Méthaniseur agricole
Le sujet se décompose en deux parties: elles peuvent être traitées dans un ordre indifférent.
• Une partie commune 2I2D durée indicative 2h30.
• la partie enseignement spécifique ITEC durée indicative 1h30.
Dans la partie commune, le candidat doit choisir entre traiter la partie 2 (choix 1) ou la partie 4 (choix 2).
Les parties 1, 3 et 5 sont à traiter obligatoirement.
PARTIE commune (2,5h ; 12 points)
Mise en situation
Dans le cadre de la transition énergétique, l’évolution vers la production de gaz d’origine non fossile est indispensable. Les méthaniseurs agricoles sont une solution pour y parvenir en produisant un biogaz. Ce biogaz peut etre ensuite épuré de son dioxyde de carbone pour ne comporter que du méthane.
Problématique générale : fonctionnement et implantatation des méthaniseurs.
Travail demandé
Partie 1 : Les méthaniseurs sont-ils une alternative pour permettre un développement durable ?
Partie 2 : (choix 1) Comment choisir le processus de méthanisation adapté aux ressources disponibles et le mode de production d’énergie finale optimum ?
Partie 3 : Comment assurer la production optimale de biométhane au niveau du processus tout en limitant l’impact sur l’environnement ?
Partie 4 : (choix 2) Comment valoriser au mieux le digestat et minimiser son impact sur l’environnement ?
Partie 5 : Comment intégrer le méthaniseur dans l’environnement de proximité des usagers ?
PARTIE enseignement spécifique (1,5h ; 8 points) / ITEC
L’étude qui suit nous permettra de valider :
- que le système de dosage des intrants solides au niveau du digesteur est correctement dimensionné (Partie A) ;
- que les matériaux retenus pour les conduites de biogaz et/ou biométhane, leur dimensionnement et leur mode d’assemblage sont satisfaisants (partie B) ;
- que le poste d’injection est capable d’isoler le site du réseau de distribution GRDF en cas de défaillance (Partie C).
Travail demandé
Partie A : Comment assurer le dosage correct et continu des intrants ?
Partie B : Comment assurer l’acheminement du gaz dans les tuyaux en toute sécurité ?
Partie C – Comment assurer la protection du poste d’injection en toute circonstance ?
Partie D – En quoi les choix retenus au niveau des composants sont-ils capitaux pour l’installation ?
PARTIE enseignement spécifique (1,5h ; 8 points) / AC
Etude du post-digesteur d’une unité de méthanisation.
Travail demandé
Partie A – Étude de la Sécurité Incendie : Le comportement au feu en cas d’incendie est apprécié d’après deux critères : la résistance au feu et la réaction au feu.
Partie B – Etude des performances thermiques des parois
Partie C – Étude de la stabilité de l’ouvrage : descente de charge mise en relation avec l’étude de sol afin de garantir la stabilité de l’ouvrage.
Partie D – Synthèse
PARTIE enseignement spécifique (1,5h ; 8 points) / SIN
Pour des raisons de sécurité et de rentabilité, il est important de pouvoir surveiller et gérer ce méthaniseur agricole à distance. Le site est donc équipé d’une gestion technique des bâtiments (GTB) qui permet à un opérateur distant d’être informé en temps réel sur les grandeurs physiques (températures...) liées au bon fonctionnement du méthaniseur et d’être alerté en cas de problème.
L’étude qui suit nous permettra de valider la possibilité de gérer à distance le méthaniseur agricole.
Travail demandé
Partie A – Valider la surveillance du site par un opérateur distant : pour assurer le bon fonctionnement du méthaniseur agricole, il est nécessaire de surveiller plusieurs grandeurs physiques :
• température ;
• pression ;
• …
Partie B – Valider la possibilité d’alerter l’opérateur : gérer différentes situations en cas d’anomalie identifiée sur les grandeurs physiques relevées.
Partie C – Valider la communication entre GRDF et le méthaniseur pour assurer la sécurité d’approvisionnement en gaz sur le réseau, suivant les besoins.
Partie D – Synthèse
PARTIE enseignement spécifique (1,5h ; 8 points) / EE
Le méthaniseur agricole est un système qui s’inscrit directement comme un acteur de la transition énergétique. Toutefois, le processus permettant cette transformation est énergivore. Pour fonctionner en toute sécurité, un méthaniseur agricole doit être raccordé au réseau électrique, ainsi qu’à une alimentation de secours, pour alimenter l’ensemble du processus de fabrication.
L’étude qui suit permettra:
- d’étudier l’amélioration de l’efficacité énergétique d’un méthaniseur (Partie A) ;
- d’étudier les solutions d’alimentation électrique de sécurité (Partie B) ;
- d’étudier le fonctionnement de la régulation de température dans le digesteur (Partie C).
Travail demandé
Partie A – Comment améliorer l’efficacité énergétique du méthaniseur ?
Partie B – Comment assurer l’alimentation de sécurité ?
Partie C – Comment contrôler la température dans le digesteur ?