K3 Handwerkcity La zone artisanale «K3 Handwerkcity» à Wallisellen (ZH) propose aux entreprises artisanales, commerciales ou de services des conditions très attrayantes grâce à un concept innovant l’organisation de l'espace. Dans leur projet, les maîtres d’ouvrage s’étaient fixé pour objectif de réaliser un parc d’activités flexible, qui allie au mieux exploitation écologique et autarcie énergétique. L’électricité produite sur site dans le bâtiment joue un rôle essentiel et préfigure une solution d’avenir. Le projet des «werke wallisellen» présente de ce fait un grand intérêt pour la recherche et bénéficie du suivi de l’EMPA. L’objectif est d’optimiser et de valider un concept d’exploitation d’une centrale énergétique bivalente, afin d’utiliser l’énergie électrique produite sur place de la manière la plus efficiente possible et de réduire l’empreinte CO2 du courant utilisé, en évitant autant que possible les phases de consommation à forte intensité de CO2. Pour ce faire, le projet s’appuie sur les données livrées par l’analyse domotique étendue du site «K3 Handwerkcity». L’efficience a été mesurée en comparant les données d’une année de référence avec une année de gestion optimisée et des simulations. Durant la première année d’exploitation, le système de chauffage du site K3 a été exploité avec un système de réglage conventionnel correspondant à l’état de la technique et selon des conditions et des règles prédéfinies. Pour que l’énergie nécessaire au maintien du confort et de l’eau chaude sanitaire soit assurée en tout temps, la pompe à chaleur (PAC) et le groupe de couplage chaleur-force (CCF) opèrent de manière à maintenir la température minimale dans l’accumulateur de chaleur en dessus d’un seuil donné. Sur la base de ces données et de l’expérience acquise, le projet a évalué, grâce au concept d’optimisation de l’exploitation, comment les différentes composantes du système (PAC et CCF) peuvent être coordonnées dans le temps pour assurer une exploitation la plus efficiente possible dans les conditions données. Le concept de réglage, mis au point par l’EMPA, a débouché sur un potentiel de réduction des émissions de CO2 de 20 %. Une optimisation fondée sur les coûts a aussi conduit à une réduction étonnante des émissions (-17 %). Le comportement optimisé de l’installation augmente la consommation propre et priorise les phases à faible intensité de CO2 pour l’activité de la PAC. Conséquence: le temps de marche du groupe CCF est fortement réduit. Il reste même constamment hors circuit selon la teneur en CO2 du gaz entrant. Le concept de réglage a été intégré dans la zone artisanale et a confirmé les valeurs sur une durée d’exploitation dépassant déjà une année.
Avec le projet NOSES 5to6, la société Laborex vise à réduire les coûts d’installation et d’exploitation des installations de production de biogaz dans le milieu agricole. Elle montre qu’il est possible de préfabriquer en atelier un système de digesteurs (4 pour une étable comptant 70 à 100 bœufs adultes), ce qui permet de réduire les coûts d’investissement. Les digesteurs peuvent ensuite être transportés par la route et branchés directement à la ferme, ce qui fait aussi baisser les coûts d’installation. Pour le transport de la biomasse d’un digesteur à l’autre, on recourt dans la mesure du possible à la force gravitationnelle, pour finalement économiser sur les coûts d'exploitation. Le projet bénéficie également du soutien de l’Office fédéral de l’énergie (OFEN) et de la Fondation suisse pour le climat. Le projet MOSTCH4, également soutenu par l’ASIG, visait à accroître la production de biogaz en identifiant le meilleur procédé de prétraitement de la biomasse issue du bétail sur pied. L’analyse des procédés de prétraitement avant fermentation en laboratoire a alors révélé que deux d’entre eux, la cavitation et la microaération, permettaient d’accroître la production. Ensuite, une installation pilote comprenant trois flux parallèles a été construite: un flux de référence pour la biomasse non traitée, un flux prétraité par cavitation, et un flux prétraité par microaération. Dans la première phase du projet NOSES 5to6, les deux procédés de prétraitement ont été testés en comparaison avec le flux de référence sur une période de six mois, l’analyse des données étant soutenue par la HES de la Suisse italienne (Scuola universitaria professionale della Svizzera italiana - SUPSI). Les tests ont révélé que la cavitation a permis d’accroître la production de méthane de 15 % par rapport à la biomasse de référence non traitée. L’énergie supplémentaire requise par la cavitation a été estimée à 4,5 % de l’énergie produite. Il reste donc un delta de rendement de plus de 10 % au niveau de la production nette entre le procédé de fermentation anaérobie avec cavitation préalable de la biomasse et le procédé de référence, sans prétraitement. La microaération a produit environ 50 % de moins de méthane que le procédé de référence et ne sera donc pas davantage étudiée. Pour la construction de l’installation pilote dans le cadre du projet NOSES 5to6, le nouveau design de la fermentation est combiné avec le prétraitement de la biomasse par cavitation du projet MOSTCH4. L’installation pilote du projet devrait être opérationnelle au printemps 2025.
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