Environnement

Expérimentation : l’autonomie énergétique de l’exploitation au banc d’essai

Initié par le Conseil général de la Manche avec la participation financière de l’Etat (FNADT) du Conseil régional de Basse-Normandie et de l’ADEME, le pôle Energie de la ferme expérimentale de la Blanche Maison à Pont-Hébert (50), s’inscrit dans le cadre du pôle d’Excellence Rurale de l’Ecosite du Fleurion. L’objectif est double. Tout d’abord proposer aux éleveurs de la région une vitrine avec des références des principaux procédés tels que la récupération de la chaleur produite ou la production d’électricité à partir de l’activité de l’exploitation. Ensuite, expérimenter des dispositifs pour rechercher l’autonomie énergétique des exploitations laitières de la région.

Technologies en place
Un pré-refroidisseur coaxial du lait après la traite avec utilisation de l’eau réchauffée pour l’abreuvement des animaux.
La technologie du pré-refroidisseur repose sur un échange de chaleur entre le lait (à 37oC à la sortie du pis de la vache) et l’eau froide grâce à deux circuits tubulaires coaxiaux. Sa mise en place après la pompe à lait et avant le tank permet de refroidir le lait à une température variant de 13 à 20o en moyenne (source Institut de l’Elevage). L’économie d’énergie au niveau de la consommation électrique du tank pourrait, selon certaines sources, atteindre 50 %. Autres avantages selon diverses études : amélioration de la sécurité en cas de panne du tank, production d’eau tiède pour l’abreuvement des vaches en hiver (ce qui aurait un effet bénéfique côté production), diminution de la lipolyse...

Un capteur solaire de 6,9 m2 pour le chauffage de l’ECS (Eau Chaude Sanitaire) de la salle de traite et les besoins de l’élevage au printemps et en été.
Un capteur solaire capte par définition l’énergie fournie par le rayonnement solaire et la transforme en chaleur. Le fluide caloporteur circule des capteurs jusqu’au ballon et chauffe l’eau sanitaire par l’intermédiaire d’un échangeur. Selon les modèles et en fonction des conditions météorologiques (ensoleillement, température de l’air, débit de l’eau, vent, ombre...), le rendement est très variable. On peut retenir cependant, en attendant les résultats de la Blanche Maison qu’en moyenne un m2 de capteur fournit de 2 à 2,5 kWh. Ainsi, pour chauffer 200 litres d’eau à 50o, 4 m2 seront nécessaires.

Un capteur solaire photo-voltaïque de 110 m2 en toiture de la stabulation des vaches laitières pour la production et la vente d’électricité.
Ce capteur installé sur la stabulation affiche une puissance active maximale de 10.5 kW. L’objectif du Grenelle de l’environnement est de fournir, à l’horizon 2020, 5,4 gigawatts d’électricité par le photovoltaïque. Le prix d’achat garanti par EDF pendant 20 ans est attractif : 30 cts/kWh en tarif de base et 57 cts/kWh si les panneaux sont intégrés dans la toiture. Selon les fournisseurs, on peut envisager un retour sur investissement au bout de 10 ans alors que la durée de vie du matériel dépasse 25 voire 30 ans.

Système de chauffage du foin en grange grâce à la récupération de la chaleur de la toiture de la stabulation.
Il pleut parfois et même un peu beaucoup en Normandie. Ainsi, pour récolter une herbe jeune et de qualité sous forme de foin, encore faut-il disposer d’une grenouille de compétition. A défaut, le foin séché en grange présente une alternative crédible. L’herbe est récoltée en vrac grâce à une remorque autochargeuse. Elle est ensuite stockée en séchoir et repose sur caillebotis. Ces caillebotis favorisent la circulation d’un air réchauffé (ce qui permet de diminuer son humidité relative et d’augmenter son pouvoir évaporatoire) capté sous la toiture de la stabulation et soufflé par des ventilateurs. Au gré de la saison de coupe, le foin s’accumule par couches successives qui peuvent atteindre 6 à 7 m au total. Le foin est ensuite repris par grappin auto-porté sur rail.
Selon Segrafo Ouest, au mois de mai et par temps alternant éclaircies et passages nuageux, l’énergie incidente est d’environ 5 kWh/m2/j. Cela permet de réchauffer de l’air de 3 à 5oC en moyenne sur la journée et de gagner 10 à 20 points d’hygrométrie. Sur un plan zootechnique, les premières expérimentations menées à La Blanche Maison permettent d’affirmer que les vaches consomment autant de foin ventilé que de maïs. Par ailleurs, le profil des acides gras traduit une meilleure qualité nutritionnelle pour les laits issus de ration foin ventilé.

Générateur d’air chaud avec brûleur à l’huile de colza pour activer le séchage du foin en grange selon les conditions météo.
Il ne s’agit là que d’un système d’appoint visant à sécuriser le séchage du foin en grange. Quand la chaleur fournie par la toiture n’est pas suffisante (à cause de conditions météorologiques défavorables), on met en route le générateur d’air chaud qui carbure à l’huile de colza. Il a été mis en route deux fois au cours de la saison 2008.

Capteur enterré avec PAC (Pompe A Chaleur) pour récupérer la chaleur de l’aire paillée des vaches laitières.
L’idée de départ est venue de la demande d’un éleveur qui souhaitait obtenir des références chiffrées sur cette technique, se souvient Bernard Houssin, responsable de la ferme expérimentale de La Blanche Maison. Le postulat de départ est simple : récupérer la chaleur dégagée par l’aire paillée des vaches laitières (qui peut dépasser 30oC selon certaines références)  pour produire de l’eau chaude. Pour cela, le sol de la stabulation a été nivelé et trois rangées d’agglos ont permis de créer deux zones pour mettre en place le réseau de captage de la chaleur à 15 et 20 cm de profondeur. Les rangées font également office de niveaux au moment du curage de la stabulation. Les tuyaux en PEHD (Polyéthylène Haute Densité) où circule l’eau, 560 mètres linéaires sur une surface de 345 m2, servant au fluide caloporteur ont été posés sur un lit de sable. Ils ont ensuite été recouverts de terre sans cailloux, respectivement 15 ou 20 cm selon la zone,  et d’une membrane géotextile.
A la sortie de l’aire paillée, les deux capteurs sont reliés pour diriger le liquide caloporteur vers la pompe à chaleur, des sondes permettant de connaître les températures en entrée et sortie de capteur.
La pompe à chaleur permet de chauffer l’eau nécessaire à l’élevage et au chauffage du bureau et du local du personnel. En mars dernier, au moment de la mise en route du dispositif, l’eau est montée jusqu’à 22oC mais il faudra attendre un hiver complet pour engranger des résultats significatifs. 
Au bout du circuit de tuyaux, est positionnée une pompe à chaleur. L’eau tiédie par la chaleur naturelle échange alors ses calories avec un liquide frigorifique. Ce système permet de décupler l’énergie transportée par l’eau pour atteindre une température d’eau sanitaire de 60oC selon certains constructeurs.
A noter enfin que ce capteur enterré fonctionne en complément du capteur solaire qui garde la main. La pompe à chaleur consommant un peu d’électricité selon un rapport de une unité consommée pour trois à quatre produites.

Projet d’une unité de méthanisation à partir de biodéchets disponibles pour la production d’électricité.
L’unité de biométhanisation pour la production d’électricité de La Blanche Maison est toujours à l’état de projet. Projet qui dépasse le simple périmètre de l’exploitation, Bernard Houssin évoque volontiers un projet de territoire. Territoire parce qu’il associerait agriculteurs, agroalimentaire et agrofourniture. Les biodéchets disponibles proviendraient outre de la ferme, de productions fourragères excédentaires locales ou de cultures intermédiaires, de cidreries, de laiteries, d’abattoirs...
L’autre volet, c’est la valorisation de l’énergie. Si l’électricité est rachetée par EDF, cette seule valorisation ne suffit pas économiquement à équilibrer un tel investissement. Il faut également valoriser la chaleur produite. Bureaux, salle de réunion, logement, séchage de copeaux de bois, de bûches, de grumes, de foin (...) y suffiraient-ils ? Pas certain, en Allemagne ce sont piscines et serres qui sont reliées directement aux réseaux de chaleur des unités de méthanisation.

La ferme expérimentale en bref
• L'équipe. Bernard HOUSSIN (directeur): préparation et suivi des dossiers de financement des expérimentations. Animation du Conseil d’Orientation et du Collège Technique. Valorisation et diffusion des résultats expérimentaux. Accueil de groupes de visiteurs.
Astrid FORET (chargée d’expérimentation) : collecte et valorisation des données expérimentales, organisation de la conduite quotidienne de la ferme.
Christophe BELLAMY ,Michel CHARDIN, Mathieu HEBERT (salariés) : soins aux animaux, travail aux cultures et aux prairies, participation à la collecte des données expérimentales. Et c’est aussi deux apprentis en formation BTS Productions animales qui participent aux travaux d’exploitation et à la collecte des données expérimentales et des stagiaires élèves ingénieurs qui réalisent la synthèse des essais dans le cadre de leur mémoire de fin d’étude.
• Assolement. L’exploitation possède une surface utile de 58 hectares (27 ha de prairies permanentes, 24 ha de prairies temporaires et 7 ha de maïs) répartis en quatre îlots. 20 hectares sont accessibles aux vaches laitières.
• Cheptel.  68 vaches normandes avec des vêlages débutant au 15 octobre et centrés sur novembre/décembre. Moyenne économique : 6 100 litres de lait à 7 %/TB : 40,6/TP : 34,9. 32 génisses élevées par an. Age au vêlage 2 ou 3 ans.
• Bâtiments. Stabulation libre paillée tout couvert : 72 places avec aire d’alimentation sur caillebotis. Salle de traite 2X5 avec compteurs à lait. Nurserie en case individuelle, puis en case collective de 6 animaux. Un hangar de stockage de la paille et du foin.
• Matériel. Individuel et en CUMA. Ensilages et récolte de foin en vrac réalisés par une entreprise de travaux agricoles.
• Une démarche expérimentale concertée et validée. CONSEIL D’ORIENTATION REGIONAL : il associe les élus professionnels des 3 départements bas normands (Chambres d’Agriculture, organismes de développement), les administrations (DRAF, DDA 50), les collectivités (Conseil Régional, Conseil Général), les élus interprofessionnels (CIRLAIT), les partenaires techniques (Institut de l’Elevage, Arvalis, INRA, Contrôle laitier, lycée agricole de St Lô Thère) et les partenaires financiers (syndicats AOC). Il discute les thèmes proposés par le comité technique, apprécie les résultats simulés et effectue le choix définitif du thème expérimental.
COMITE TECHNIQUE : il regroupe les ingénieurs des Chambres d’Agriculture bas-normandes, des instituts (Institut de l’Elevage, Arvalis), de l’INRA (station du Pin au Haras), du Contôle Laitier et du Lycée Agricole de Saint Lô Thère. Il recueille les questions, élabore les hypothèses, les résultats probables et propose les thèmes possibles au Conseil d’Orientation. Il élabore le protocole de l’essai décidé et suit son application.