Le gaz, une énergie peu couteuse pour le fonctionnement d’un groupe de froid

26 décembre 2013

L’utilisation de nouveaux équipements de chai pour maîtriser les vinifications ne peut-elle pas être remise en cause par des problèmes de coût de la puissance électrique ? Le témoignage de Serge et Damien Renaud tend à le confirmer. Les deux viticulteurs ont failli renoncer à leur projet de maîtrise thermique des moûts en appréhendant finement les consommations d’une telle installation. Heureusement, une solution innovante d’un groupe de froid fonctionnant au gaz naturel leur a permis de mener à bien leur projet, qui a donné pleine satisfaction au cours des vendanges 2013.

 

 

Le chai de vinification et la distillerie de Serge et Damien Renaud, à Boutiers-Saint- Trojan, ont connu des aménagements successifs assez importants au cours des dix dernières années. L’introduction de nouveaux équipements au niveau de la chaîne technologique de vinification a été conduite dans un souci permanent d’améliorer la qualité des vins et des eaux-de-vie. Pendant les vendanges, le fonctionnement en même temps de beaucoup de matériels (pressoirs, pompes à vendanges, pompes à vin, groupe de froid, laveurs hautes pressions) absorbe de fortes puissances électriques. Or, pour faire face à ces besoins de pointe durant deux ou trois semaines, les alimentations électriques fluctuantes ou insuffisantes en puissance posent beaucoup de problèmes.

Des besoins de puissance électrique très élevés pendant les vendanges

p61.jpgLe remplacement des deux pressoirs horizontaux il y a trois ans par deux pneumatiques a été en quelque sorte la « goutte d’eau qui a fait déborder le vase ». Damien Renaud ne cache pas que les coupures d’électricité sont devenues de plus en plus fréquentes et cela occasionnait des perturbations dans l’organisation du travail : « Au fil des années, notre chai est devenu plus consommateur d’électricité car de plus en plus d’équipements fonctionnaient en même temps. L’utilisation des deux nouveaux pressoirs pneumatiques a rendu la situation encore plus délicate. Malgré la proximité de Cognac, les fluctuations importantes d’alimentation électrique au cours de la journée nous posaient de réels problèmes au point que, durant les vendanges 2012, nous avons été obligés de louer un groupe électrogène. Cette solution permettait de remédier aux insuffisances ponctuelles d’alimentations électriques du réseau, mais la pérenniser ne paraissait pas envisageable. Les incidents de rupture d’alimentation se produisaient toujours au moment clé de la journée de vendange, en fin de matinée quand les deux pressoirs marchaient en même temps ou en fin d’après-midi au moment où les chais travaillaient à pleine capacité et que l’on voulait laver la machine à vendanger. Nous avons augmenté la puissance du compteur à 60 A et malgré cela tout n’était pas parfait. »

 

Les moyens simples pas suffisants pour la mise à température en ligne des moûts

p62.jpgAu cours de l’hiver 2012-2013, D. et S. Renaud ont souhaité installer une unité de mise à température des moûts avec un échangeur tubulaire. Ce nouveau projet d’aménagement technologiquement assez simple à mettre en œuvre nécessitait l’implantation d’un groupe de froid puissant qui, dans l’avenir, serait aussi utilisé pour assurer le contrôle des températures de fermentation de 5 000 hl de cuverie. La consultation de plusieurs fournisseurs a mis en évidence que l’introduction de ce nouvel équipement dans le chai allait encore poser un problème d’alimentation électrique. Le fait d’avoir une unité de pressurage beaucoup plus performante en débit a permis de réduire la durée totale des vendanges de plusieurs jours sur le vignoble de 40 ha. Cette organisation permet de récolter plus facilement les raisins à pleine maturité dans les différents îlots de terroir. Par contre, une capacité technologique de plus de 400 hl/jour amène parfois ces viticulteurs à être confrontés à des volumes conséquents de moûts soit trop frais, soit trop chauds. Jusqu’à présent, le décalage des horaires de vendanges permettait de pallier ce problème mais cette solution simple était devenue plus lourde à mettre en œuvre vis-à-vis du personnel salarié. Certaines journées étaient plus courtes et d’autres nettement plus longues. La volonté de mieux maîtriser les départs en fermentations des vins a amené ces viticulteurs à envisager d’installer une unité de maîtrise des températures en ligne des moûts avec un échangeur tubulaire.

Le fonctionnement du groupe de froid électrique était trop coûteux

D. Renaud, bien qu’étant sensible à l’apport qualitatif de la maîtrise thermique, s’est demandé s’il allait pouvoir finaliser son projet : « Les besoins thermiques pour faire fonctionner notre projet d’installation n’avaient rien d’exceptionnels et pourtant cela s’annonçait complexe. Certaines matinées, il fallait réchauffer les moûts de 10 à 17 °C et des après-midi, le refroidissement s’avérait indispensable (de 22 à 17 °C en maximum deux heures). Les études thermiques des divers fournisseurs ont été établies pour traiter au maximum 100 à 120 hl/h en utilisant un groupe réversible (d’une puissance de 80 kW) faisant à la fois du chaud et du froid qui était dimensionné pour la mise à température en ligne des moûts et le contrôle des températures de fermentation à venir de 5 000 hl de vin. Une installation de ce type nécessitait des besoins électriques si importants que le compteur de 60 A allait être encore trop juste pendant les vendanges. Passer à des niveaux de puissances électriques supérieurs était bien sûr possible mais le coût de la tarification proposée par ERDF nous paraissait prohibitif. À l’année, le tarif jaune allait nous coûter 2 000 à 3 000 € par an de plus pour satisfaire des besoins électriques de pointe pendant seulement 10 à 15 jours. Les charges liées aux consommations électriques allaient être si élevées qu’elles se transformaient en quelque sorte en un investissement lourd et permanent sur le long terme. Cela nous a paru être disproportionné et inenvisa-geable. Alors que fallait-il faire, réduire la puissance du groupe de froid pour moins consommer d’électricité ? C’était bien sûr une solution mais les performances de l’installation n’allaient plus être suffisantes pour traiter plus de 400 hl/jour. Il était tout de même assez incohérent d’investir dans un équipement qui, dès le départ, allait être sous-dimensionné. On s’est dit que finalement, reporter notre projet de maîtrise thermique était peut-être la solution la plus sage. Heureusement, les discussions avec un fournisseur sur ce sujet nous ont permis de trouver une alternative technologique peu consommatrice d’électricité. »

Un groupe de froid et chaud fonctionnant au gaz naturel

p63.jpgLes échanges entre D. Renaud et Pierre Morvan, de la société ViniSolutions, ont débouché sur une conclusion simple : Ne peut-on pas faire fonctionner le groupe de froid réversible avec une autre énergie que l’électricité ? Après consultation de spécia-listes des process d’échanges thermiques dans l’industrie, P. Morvan a eu des contacts avec des fournisseurs qui utilisent des groupes de froid fonctionnant avec du gaz propane ou du gaz naturel. Une étude de faisabilité d’un projet de groupe de froid au gaz pour un usage vinicole a été lancée. Le résultat du travail a validé le projet du fait de la présence sur l’exploitation d’une arrivée de gaz pour la distillerie. D. et S. Renaud ont décidé de franchir le pas en utilisant l’alimentation en gaz naturel des deux alambics. Le groupe de froid fonctionne grâce à moteur thermique au gaz silencieux, qui est aussi utilisé pour assu-rer la fonction de réchauffage. Les calories dégagées par le fonctionnement du moteur thermique sont récupérées via un échangeur spécifique pour produire de l’eau chaude. À partir du moment où le groupe de froid fonctionne, il est en mesure de produire simultanément de l’eau chaude. L’encombrement de l’ensemble groupe de froid et moteur thermique est équivalent à celui d’un équipement traditionnel et le coût énergétique de la consommation était annoncée comme anecdotique par rapport au budget électricité de 3 000 € HT d’un contrat ERDF tarif jaune. L’investissement dans le groupe de production de froid-chaud au gaz reste supérieur de 15 à 20 %, mais ce surcoût doit s’amortir en 3 ou 4 ans grâce aux économies d’électricité.

Une unité de mise à température des moûts classique et évolutive

Le chai de vinification a été équipé de l’unité complète de maîtrise des températures des moûts en ligne fonctionnant au gaz au cours de l’été dernier. L’ensemble de l’installation a été réalisé par l’équipe de la société Vini-Solutions en s’entourant des compétences de plusieurs fournisseurs, dont une entreprise spécialisée dans les installations de refroidissement vinicole dans la vallée de la Loire. La conception de cette installation de froid au gaz est identique à celle d’une unité classique.

Elle se compose de trois modules de base ; le groupe de production d’eau glacée et d’eau chaude, le système de pilotage et de gestion automatisée des opérations de refroidissement et de réchauffage, et l’échangeur en ligne. Le groupe de production d’eau froide et chaude a été implanté à l’extérieur sans contrainte de sécurité particulière. Une canalisation de gaz en cuivre de quelques mètres a été tirée pour alimenter le moteur thermique. Une petite cuve tampon isotherme (de 7 hl) sert à stocker l’eau chaude ou l’eau froide produite par le groupe. Pour l’instant, l’installation a été conçue pour assurer soit le refroidissement soit le réchauffage, mais pas les deux opérations en même temps. Pour effectuer de manière simultanée le réchauffage et le refroidissement, l’installation de deux réseaux de distribution et de stockage d’eau sont indispensables. Si, dans l’avenir, D. et S. Renaud souhaitent à la fois mettre à température les moûts et contrôler les températures de fermentation, un dispositif de ce type devra être rajouté.

Une pompe et des tuyauteries alimentent ensuite l’échangeur tubulaire. Un boîtier de commande permet de prérégler les températures souhaitées à la sortie de l’échangeur avec beaucoup de simplicité et assure automatiquement le pilotage des interventions de maîtrise thermique. L’implantation en hauteur de l’échangeur tubulaire facilite la vidange par gravité après l’utilisation et également son nettoyage.

Les performances techniques et économiques annoncées
ont été confirmées

S. et D. Renaud ont utilisé l’installation pendant les vendanges 2013 et leur retour d’expérience s’avère intéressant : « Au cours des vendanges 2013, on s’est servi de notre installation de maîtrise thermique presque tous les jours surtout pour chauffer les moûts le matin et durant quelques après-midi, on a aussi refroidi. On a réussi à lancer les fermentations alcooliques avec moût dont la température était en permanence entre 16 et 17 °C, ce qui a ensuite facilité les choses. Le passage du refroidissement au réchauffage s’effectue rapidement et sans contrainte, et l’installation est simple à utiliser. Un dimanche matin, nous avons rentré 200 hl de moûts à 4 °C qui, quatre heures plus tard, étaient remontés à 17 °C. Au global, le groupe a été utilisé pendant 18 jours pour traiter un peu plus de 4 000 hl de moûts. Le fait de maîtriser la température des moûts au moment de l’encuvage a ensuite facilité le déroulement des fermentations alcooliques qui n’ont pas dépassé 26 à 27 °C. Le climat pendant les vendanges a aussi favorisé un déroulement régulier des fermentations. Nous nous sommes intéressés de près au suivi des consommations de gaz pour vérifier la validité de la sobriété des dépenses énergétiques annoncées. Les relevés de consommation de gaz sur la période des vendanges correspondent à un coût total de 87 € HT pour 15 jours d’utilisation, ce qui est vraiment minime. Cette donnée nous permet de penser que les fortes économies d’électricité vont à elles seules permettre d’autofinancer le surcoût d’investissement du groupe au gaz en seulement en 3 ou 4 ans. Le retour sur investissement va être rapide même si nous devons utiliser plus fortement l’installation. »

Les points clés de l’installation de Damien et Serge Renaud

• Une unité de mise à température en ligne des moûts pour traiter la production de 40 ha de vignes.
• Un groupe de froid réversible dimensionné dès le départ pour assurer la mise à température des moûts et dans l’avenir le contrôle des fermentations.
• Des études révélant de très gros besoins de puissance électrique (plus de 60 A) pendant les vendanges.
• Un coût annuel supplémentaire d’électricité de 2 000 à 3 000 € HT.
• Une autre solution technologique à la place du groupe froid-chaud électrique : un groupe de froid et chaud fonctionnant au gaz naturel ou au propane.
• Une unité de maîtrise thermique aussi facile à implanter quand les exploitations disposent d’une ressource en gaz.
• Un niveau de performances équivalent confirmé au cours des vendanges 2 013.
• Des coûts de fonctionnement annuels en gaz minimes : de 90 à 120 € ht.
• Un retour sur investissement sur seulement trois à quatre années d’utilisation.

 

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