50% de sarments + 50% de chêne-résineux : le « cocktail » de granulés idéal

14 avril 2017

 Depuis la campagne 2014-2015, Alban et Jean-Loup Mercier distillent la totalité de leurs productions de vins avec deux alambics de 25 hl fonctionnant aux granulés de bois. Leur distillerie est une unité pilote qu’ils ont appris à maîtriser avec à la fois des inquiétudes et des satisfactions. Après trois campagnes de distillation, ces deux viticulteurs ont accepté de témoigner et de faire part avec objectivité de leur expérience.

La distillerie Mercier présente l’avantage d’avoir été implantée dans une infrastructure neuve pensée pour utiliser le combustible granulé de bois. Le vignoble d’une quarantaine d’hectares produit selon les années 6000 à 8 000 hl de vin qui sont distillés en ayant des exigences de recherche de qualité forte et une approche économique rationnelle. Le choix de ce combustible avait été motivé à l’époque par la montée du prix gaz (750 à 800 €/t) et aussi par une volonté personnelle d’utiliser une énergie plus verte. La volonté de JL mercier dès le départ était de faire fonctionner la distillerie aux granulés de sarments de vigne.


Une réflexion personnelles formalisée avec des partenaires

 

        La remise en cause du combustible gaz a été portée par la réflexion personnelle de J-L Mercier qui s’est entouré d’un pool de compétences pour mener à bien ce projet. L’utilisation de ce combustible nouveau a engendré une toute logique d’implantation et de fonctionnement de la distillerie. L’approvisionnement, le stockage, la mise en œuvre des granulés de bois et ensuite la conduite du feu sous les alambics ont été gérés en s’entourant des compétences de différents acteurs, les experts bois de l’ADEME Poitou-Charentes, la société Durepaire pour la fourniture et la fabrication de granulés, le cabinet d’architecte Arkose pour la conception du bâtiment et la société Chalvignac pour le montage de l’alambic.

 

Une première campagne  maîtrisée avec les granulés de la Sct Durepaire

 

        La première campagne de distillation s’est déroulée avec un seul alambic de 25 hl. À & J-L Mercier qui sont des bouilleurs de crus aguerris, ont abordé la première campagne de distillation à la fois avec envie et appréhension : « Même si nous avions la conviction que le choix du combustible granulés de bois devait en théorie nous permettre de conduire les chauffes avec la même souplesse que le gaz, il fallait en quelque sorte «transformer l’essai». Après quelques jours difficiles pour prendre en main l’alambic neuf, on est arrivé à maîtriser la conduite des coulages. Il a fallu trouver de nouveaux réglages de gestion du feu et ensuite caler la méthode de distillation Hennessy. Notre objectif prioritaire était d’arriver à sortir le meilleur de nos vins et j’avoue que les premières semaines, nous attendions avec impatience les retours des dégustations. Elles se sont avérées positives et au bout d’un petit mois on a réussi à gérer nos coulages avec beaucoup de régularité. La combustion des granulés de bois s’est avérée très souple, très réactive et finalement assez facile à piloter. Le brûleur Italien de la société Thermocali (à air soufflé) avec son système d’amené des granulés modulable a donné pleine satisfaction à la fois dans les phases de fortes et de faibles demandes énergétiques des différentes séquences des coulages ».

      

Une deuxième alambic aux granulés de bois monté en 2015

 

        Lors du premier hiver de distillation, les granulés ont été achetés auprès de la Sct Durepaire de Verdille qui possède une unité de fabrication structurée. L’entreprise fabrique une gramme de granulés à partir de divers résidus végétaux, de la paille et des résidus de bois de provenance locales ( copeaux de chêne des tonnelleries et sciures de l’industrie du bois). La qualité de granulés utilisée par la distillerie Mercier est élaborée à partir d’un mélange de résidus de bois constitué de 20 % chêne et 80 % de résineux. Cette qualité de granulé possède un PCI assez élevé qui se situe entre 4,8 et 5. Le combustible était livré par camion entier grâce à un bras de déchargement qui permet de remplir le silo de stockage en élévation situé au dessus le couloir technique (à l’arrière des alambics). Cette réserve permet d’avoir une autonomie de 3 à 4 semaines de distillation. L’augmentation des volumes à distiller (2 500 hl de vins supplémentaires) à partir de la récolte 2 015 s’est accompagnée de l’installation d’un deuxième alambic. Une seconde chaudière de 25 hl équipée du même brûleur (de puissance équivalente) mais avec un système d’élimination des cendres plus performant a été montée dans le bâtiment ou son implantation avait été prévue.

 

 La volonté d’utiliser des granulés à base de 100 % de sarments mais !

 

        La campagne de distillation suivante a commencé en utilisant des granulés fabriqués par la société Durepaire et les deux alambics donnaient pleine satisfaction.  Le souhait de J-L Mercier était d’arriver à avoir une autonomie énergétique complète en utilisant un matériau produit par l’exploitation : les sarments de vigne. Au lieu d’acheter des granulés de bois, ce viticulteur a décidé de faire fabriquer ses propres granulés à partir des sarments de vignes récupérés dans le vignoble. À l’issue des travaux de taille 2014, les sarments de la propriété ont été conditionnés en balles rondes et ont passé l’été à sécher à l’air libre au bout des parcelles. Les balles ont été transportées à l’usine Durepaire de Verdille qui a fabriqué les granulés dans le courant de l’automne. JL Mercier pensait que l’utilisation de ce nouveau combustible allait donner satisfaction. Or, le processus de combustion avec les granulés de sarments s’est déroulé dans des conditions très différentes ce qui a rendu la conduite des coulages compliquée. La production de cendre était très importante et difficile à extraire en dessous du foyer et au niveau des tours à feu. Tous les 3 ou quatre jours, il fallait nettoyer les tours à feu alors qu’avec les granulés de chêne, au bout d’un mois, ils étaient encore propres. Ces phénomènes de production de cendre importante engendraient aussi une perte de puissance du brûleur qui perturbait la conduite des cycles de coulage.

 

Le nouveau combustible perturbait les coulages et engendrait des contraintes  importantes

 

        A & J-L Mercier ont continué d’utiliser des granulés de sarments durant toute la campagne de distillation pour essayer de comprendre les causes des problèmes qu’ils rencontraient. La conduite des chauffes était devenu  complexe et l’importance des quantités produites de cendres posaient s’avérait très contraignante. J-L Mercier avoue  que lui qui était si convaincu de l’intérêt des sarments de vignes, a beaucoup douté : « Cette deuxième année de distillation a été difficile mais nous avons persisté à utiliser des granulés de sarments durant toute la campagne. Un retour aux granulés de chêne au bout de 2 à 3 semaines de distillation ne nous aurait pas permis de surmonter les problèmes. On voulait comprendre pourquoi nos alambics ne marchaient pas bien. La production très abondante de cendres et le colmatage rapide des tours à feu gênaient considérablement le déroulement de la combustion et la conduite des coulages dans les phases de fortes demandes énergétiques. Au départ, nous avons pensé qu’il fallait trouver de nouveaux paramètres de conduite du brûleur mais au fil des semaines, la production très abondante de cendre et surtout leur évacuation devenaient un véritable handicaps. Quand les tours à feu commençaient à être partiellement obturés par les cendres, le brûleur perdait de la puissance et les cycles de coulages s’allongeait et étaient décalés. Dès que l’on les avait nettoyés, la chaudière retrouvait un fonctionnement plus normal mais pour seulement quelques jours. L’évacuation des cendres sous le foyer ne s’effectuait pas de bonnes conditions malgré le système automatique d’extraction. On était obligé de les extraire manuellement en prenant des précautions. ».

 

De mauvaises conditions de combustion provoquant des productions de cendres abondantes

 

        Les deux viticulteurs se sont rendu compte que seul, ils n’arriveraient pas à résoudre leurs problèmes. Ils ont engagé des discussions avec les techniciens de la société Chalvignac sur les moyens d’adapter le pilotage du brûleur mais après divers essais de nouveaux réglages, ces approches n’ont pas été concluantes. Finalement, c’est la venue dans la distillerie durant toute une journée de Nicolas Delpeut, le spécialiste des analyses des combustions de Chalvignac a permis de comprendre l’origine du problème. Les résultats des analyses de combustions ont révélé que les niveaux de production des teneurs en CO étaient très élevés ce qui engendrait des productions de poussières abondantes, lourdes et des cendres abondantes et difficiles à extraire. Quels moyens pouvaient permettre de retrouver des conditions de combustions optimales ? Ne fallait-il pas abandonner les granulés de sarments et revenir aux granulés de chêne/résineux qui donnait pleine satisfaction.


50 % de sarment et 50 % de chêne-résineux, le «cocktail» idéal de granulés

 

         J-L Mercier ne voulait pas se résigner à abandonner les granulés de sarments. Avec N Delpeut, ils ont décidé d’essayer un « cocktail de granulés de bois » issus à 50 % de chêne/résineux et de sarments. Au départ, le mélange a été réalisé en associant des quantités identiques des deux natures de produits dans la trémie d’alimentation du brûleur et tout de suite les paramètres de combustion sont redevenus performants. Le brûleur a retrouvé sa pleine puissance, sa souplesse d’utilisation, la production de poussières et de cendres a été considérablement réduite et les cycles de coulages ont retrouvé un déroulement normal. Après ces essais, J-L Mercier s’est rapproché des responsables de la société Durepaire pour leur demander s’ils avaient la capacité de pouvoir élaborer des granulés de bois constitué de 50 % de sarments et de 50 % de chêne/résineux. L’entreprise a relevé le défi et fabriqué un petit lot de ce nouveau produit qui a été utilisé en fin de campagne de distillation. Ce combustible a donné pleine satisfaction et la distillerie a pu fonctionner de façon parfaitement normale.

 

La structure du foyer et des tours à feu a été reconditionnée

 

        À l’issue de la campagne de distillation difficile, le dialogue constructif entre J-L Mercier et les Thierry Ramblier de la société Chalvignac a débouché sur le reconditionnement de la structure du foyer de la chaudière. La structure d’origine du foyer préfabriqué intégrant le brûleur à granulés de bois Thermocali avait été fabriquée sur des basses identiques aux foyers en vermiculite équipés de brûleurs à gaz. Or les conditions de combustions différentes ont révélé qu’il fallait sûrement adapter la conception de la base du foyer et des tours à feu. L’intensité des dégagements de chaleur à proximité du brûleur avait fragilisé la base du foyer. Ensuite, un agencement différent en dessous du brûleur serait en mesure de rendre plus efficace le système automatique d’évacuation des cendres. La société Chalvignac a complètement reconditionné les foyers de la chaudière la plus récente.

 

Les granulés adaptés et le foyer reconditionné améliorent les performances

 

        À & J-L Mercier ont abordé la campagne de distillation 2016/2017 avec plus de sérénité. À la fin du mois septembre dernier, le transport des balles de sarments à l’usine de Verdille a permis d’effectuer une première fabrication de granulés sarment et chêne/résineux. Une seconde fabrication est intervenue à la fin du mois de décembre. Le fonctionnement des deux alambics a donné pleine satisfaction et les transformations du foyer ont facilité le déroulement des chauffes. J-L Mercier considère qu’après le bon déroulement de la dernière campagne de distillation, la distillerie est désormais pleinement opérationnelle : « Cet hiver, nous avons distillé pendant trois moiset demi plus de 6 000 hl de vin et tout s’est bien passé. Grâce à l’utilisation des granulés sarments/chêne-résineux, le fonctionnement des deux alambics a été parfaitement maîtrisé. Nous avons pu conduire les cycles de chauffes sans aucune contrainte et en ayant comme priorité de nous investir dans la recherche de qualité. Le reconditionnement du foyer d’une des deux chaudières a permis d’améliorer la puissance, la conduite du brûleur et de réduire encore la production de cendres au niveau du foyer et dans les tours à feu. Le nouveau système de décendrage automatique du foyer a aussi donné satisfaction. Les tours à feu ne sont jamais colmatés mais nous les avons aspirés les cendres tous les mois en utilisant un aspirateur à cendres chaudes. Ce travail au paravent fastidieux et long est effectué maintenant avec facilité en moins de 30 minutes ».

 

Le fait de fournir les sarments fait chuter le prix des granulés de 70 € ht / t

 

        La distillerie qui est désormais pleinement opérationnelle fonctionne en ayant une autonomie énergétique de 50 %. À l’issue de la campagne, le calcul de consommation de granulés pour élaborer 1 hl d’AP a été de 125 kg. À titre de comparaison, la distillation d’un hl d’AP avec un alambic au gaz bien réglé consomme en moyenne 42,5 kg. J-L Mercier a fait une analyse économique pour comparer les coûts de l’énergie gaz et des granulés. Les frais de manutention et de transport des balles de sarments et ensuite le coût de la fabrication des granulés ont été évalués. La production des sarments nécessaire à la moitié des besoins en granulés génère aussi des charges pour sortir et mettre à sécher les balles et ensuite pour les transporter à l’usine de Verdille. Le temps de passage du Round Baller dans les parcelles est équivalent à celui du broyage. Les 5 à 8 balles de 200 kg produites à l’hectare (selon la vigueur des vignes) sont sorties et mises à sécher en bout des parcelles en une heure environ. Le temps de manutention (chargement et déchargement) et de transport pour aller et revenir à l’usine de Verdille a été de deux jours pour l’ensemble des 50 tonnes récoltées (la production de 40 ha de vignes). Ensuite le coût de fabrication des granulés est intégré au prix de rachat des granulés. Le prix des granulés 100 % chêne-résineux est de 173 € HT/t et celui des 50 % chêne résineux + 50 % sarments (issus de la propriété) est de 103 € HT/t. La fourniture des sarments de vignes génère une économie de 70 € HT/t sur le coût de fabrication.

 

Un coût de distillation de 15 € ht / hl d’AP

 

 Le coût de la distillation d’un hectolitre d’alcool pur avec du gaz en prenant la base de prix actuel de 550 € HT/t revient à 23,40 € HT. Avec les granulés de bois 100 % chêne-résineux achetés aux Ets Durepaire, il s’élève à 21,60 € HT et avec les granulés de bois 50 % sarments fournis + 50 % chêne-résineux, il chute à 12,90 € HT. Ce dernier coût n’intègre pas les frais de manutention et de transport des sarments à l’usine de Verdille. J-L Mercier considère que le coût de la distillation aux granulés de bois est compétitif malgré les prix du gaz actuellement bas : « L’analyse du coût du combustible démontre l’intérêt économique des granulés de bois. L’achat du combustible fabriqué totalement par les Ets Durepaire est déjà légèrement moins coûteux que le gaz dont les cours actuels sont pourtant bas. L’utilisation des sarments issus de notre propriété rend le coût de la distillation encore plus compétitif même en intégrant les frais de transport et de manutention. La saison dernière, il nous a fallu une cinquantaine d’heures (56 heures) pour manutentionner et transporter les balles de sarments nécessaires à la fabrication de 100 t de granulés. Nous avons estimé ce coût (une base de 20 €/h) à 1120 € HT soit environ 11,20 € HT/t et 1,40 € /  hl d’AP. Même si nous intégrons des frais de transport de 2 € HT/hl d’AP, le prix de revient total du combustible auto-produit à 50 % sur la propriété ne dépasse pas 15 € HT / hl d’AP. Ce différentiel de coût de 6 à 7 €hl d’AP reste tout de même attractif et justifie le niveau d’investissement plus important dans le bloc foyer brûleur. Si dans l’avenir, les prix du gaz remontaient, le combustible granulés de bois  deviendrait alors très attractif ».

 

 

 

 

  

        Un foyer adapté aux conditions de combustion des                              granulés de bois

 

 

 

        Thierry Remblier, le responsable de Chalvignac-Prulho-Distillation et Nicolas Delpeut le spécialiste des brûleurs et des cellules de combustion ont suivi toutes les phases de création et du fonctionnement de la distillerie d’Alban et Jean-Loup Mercier depuis trois ans. L’utilisation de granulés de bois comme combustible était pour eux une première au niveau de la distillation des eaux-de-vie de Cognac. Au départ, les cellules de combustion ont été fabriquées sur les mêmes bases que les foyers préfabriqués gaz en vermiculite. Seule la base avait été légèrement modifiée pour intégrer le brûleur Italien Thermocali. La particularité de ce brûleur (d’une puissance de 10 kW) est qu’il est équipé d’un mécanisme d’amené des granulés, d’un système d’extraction des cendres et d’une programmation de fonctionnement avec 7 allures d’intensité de combustion.

 

 

Adapter la nature du combustible aux exigence de la distillation

 

         Les deux techniciens ont suivi le bon démarrage de l’unité avec les granulés de bois fabriqués par la Sct Durepaire et les problèmes de combustion ensuite avec les granulés 100 % sarments : « Au départ la distillerie a bien fonctionné après une petite phase de recherche des paramètres de gestion de la combustion et de la conduite du feu. Les premiers véritables problèmes sont arrivés quand M. Mercier a utilisé des granulés de bois à base de 100 % de sarments. La chaudière qui à l’origine était facile à conduire, a tout d’un coup posé beaucoup des problèmes. Des productions de cendres très abondantes provoquaient le bouchage des tours à feu pratiquement tous les jours. En dessous le foyer, il se formait aussi des quantités de mâchefer (1) importantes qui étaient difficiles à extraire. L’entretien pour enlever les poussières et le mâchefer était lourd mais indispensable. Le brûleur perdait de la puissance et les mises au courant demandaient beaucoup plus de temps. Les résultats des analyses de combustion ont révélé des teneurs en CO bien au-delà les limites tolérables. Cela traduisait les mauvaises conditions du déroulement de la combustion qui était lié à la nature du combustible granulé de sarments. La structure des sarments (surtout avec l’ugni blanc) est proche de celle de la paille dont le pouvoir calorifique est très nettement inférieur aux granulés de bois traditionnels (issus d’un mélange de résidus de bois de chêne, de bois blanc et de résineux). Avec M. Mercier, nous avons fait des essais de différents dosages de granulés de sarments et de granulés de bois classiques (à 25 %, 50 % et 75 %°). On s’est rendu compte qu’au fur et à mesure que le dosage de granulés de bois classique augmentait, les teneurs en CO dans les analyses de combustion diminuaient. Après quelques jours de fonctionnement avec un mélange à 50 %, la combustion se déroulait bien, les productions de cendres redevenaient très faibles et le brûleur avait retrouvé sa pleine puissance ».

 

Une cellule de combustion totalement repensée

 

         Le suivi du comportement de l’alambic a aussi révélé que la conception d’origine des tours à feu et de la base du foyer à partir des principes utilisés pour le gaz n’était pas véritablement adaptée aux conditions de combustion des granulés de bois. Les techniciens de la Sct Chalvignac ont observé que la structure de la flamme en dessous le fond de la chaudière et la circulation de l’air chaud se déroulent de manière différente. Les tours à feu ont été aménagés pour accroître leur volume et rendre leur nettoyage plus facile. La base du foyer a été reconstruite avec des matériaux résistants à de plus hautes températures et le système d’extraction des cendres a été modifié. Ces aménagements et l’utilisation des granulés 50 % sarments et 50 % chêne-résineux ont donné pleine au cours de la dernière campagne. Th Ramblier et N Delpeut considèrent que techniquement la nouvelle cellule de combustion aux granulés de bois est parfaitement opérationnelle : « L’installation de la distillerie Mercier nous a fait beaucoup avancer au niveau de la connaissance des conditions de combustion des granulés de bois et des moyens de réussir à l’optimiser. Nous avions déjà monté une distillerie aux granulés de bois pour une unité de fabrication de Whisky, le domaine des Hautes de Glaces dans les Alpes, mais le process de distillation était plus simple. La distillation Charentaise à double repasse nécessite à la fois de la puissance, de la souplesse et de la réactivité. C’est pour cela que le gaz est le combustible idéal. Remettre en cause cette valeur sûre au profit d’un nouveau combustible était un challenge ambitieux que Jean-Loup Mercier a décidé de relever. Les échanges très constructifs que nous avons eus avec lui dans les moments difficiles nous ont permis de mettre au point la cellule de combustion. Les granulés de bois ont des paramètres de combustion différents qu’il a fallu analyser et comprendre. Aujourd’hui, l’ensemble brûleur à air soufflé et foyers préfabriqué nous semble être pleinement opérationnel. Des cellules de ce type reviennent pour l’instant à 25 à 30 % plus chères que les nouveaux foyers Alpina mais leur rentabilité semble intéressante.   Les résultats économiques de M. Mercier tendent aussi à prouver que cette installation est rentable même quand le gaz est abordable ».
                                                         

 

(1) Poussières issues du combustible qui rentrent en combustion et se transforment en un matériau très dur en se refroidissant

                                                

 

 

 

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