CHAPITRE 4 : SYSTEME DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE A PARTIR
4.2. Production d’énergie électrique à partir du biométhane
4.2.2. Dimensionnement de l’unité de production d’énergie électrique
SYSTEME DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE A PARTIR DES DECHETS DE PANSE PROPOSE POUR L’ABATTOIR DE COTONOU
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l’étincelle électrique jaillissant entre les électrodes d’une bougie, d’où le nom : moteur à allumage commandé. Il est intéressant pour des installations de moyenne à grande taille. Son principal avantage est qu’il consomme uniquement le biogaz, mais son utilisation présente l’inconvénient d’interrompre l’approvisionnement en électricité en cas de panne au niveau de la chaîne de gaz. [14]
Le moteur dual-fuel, quant à lui, est un moteur dérivé du moteur Diesel.
Le mélange (combustible/air) est allumé à l’aide d’une faible quantité de carburant diesel, laquelle est injectée sous une pression élevée dans la chambre de combustion où elle s’auto enflamme. Il utilise conjointement du fioul et du méthane en continu, pour lisser les fluctuations de composition du biogaz.
Ce type de moteur présente l’inconvénient d’une consommation de 5 à 15% de carburant diesel, ce qui alourdit les coûts d’exploitation. Les charges d’une installation avec moteur dual-fuel sont élevées surtout à cause de la tendance sans cesse croissante des prix des produits pétroliers et qui ne sont pas toujours disponibles. [14]
Le moteur à gaz est donc la technologie qui convient le mieux à la valorisation du biogaz en énergie électrique dans le cadre de notre projet.
4.2.2. Dimensionnement de l’unité de production d’énergie électrique
Une fois le choix de la technologie à utiliser fait, il faudra dimensionner l’unité de production afin de satisfaire efficacement la demande en énergie électrique de l’Abattoir.
Puissance du groupe électrogène à installer
Le choix du groupe électrogène doit être fait en tenant compte de l’appel de puissance des charges.
L’appel de puissance électrique de l’Abattoir (évalué au chapitre 1) est P= KW.
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Nous allons donc choisir un groupe électrogène d’une puissance normalisée de .
Energie électrique produite
Notre choix s’étant porté sur le moteur à gaz, l’énergie électrique qui peut être produite par jour est : .
Or la demande journalière de l’Abattoir a été évaluée à E = 445 KWh/jour.
La proportion de satisfaction de la demande peut être évaluée par la formule 4.9.
Par conséquent, ce système peut satisfaire la demande en énergie électrique de l’Abattoir de Cotonou à hauteur de 37 %.
Temps de fonctionnement à pleine charge
Ce temps de fonctionnement sera évalué en utilisant l’équation 4.11.
On a:
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Le système pourra donc fournir la pleine puissance pendant 3h18min environ.
Ce résultat montre que le groupe électrogène peut servir de source de relais en cas d’interruption momentanée de la fourniture d’énergie par la SBEE et ce, pendant 3h18min.
Conclusion partielle
Dans ce chapitre, il a été question de présenter le processus de valorisation des déchets de panse en énergie électrique proposé à l’Abattoir de Cotonou. Il découle des différents résultats que le groupe électrogène à installer aura une puissance de 60 KW. Ce groupe pourra couvrir les besoins en énergie électrique de l’Abattoir à hauteur de 37% et pourra servir de source de relais en cas d’interruption de la fourniture d’énergie électrique par la SBEE pendant 3h18min.
Afin d’étudier la rentabilité du projet, une étude économique s’avère nécessaire. Nous allons donc consacrer le chapitre suivant à l’étude économique et à l’impact environnemental du projet.
ETUDE ECONOMIQUE ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX DU PROJET
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CHAPITRE 5 :
ETUDE ECONOMIQUE ET IMPACTS
ENVIRONNEMENTAUX DU PROJET
ETUDE ECONOMIQUE ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX DU PROJET
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Introduction partielle
L’importance de tout projet est sa réalisation. Il est donc indispensable d’évaluer sa rentabilité et les changements qu’il apporte à l’environnement. Ainsi, ce chapitre sera basé sur l’étude économique permettant d’apprécier la rentabilité du projet et ses impacts sur l’environnement.
5.1. Analyse économique du projet
Pour faire l’analyse économique du projet, nous allons baser sur les investissements dans la production de biogaz et dans la production d’énergie électrique.
Nous allons considérer 1€ à 656 FCFA et un bilan économique sur 15 années d’exploitation (durée de vie de l’unité de production d’énergie électrique).
5.1.1. Coût d’investissement des équipements de production du biogaz
L’unité de production du biogaz sera constituée du digesteur, du système de purification du gaz bruit, la tuyauterie, les bassins pour le stockage de la biomasse et du digestat. Une usine de production de biogaz comportant ces éléments nécessite un investissement 0,14€ dans la production d’un mètre cube (1m3) de biogaz par an. [14]
Or le volume de méthane produit par jour est Vméthane=67 m3
Donc le coût d’investissement CI1 de l’unité de production de biogaz est : (5.1)
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5.1.2. Coût d’exploitation de l’unité de production du biogaz
Le coût d’exploitation CE1 de l’unité de production de biogaz tout au long de la durée de vie du projet est estimé à 20% de l’investissement total. [14]
Ainsi on a : Donc
5.1.3. Coût d’investissement de l’unité de production d’énergie électrique
L’unité de production de l’énergie électrique est constituée d’un groupe électrogène à biogaz de 60 KW. Or le prix du groupe électrogène est fonction de sa puissance. Il va de 2.000 €/kW pour des petites puissances à 700 €/kW pour des grosses puissances [13].
On peut ainsi estimer le coût par KW du groupe électrogène à gaz d’une puissance donnée à partir de l’équation (5.3).
Avec :
On a :
La puissance du groupe électrogène à installer est P= 60 KW (Chapitre 5).
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Le coût d’investissement des équipements de production d’énergie électrique est donc :
Soit
Le coût d’investissement total est donc :
5.1.4. Coût d’exploitation de l’unité de production d’énergie électrique
Ce coût d’exploitation CE2 prend en compte le coût de maintenance qui comprend les consommables tels que l’huile de lubrification, les filtres, les bougies…, la maintenance préventive (contrôle, nettoyage…), les entretiens annuels. Elle coûte entre 15 et 25 €/MWh par an et est estimée à partir de l’équation 5.4.
On a : Avec :
Y2 : prix en euro par MWh
X : puissance nominale de la machine en KW On a :
Le groupe électrogène produirait Ee = 167,84 KWh/j soit 61,26 MWh/ an Donc
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A l’issu des 15 années d’exploitation, on a :
Le coût d’exploitation CE total est :
Soit
5.1.5. Le coût total du projet
Le coût total C du projet comprend le coût d’investissement et le coût d’exploitation.
Ainsi, on a :
5.1.6. Economie réalisée sur la consommation annuelle d’énergie électrique fournie par la SBEE
La facture d’électricité mensuelle évaluée au chapitre 1 est F=1 317 010 FCFA
Or le groupe électrogène produira 37% de l’énergie consommée par l’Abattoir.
Donc, l’économie réalisée sur la facture mensuelle d’électricité est :
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L’économie annuelle E réalisée est donc :
5.2. Impacts environnementaux du projet
L’utilisation simultanée du biogaz et d’un moteur à combustion
5.2.1.1. Emissions de dioxyde de carbone
Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère ne présentent pas en réalité de danger pour l’environnement. En effet, La filière méthanisation de la biomasse pour la production d’électricité est considérée comme étant pratiquement neutre du point de vue CO2, car la quantité du CO2
émise est celle que la plante absorbe lors de sa croissance.
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5.2.1.2. Effets causés par l’oxyde d’azote et le sulfure d’oxygène sur la végétation
Comme sur l’homme et les animaux, l’oxyde d’azote (NO2) et le sulfure de soufre (SO2) ont des graves conséquences sur la vie des végétaux. Le tableau 5.1 montre les différentes incidences de ces composés sur les végétaux en fonction de leur concentration.
Tableau 5.1 : Effets du (NO2) et du (SO2) sur les végétaux [14]
Concentration (ppm) Durée Effets
< 0,5 l’homme et sur les animaux en fonction de leurs concentrations et de la durée d’exposition. Les dangers de ces composés sur la vie végétale étaient déjà traités.
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Tableau 5.2: Effets de NO2 et de SO2 sur l’homme [14]
Concentration (ppm) Durée de l’exposition Effets
< 1 Long terme Augmentation du taux
d’infection des poumons chez les individus sensibles
1 Quelques minutes Picotement aux yeux
0,7 – 5 10 à 15 minutes Détection d’anomalies
20-50 Quelques minutes Vomissement,
étourdissement, somnolence
60-150 Instantanément Irritation des voies respiratoires
100-150 Moins d’une heure Perte de conscience 200- 700 Quelques minutes Mort par l’oxygène vers les cellules. Le monoxyde de carbone se fixe 250 fois plus vite sur l’hémoglobine que l’oxygène, supprimant ainsi l’action de l’oxygène sur l’organisme. En fonction de la concentration du monoxyde de carbone dans le sang, la personne exposée au gaz toxique se sent de plus en plus mal. Le tableau 5.3 fait l’inventaire des effets causés par le CO sur l’homme, en fonction des concentrations et de la durée d’exposition.
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Tableau 5.3: Effets du CO sur l’homme [14]
Concentration (ppm) Effets sur les personnes exposées
50 Pas d’effets significatifs
200 Possibilité de maux de tête, barre frontale au bout de 2 ou 3heures
400 Maux de tête frontale et nausée après 1
ou 2 heures. Maux de tête à l’arrière après 2 heures 30 à 3heures30.
800 Maux de tête, vertige et nausée en ¾
heures, affaiblissement et possibilité d’inconscience en 2heures
1600 Maux de tête, vertige et nausée en 20 minutes, affaiblissement, inconscience, possibilité de mort en 2heures
3200 Maux de tête et vertige en 5 à 10 minutes, inconscience et danger de mort en 30minutes
6400 Maux de tête en 1 ou 2 minutes,
inconscience et danger de mort en 10 à 15 minutes
12800 Effets immédiats : inconscience et
danger de mort en 1 à 3minutes
Le traitement de l’intoxication à l’oxyde de carbone se base sur la dissociation de ce dernier à l’hémoglobine pour le remplacer par l’oxygène. En fonction des effets, cette opération se fait de deux manières :
• soit en quittant les lieux pour respirer de l’air frais ;
• soit en aspirant de l’oxygène ou mieux un mélange d’oxygène et d’anhydride carbonique.
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Conclusion partielle
L’étude économique nous a permis de constater que le projet est rentable.
En effet, le temps de récupération des investissements est inférieur à la durée de vie du projet. Quant aux impacts environnementaux, ils peuvent être dangereux en fonction de la concentration des émissions de gaz nocifs dans le milieu.
L’exploitation de l’unité de production doit donc être confiée à un personnel compétent.
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
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CONCLUSION GENERALE ET
PERSPECTIVES
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
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CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
Le développement des énergies renouvelables notamment la biomasse se présente comme une solution aux problèmes de déficit d’énergie électrique au Bénin. C’est pour cette raison que nous avons élaboré le projet de production d’énergie électrique à partir des déchets de panse à l’Abattoir de Cotonou.Notre étude a montré que la transformation de cette biomasse en biogaz offre des avantages sur le plan économique et environnemental.
Pour ce travail, nous avons dans un premier temps évalué la quantité de déchets de panse produit par jour qui est de 2,3 tonnes. Cette quantité de déchets de panse produit 67 m3 de biométhane qui produit 167 KWh d’énergie électrique par jour grâce à un groupe électrogène de 60 KW.
Cette étude nous a permis de prouver que la production d’énergie électrique par la biométhanisation des déchets de panse est techniquement faisable, économiquement rentable et par conséquent réalisable. Ce projet présente plusieurs atouts intéressants :
Réduction substantielle de la facture d’électricité de l’Abattoir ;
Emissions polluantes très limitées ;
Continuité de la fourniture d’énergie électrique à l’Abattoir de Cotonou.
Nous souhaiterions que d’autres études soient menées sur la possibilité de mélanger les déchets de panse à d’autres types de déchets d’abatttoir comme la bouse de vache et le sang des animaux abattus pour améliorer le rendement de la biométhanisation.
Aussi, l’étude de la valeur agronomique du digestat pourrait améliorer la rentabilité des installations de biométhanisation.
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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REFERENCES
BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
[1] Fiche de présentation de l’Abattoir de Cotonou, décembre 2014.
[2] SCHNEIDER Electric « Guide de l’installation électrique », puissance d’une installation.
[3] Abattoir de Cotonou , « Présentation des abattages de 2010 à 2014 »
[4] Osman Benchikh et Mohamed Moubdi, « Maintenance des digesteurs à biogaz », Volume 4
[5] Abdou DIALLO, « Problématique de la gestion des déchets animaux : cas des abattoirs de Dakar » ; Thèse de l’Ecole Inter-Etats des Sciences de Médecines Vétérinaires de Dakar
[6] Pépin Tchouate Héteu et Joseph Martin, « Conversion biochimique de la biomasse : Aspects technologiques et environnementaux » ; février 2003
[7] Méthafrance, « Le process biologique de la méthanisation »
[8] André LE BOZEC, « Evaluation des technologies propres et durables de gestions des déchets » ; novembre 2011.
[9] R. Moletta , « Technologies du traitement des effluents par méthanisation » ; 2002.
[10] Georges O. GNONHOUE, « Etude expérimentale de la production locale d’énergie électrique à partir des boues de vidange au centre ValDERA »
[11] Programme d’action PACER – Energies renouvelables Office fédéral des questions conjoncturelles ; « Digestion des déchets et effluents industriels et ménagers » ; Manuel de cours
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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[12]
http://hmf.enseeiht.fr/travaux/CD0405/beiere/4/html/binome3/proc_met.htm consulté le 24/09/2015
[13] RECORD, « Techniques de production d'électricité à partir de biogaz et de gaz de synthèse », 2009, 253 p, n°07-0226/1A.
[14] Alexis KEMAMOU, « Contribution à la production d’énergie électrique dans l’arrondissement de Lainta-Cogbé de la commune de Covè par la valorisation des résidus pailleux de la production du riz »
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