGNOSTIC ENERGETIQUE SERRES HORTICOLES

DIAGNOSTIC ENERGETIQUE SERRES HORTICOLES . CONTEXTE DE L’ETUDE. Contexte : Épuisement des ressources fossiles, Surcoût de production lié à la hausse des combustibles. L’énergie représente 11 % des charges de production au niveau national. Nécessité de maîtriser le poste énergétique !.

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DIAGNOSTIC ENERGETIQUE SERRES HORTICOLES

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  1. DIAGNOSTIC ENERGETIQUE SERRES HORTICOLES

  2. CONTEXTE DE L’ETUDE • Contexte : • Épuisement des ressources fossiles, • Surcoût de production lié à la hausse des combustibles. • L’énergie représente 11 % des charges de production au niveau national. • Nécessité de maîtriser le poste énergétique ! • Réflexion de l’URIHMP au travers de diagnostics énergétiques. • But de l’étude : • Positionner chaque serre par rapport au groupe d’étude, • Avoir un référent « Energie Serre » en Midi Pyrénées, • Déclencher une dynamique sur le dossier énergie, • Avoir une stratégie commune d’achat groupé d’énergie, • Intégrer la stratégie du dirigeant dans les options proposées.

  3. SITUATION DES SITES

  4. SITUATION DES SITES

  5. SITUATION DES SITES

  6. SITUATION DES SITES

  7. SITUATION DES SITES

  8. SITUATION DES SITES

  9. SITUATION DES SITES • Prix unitaires (c€ HT/ kWh): • Énergies utilisées en serres :

  10. SITUATION DES SITES

  11. SITUATION DES SITES

  12. SITUATION DES SITES EQUIPEMENT TECHNIQUE Serre URIHMP Serre nationale 18 % des exploitations 9 % des exploitations 36 % des surfaces 61 % des surfaces 4,1 m Récupération de chaleur sur les fumées Récupération de CO2 sur les fumées Présence basse température Écrans thermiques Hauteur des serres 6 % des exploitations 4 % des exploitations 18 % des surfaces 63 % des surfaces 2,8 m

  13. SITUATION DES SITES EQUIPEMENT TECHNIQUE Serre URIHMP Serre nationale Émission de chaleur : Tablette + aérotherme Générateur d’air chaud Tablettes Type de structure Verre DPG Tunnel 40 % des surfaces 37 % des surfaces 23 % des surfaces 64 % des surfaces 24 % des surfaces 12 % des surfaces 21 % des surfaces 46 % des surfaces 33 % des surfaces 60 % des surfaces 32 % des surfaces 8 % des surfaces

  14. SITUATION DES SITES EQUIPEMENT TECHNIQUE Serre URIHMP Serre nationale Pilotage du climat Thermostat Boîtier Ordinateur Puissance installée 44 % des structures 33 % des structures 23 % des structures 324 W/m² 57 % des structures 31 % des structures 23 % des structures 272 W/m²

  15. SITUATION DES SITES

  16. SITUATION DES SITES

  17. SITUATION DES SITES

  18. METHODOLOGIE DE L’ETUDE • Études réalisées suivant une même méthodologie : - Répartition des consommations, - Analyse des factures énergétiques, - Préconisation d’améliorations envisageables. Le montant de l’investissement, les économies annuelles en kWh, en € HT et tonnes de CO2 sont calculées pour chaque préconisation. Chaque solution est calculée de manière indépendante.

  19. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations Pour mieux comprendre la méthodologie adoptée, nous allons nous appuyer sur une étude : • Données de base : • - Données climatiques : • Site : St Jory • Département : 31 • Zone climatique : H2 • Station météo de référence : Toulouse Blagnac • Altitude : 147 m • Température extérieure de base hiver : - 5° C • Degré jour moyen annuel considéré : 2070 • Degré jour observé année civile 2007 : 1982 • - Caractéristiques de l’existant : • Le site totalise près de 12 700 m² de serres chauffées dont : • - 9 400 m² de serre Verre, • - 3 300 m² de serre Double Parois Gonflables (DPG).

  20. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Équipements thermiques : • 1) Description du système thermique: • La chaufferie principale alimente en chaleur cinq serres de production, trois serres de commerce et la serre de composition. • Elle est composée de deux chaudières identiques : • - Chaudière DANSTOCKER équipée d’un brûleur WEISHAUPT RMS9. La puissance est de 2 300 kW et est alimentée en Fioul lourd. • Chaudière VIESSMANN équipée d’un brûleur WEISHAUPT G40. La puissance est de 2 300 kW et est alimentée en Gaz Naturel. • La chaufferie alimente de multiples départs : réseaux aérothermes, sous tablettes HT (70 °C), aériens HT (80 °C) et émetteurs en tubes souples en sol et sous tablettes BT (45 °C).

  21. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Tests de combustion : Test chaudière gaz naturel VIESSMANN Test chaudière fioul lourd DANSTOCKER • Température, excès d’air et rendement de combustion satisfaisants. • Chaudière aux normes. Température et excès d’air excessifs. Rendement de combustion faible.

  22. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Réseau et Émission serres rattachées à la serre : • Les réseaux de distribution HT sont en boucle de Tickelman. Il n’y a pas de bouteille casse pression en chaufferie ou de vannes d’équilibrage. • Le réseau de distribution BT (40 °C) SP5 est en bon état. Il est découplé hydrauliquement du réseau principale par une sous station (échangeurs à plaques). • Les réseaux sous tablette HT (70 °C) possèdent un état général satisfaisant pour assurer la diffusion de chaleur dans les serres. • Les réseaux aériens HT (80 °C) sont généralement en mauvais état. Réseau partiellement condamné dans la serre SP4. • Les réseaux d’aérothermes sont opérationnels. Ils circulent en hauteur, juste en dessous des écrans thermiques. Ils ne sont pas calorifugés et permettent de réchauffer l’ambiance de la serre. Ces aérothermes sont sollicités par grand froid, le brassage de l’air destratifie l’air ambiant et homogénéise les températures sur l’ensemble du volume chauffé.

  23. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations 2) Déperditions des serres rattachés à la chaufferie : • Détail de chaque serre, les unes après les autres. Exemple : • Serre SP 1 - Serre Tempérée : • Surface : 1 110 m2 • Volume : 4 390 m3 • Hauteur sous chéneau : 2,8 m • Température : 12 °C à 15 °C • Caractéristiques : Serre verre • Ventilation : Par ouvrants continus sur toiture • Écrans thermiques et solaires : Présents • Énergie : Gaz Naturel et Fioul Lourd • Émission : HT sous tablettes, BT dans tablettes • Autres : Accolée aux serres SP 2, SP 3, SC 1 et Hangar 1.

  24. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Chaque serre étant détaillée, des calculs de déperdition sont effectuées : • Calcul des déperditions thermiques : - Détermination des coefficients surfaciques des serres :

  25. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Le coefficient G exprime les déperditions d’une serre. • Le coefficient B exprime les besoins de chauffage d’une serre. Il est plus précis que le coefficient G car il prend en compte les apports gratuits. • Le coefficient de consommation (Coefficient C) tient compte des caractéristiques de l’installation (production de chauffage, rendement de régulation, d’émission, présence d’écrans thermiques …). - Détermination du niveau de performance du site :

  26. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Puissance théorique nécessaire du site : - Puissance par rapport aux besoins du site : • Cas le plus défavorable avec un DT de 18 °C. • Réduction de la puissance par rapport au théorique.

  27. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Bilan des puissances du site : • Les puissances optimisées sont 3 fois inférieures aux puissances maximales. • Le site possède une puissance de chauffe supérieure aux besoins.

  28. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Consommation de chauffage du site : Les consommations de chauffage ont été calculées pour la campagne de chauffage 2006 -2007 à partir des multiples valeurs trouvées précédemment, les caractéristiques des équipements et les relevés de consommation. Hypothèse de calcul pour chaque serre :

  29. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Tableau récapitulatif des consommations : • Ratios moyens pour des serres Verres : 200 kWh/m² pour une température de 13 °C. • Consommation réelle de combustible annuelle : 2 035 310 kWh/an. • Pour un montant annuel estimé à : 55 774 € HT/an.

  30. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Schéma récapitulatif des gains et pertes du site :

  31. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • Électricité : • - Éclairage : • Puissance installée : 20 kW • Consommation : éclairage 9000 kWh/an • Chauffage : • Puissance installée : 53 kW • Consommation : Brûleurs : 14 256 kWh/an • Circulateurs – V3V : 85 018 kWh/an • Aérothermes : 13 133 kWh/an • Générateur d’air chaud tunnel : 17 180 kWh/an

  32. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations • - Ouvrants / écrans : • Puissance installée : 30 kW • Consommation : 2 700 kWh/an • Ventilation : • Puissance installée : 11 kW • Consommation : 4 015 kWh/an • Pompage : • Puissance installée : 3 kW • Consommation : 3 240 kWh/an • - Équipements auxiliaires : • Consommation : 2 945 kWh/an

  33. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Bilan des consommations d’électricité :

  34. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Répartition des consommations - Graphique de répartition des consommations d’électricité de chaque type d’appareil :

  35. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Analyse des factures Méthodologie : • Consommations actuelles d’énergie : • Consommation (en kWh) • Dépense (en € TTC) • Répartition des consommation (en %) • Émission de CO2 (en tCO2) • Exemple :

  36. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Analyse des factures Méthodologie : • Optimisation des conditions d’achat d’énergie : Cette partie étudie la possibilité d’optimiser le tarif de chaque combustible. • Combustible utilisé • Analyse des consommations : Détermination du profil de consommation après analyse des factures (2006-2007). • Optimisation des conditions d’achat : Comparaison des prix du marché avec les conditions réellement obtenues, simulation tarifaire… • Détermination de l’intérêt ou non d’un changement de contrat.

  37. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Analyse des factures • Fioul domestique : Optimisation des conditions d’achat de FOD : Le pourcentage d’économie varie de 2 % à 30 %

  38. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Analyse des factures • Gaz naturel : Optimisation des conditions d’achat de gaz naturel: Le pourcentage d’économie varie de 1 % à 20%

  39. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Analyse des factures • Gaz propane : Optimisation des conditions d’achat de gaz propane: Le pourcentage d’économie varie de 10% à 20 % • Electricité : Optimisation des conditions d’achat d’électricité : Le pourcentage d’économie varie de 3% à 30%

  40. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Entretien : • Souscription d’un contrat d’entretien global des équipements thermiques auprès d’un professionnel de l’exploitation de chaufferie comprenant : • Poste de livraison électrique, • Alimentation en combustible, régulation et contrôle de combustion, • Brûleur, corps de chauffe, conduit de fumées • Contrôle de fonctionnement, • Circuit du fluide caloporteur, • Contrôle et réfection du calorifuge, • Analyse de l’eau, • Vérification du bon fonctionnement des organes de sécurité • Gestion des cultures

  41. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Production de chaleur : Remplacement chaudière Pour les chaudières en fin de vie, nous proposons la création d’une nouvelle chaufferie. L’objectif est d’obtenir une installation : - Conforme - Économe - Qui puisse être intégrée à un éventuel projet d’extension du site - Qui puisse être réalisée dans les plus brefs délais pour palier à une défaillance de la chaudière actuelle. Le plan d’action est décliné en trois phases distinctes : Phase 1 : Rénovation des circulateurs, des vannes et mise en œuvre d’un traitement d’eau. Phase 2 : Mise en place d’une armoire électrique des régulations. Phase 3 : Mise en place d’une nouvelle chaufferie. Cette chaufferie a été dimensionnée en prenant la moyenne entre les « puissances optimisées » et les « puissances maximales ».

  42. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables Chaufferie bois • Généralités : Une chaufferie est constituée de plusieurs éléments : - La chaudière (plus volumineuse qu’une production de chaleur classique), - Le silo pour stocker le combustible (sur une semaine en moyenne), - La liaison entre le silo et la chaudière, pour l’alimentation en combustible. Plusieurs combustibles bois existent sur le marché : granulés, plaquette forestière, plaquette de scierie, etc. Unités de mesure : le MAP (Mètre cube Apparent de Plaquettes), la tonne ou encore le contenu énergétique (kWh d’entrée à la chaufferie).

  43. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables Dans cette étude, nous préconisons de la plaquette forestière. La puissance de la chaudière est reliée à la taille de la plaquette. • Les plaquettes fines et sèches sont utilisées dans • des petites chaudières automatiques dans des habitations individuelles • ou des petits réseaux de chaleurs. Plaquette forestière • Les grosses plaquettes sont utilisées dans des chaufferies collectives et des réseaux de chaleur.

  44. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Composition d’une chaudière bois à combustible plaquette fine : Dessileur rotatif

  45. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Composition d’une chaudière bois à combustible grosse plaquette : Dessileur à racleurs

  46. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Investissement pour une chaudière bois à combustible plaquette fine : Investissement estimé de 170 400 à 291 660 € HT. Et économie financière de 2 620 à 32 910 € HT/an. • Investissement pour une chaudière bois à combustible grosse plaquette : Investissement estimé de 320 250 à 536 000 € HT. Et économie financière de 12 380 à 20 970 € HT/an.

  47. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Autre combustible possible, le granulé végétal : • Ce combustible présente plusieurs avantages : • - Fabriqué à partir de matières végétales recyclées • - De forme cylindrique d’environ 6 mm de diamètre et 30 mm de longueur • - Taux de cendre de 1% à 4% • - Contenu énergétique de 4 800kWh à 5 000 kWh par tonne (2 à 2.2 kg de granulé = 1 L de fioul) • - Taux d’humidité de 8 à 10 % • - Très dense : de 620 à 720 kg/m3 • - Adapté aux poêles et chaudières poly combustible • - Livraison par camion soufflant possible • Baisse des coûts d’investissement (20 - 40 %) car volume de stockage réduit et poste maçonnerie et alimentation du silo allégé • Rendements supérieurs (car taux d’humidité de 10 %) • Prix : 34,6 € HT/MWh (soit un surcoût par rapport à la plaquette forestière).

  48. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables Générateur d’air chaud Proposition de générateur d’air chaud fonctionnant au bois énergie. • Détail technique de cet équipement : • Générateur d’air chaud à triple parcours de fumées, • Type de combustibles admissibles : plaquette, sciure, copeaux et résidus de taille, • Corps de la chaudière et faisceau à tube acier (surface les plus exposées en acier inox), • Portes d’inspection isolées, • Foyer volcanique en fonte avec mécanisme vis sans fin, • Cadre électromécanique de la gestion de la chaudière, • Trémie cylindrique dotée d’un extracteur, • Régulation du combustible par le biais d’un moto variateur, • Système d’air comburant primaire et secondaire, • Ventilateur centrifuge pour la diffusion de l’air. Problème : Encombrement du système !

  49. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables • Investissement pour des générateurs d’air chaud bois : - Coût actuel de fonctionnement des générateurs d’air chaud de 620 à 51 240 € HT/an. - Coût de fonctionnement des générateurs d’air chaud bois de 340 à 33 300 € HT/an. Soit des temps de retour compris entre 4 à 55 années.

  50. METHODOLOGIE DE L’ETUDE Améliorations envisageables Open Buffer • Permet de coupler les générateurs de chaleur type chaudière à un énorme ballon de stockage d’eau chaude. • De cette manière, les générateurs fonctionnent à : - Puissance nominale • - Rendement maximum • Le stockage de l’énergie est géré par un logiciel en fonction des caractéristiques du site et des générateurs. • Ce système offre d’autres avantages : • - Sous dimensionnement des appareils de production de chaleur, • - Choix du moment de production de chaleur, • - Génération de C02 sans besoin de chaleur et de stockage de cette chaleur

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