Efficacite energetique des systemes agroalimentaires

Efficacité énergétique des systèmes agroalimentaires

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Introduction

L’Agence internationale de l’énergie (AIE) considère l’efficacité énergétique comme « le premier carburant du monde ». Figurant en bonne place dans le nouvel agenda politique mondial sous la forme d’un « Objectif de développement durable », l’efficacité énergétique est essentielle pour la protection du climat et pour remédier aux pénuries de ressources. Il est donc crucial pour le développement durable de parvenir à identifier et à résoudre les problèmes d’efficacité.

Quel que soit le système considéré, l’efficacité est le rapport entre l’extrant souhaité et l’intrant requis. Il est toutefois important de faire la distinction entre la qualité et la quantité du service produit, ce qui rend l’évaluation et la quantification de l’efficacité particulièrement ardues. À l’échelle mondiale, plus de la moitié de la consommation d’énergie primaire est perdue au niveau de la production, du transport et de la consommation générale d’énergie. Sans compter que deux tiers des émissions mondiales de gaz à effet de serre proviennent de la consommation d’énergie, ce qui signifie que l’efficacité énergétique joue un rôle clé dans l’atténuation du changement climatique. L’amélioration de l’efficacité énergétique peut également avoir des avantages indirects, par exemple en améliorant la sécurité de l’approvisionnement énergétique, en optimisant la qualité des importations, en favorisant la productivité et la croissance économique et en modernisant les installations.

L’introduction de mesures d’efficacité énergétique peut également avoir un impact positif sur la sécurité alimentaire mondiale. En effet, la croissance démographique entraînera une augmentation de la demande alimentaire mondiale et donc des besoins énergétiques associés. Le secteur agroalimentaire dépend fortement des intrants énergétiques, ce qui montre combien il est important de trouver des solutions pour améliorer l’efficacité énergétique tout au long des chaînes de valeur agricoles.

Technologies

L’efficacité énergétique consiste à réduire les besoins en énergie en utilisant des technologies durables ou en répartissant l’intrant énergétique entre différents usages. Parfois, de simples améliorations réalisées à des étapes apparemment insignifiantes du processus de production peuvent, une fois cumulées, accroître considérablement l’efficacité énergétique et les économies de coûts.

En fonction de l’activité, différentes technologies et mesures permettent d’améliorer l’efficacité énergétique. Par exemple, l’agriculture en serre et la transformation des produits qui en résulte ont parfois besoin de chauffage. Il est alors possible de récupérer la chaleur résiduelle au moyen d’échangeurs de chaleur pour préchauffer d’autres processus ou pour isoler des canalisations, des installations, etc. Pour le refroidissement, l’utilisation de matériaux isolants appropriés et de systèmes de réfrigération économes en énergie permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et les pertes post-récolte. Au niveau de l’irrigation,, il est possible d’économiser de l’énergie en utilisant l’approvisionnement par gravité ou le goutte-à-goutte. Ces dispositifs permettent également d’améliorer (indirectement) l’efficacité énergétique associée à la production d’engrais, car ces derniers peuvent être appliqués avec davantage de précision. De manière générale, l’utilisation d’énergies renouvelables améliore l’efficacité énergétique et apporte des bénéfices indirects tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Elle ouvre également l’accès à l’électricité pour les activités agricoles et permet de moderniser le réseau d’électricité. En savoir plus...

Efficacité énergétique dans l’agriculture

L’agriculture consomme environ 30 % de l’énergie mondiale. Il est donc particulièrement important d’améliorer l’efficacité énergétique dans ce secteur afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre et la dépendance aux combustibles fossiles.

Au niveau de la production agricole, par exemple, les intrants énergétiques indirects que sont les pesticides et les engrais sont fabriqués selon des processus énergivores qui présentent un potentiel significatif d’économies d’énergie. En introduisant des approches d’agriculture de conservation, telles que la rotation des cultures, il est possible de réduire la quantité d’engrais et de pesticides utilisés tout en améliorant la fertilité des sols. L’agriculture sans labour améliore la qualité et réduit les émissions de gaz à effet de serre des sols, tout en limitant les intrants énergétiques directs comme le diesel nécessaire au matériel de labour.

Un autre secteur dans lequel la productivité et l’efficacité énergétique peuvent être améliorées est l’irrigation. Le remplacement des pompes diesel par des pompes solaires permet de réduire considérablement la dépendance aux carburants et les coûts associés.

Dans l’industrie agroalimentaire, le refroidissement et le chauffage sont des étapes essentielles qui consomment beaucoup d’énergie et offrent un potentiel important d’économies d’énergie. L’amélioration des dispositifs techniques et l’utilisation de systèmes de réfrigération modernes pourraient réduire la consommation d’énergie de 15 % à 40 %. En outre, l’introduction d’énergies renouvelables, notamment de systèmes de refroidissement solaires ou de réfrigérateurs alimentés à la biomasse, entraînerait une diminution des émissions de gaz à effet de serre associées aux processus de transformation. Le remplacement des technologies et l’amélioration de la gestion et des opérations peuvent réduire la demande énergétique tout au long de la chaîne de valeur. En savoir plus…

Cogénération

Une des technologies les plus prometteuses dans le domaine de l’efficacité énergétique est la cogénération, c’est-à-dire la production combinée de chaleur et d’électricité, qui fait appel à un moteur thermique pour générer simultanément de l’électricité et de la chaleur utile. Lorsque le système fournit également de l’énergie de refroidissement, on parle de trigénération. Dans la plupart des moteurs thermiques, plus de 50 % de l’énergie primaire est gaspillée sous forme d’excédent de chaleur. L’utilisation de cette chaleur permet d’atteindre une efficacité cumulée de 80 % à 95 %. La technologie de cogénération s’applique à de nombreux secteurs et est particulièrement prometteuse dans le secteur agricole : avec cette technologie, les usines de transformation de produits alimentaires peuvent utiliser des sous-produits de la biomasse pour générer de la chaleur et de l’électricité qui peuvent, à leur tour, être utilisées pour le processus de production. Par exemple, dans l’industrie de la canne à sucre, la bagasse issue du raffinage du sucre peut être brûlée pour produire de la vapeur. Envoyée dans une turbine, cette vapeur fait tourner un générateur et produit de l’électricité qui peut être utilisée pour faire fonctionner l’usine, le surplus étant commercialisé. Autre exemple, les unités de cogénération sont courantes dans les systèmes de chauffage central des hôpitaux, des hôtels et des sites industriels dont les importants besoins de chauffage viennent s’ajouter à la demande d’électricité. La cogénération fait appel à une large gamme de technologies éprouvées.

En général, la cogénération est basée sur deux grands principes : un cycle haut, qui produit de l’électricité, ce qui permet d’utiliser la chaleur dérivée, et un cycle bas, qui produit d’importantes quantités de chaleur pouvant être récupérées pour alimenter une centrale électrique. La récupération de la chaleur résiduelle et donc la cogénération peuvent être exploitées quels que soient le combustible et le processus de combustion utilisés. L’avantage de la cogénération réside dans ses gains d’efficacité importants (30 % et plus) puisqu’un seul processus produit l’électricité et la chaleur, ce qui permet de réduire les émissions, les coûts et la dépendance aux combustibles. En savoir plus…

Études de cas

Potentiel d’efficacité énergétique dans le secteur du thé au Kenya

Le Kenya est un des principaux producteurs et exportateurs mondiaux de thé. Avec un taux de croissance annuel de 4 % ces dix dernières années, son industrie du thé est la principale filière du secteur agricole du pays, qui représente 65 % de l’ensemble des recettes à l’exportation. Mais la transformation du thé, particulièrement énergivore, est souvent non durable et assez onéreuse. Le large potentiel d’économie d’énergie du secteur du thé au Kenya a incité la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH à nouer un partenariat de développement avec l’entreprise britannique Betty’s and Taylors of Harrogate et avec Kenya Tea Development Agency Holdings Ltd. (KTDA). Ensemble, ils souhaitent œuvrer à l’amélioration de l’efficacité énergétique en générant des connaissances sur les investissements économiquement faisables et susceptibles d’économiser de l’énergie, d’atténuer les émissions de gaz à effet de serre et d’améliorer la productivité. En savoir plus…

La production de thé a notamment besoin de quantités importantes d’énergie au moment du séchage et du flétrissage. Mais de nombreuses autres étapes de la chaîne de valeur peuvent également être optimisées pour garantir une efficacité maximale et réduire de manière significative les besoins en énergie et les coûts de production.

Tea farmer in Kenya (GIZ/Böthling).

Fonctionnement des chaudières

Plusieurs techniques permettent d’améliorer le fonctionnement des chaudières : ouvrir la porte uniquement au moment du remplissage, retirer les cendres quotidiennement, éliminer les fuites du système de vapeur et de condensat, etc. En outre, l’alimentation des chaudières avec des bûches correctement calibrées permet d’améliorer l’efficacité pendant la combustion et donc de réduire les besoins globaux en énergie. Le calibrage du bois consiste à fendre le bois en morceaux plus petits et réguliers présentant une superficie accrue.

Séchage du bois

Le séchage a pour but de réduire l’humidité du bois. Bien effectué, il limite la consommation de bois, améliore le fonctionnement de la chaudière et réduit la production de fumée. Le flétrissage utilise environ 40 % de la consommation totale d’électricité de l’usine et plus de 50 % de la consommation totale d’énergie thermique, ce qui en fait le processus le plus énergivore de la transformation du thé. L’utilisation de ventilateurs et d’air chaud peut contribuer à minimiser la consommation d’énergie.

Méthode CTC (Cut, Tear, Curl – couper, déchirer, enrouler)

Les opérations CTC (Cut, Tear, Curl – couper, déchirer, enrouler) représentent 20 % de la consommation totale d’électricité de l’usine. Différentes mesures d’économie d’énergie permettent de limiter cette consommation, par exemple, l’affûtage des rouleaux, la réduction de la friction des rouleaux, un bon entretien des équipements, etc.

Séchage

Après le flétrissage, le séchage du thé est le processus le plus énergivore puisqu’il utilise 40 % des besoins de chaleur de l’usine et 20 % des besoins d’électricité. Pour réduire cette consommation d'énergie, il faut s’assurer que l’équipement et les ventilateurs sont nettoyés après utilisation, que l’angle des humidificateurs d’air est bien réglé entre les extrémités humide et sèche de la machine afin de limiter la résistance, que l’entrée d’air est parfaitement contrôlée, etc.

Fermentation

Enfin, la fermentation a également besoin de chaleur et d’électricité, mais en quantités moindres. Pour réduire la consommation, il est possible de vérifier que l’épaisseur du thé sur le lit de fermentation est uniforme afin de minimiser les besoins en air et donc l’utilisation de vapeur. En savoir plus…

Bénéfices des foyers améliorés pour les Kenyans ruraux

Environ 2 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre sont liées aux activités de cuisson, sachant que la cuisson au bois produit 45 % des émissions de CO2 attribuées à cette activité. EnDev Kenya, une division de la GIZ (agence de développement allemande), plaide depuis 2006 pour l’utilisation de fourneaux améliorés, en collaboration avec le gouvernement du Kenya, plusieurs organisations non gouvernementales et des entreprises privées.

Ces campagnes de promotion portent sur deux types de fourneaux améliorés et économes en énergie : le Jiko Kisasa, 40 % plus économe, et le fourneau Rocket, 20 % plus économe. Ces deux modèles sont produits localement, fonctionnent au bois et ne possèdent pas de cheminée, mais offrent une bonne combustion. Au 31 décembre 2017, environ 9,6 millions de personnes les utilisaient. Selon EnDev, les foyers améliorés ont permis de réduire la consommation de bois de 638 000 tonnes (soit 38 000 ha de forêts) et les émissions de CO2 de plus de 738 000 tonnes entre 2016 et 2017. En moyenne, les fourneaux améliorés réduisent la consommation de combustible de 20 kg à 32 kg par mois (soit 18 % à 29 % de la consommation). L’adoption d’un fourneau amélioré permet aux femmes de réduire de 92 à 105 minutes par semaine le temps passé à la collecte de combustibles biomasse, ce qui leur permet de consacrer davantage de temps à des activités génératrices de revenus, à leurs enfants et aux loisirs. Les fourneaux améliorés ont également limité certains des symptômes associés à la pollution de l’air intérieur et ont permis de développer le marché des fourneaux dans le Kenya rural, créant des emplois dans les secteurs de la production, de la commercialisation et de l’installation. Quelque 4 200 anciens chômeurs (principalement des femmes et des jeunes) sont devenus travailleurs indépendants sur le marché des fourneaux améliorés. En savoir plus…

Publications et outils

Audit énergétique

L’audit énergétique est un outil qui permet d’identifier le potentiel et les mesures d’efficacité énergétique et d’évaluer leur viabilité financière. L’audit peut être effectué au niveau simple en inspectant rapidement le site pour évaluer les intrants et les extrants énergétiques d’un système et identifier des opportunités d’économie d’énergie à faible coût. Les audits de niveau moyen comprennent une analyse approfondie des coûts énergétiques, de l’utilisation qui est faite de l’énergie et des caractéristiques du système ainsi qu’un calcul de la demande d’énergie du site afin d’identifier les mesures énergétiques qui doivent être alignées avec le budget financier du site. Les audits pré-investissement sont les plus sophistiqués et comprennent un suivi permanent des donnés du système et des caractéristiques des processus. Les audits énergétiques sont la première étape à réaliser pour qui envisage d’introduire des systèmes de gestion de l’énergie dans les entreprises. Ils permettent de gérer efficacement la demande et la consommation d’énergie des entités de production ou de transformation, ainsi que des chaînes de valeur agricoles. Les audits énergétiques comportent quatre phases : évaluation de l’utilisation de l’énergie, analyse du site et donc de tous les composants du système et de leurs performances, analyse des données et rapport d’audit. Ils permettent de trouver des mesures d’efficacité énergétique adaptées et conduisent à des améliorations économiques et environnementales. En savoir plus…

Programmes de formation

En coopération avec Kenya Tea Development Agency (KTDA) et le partenariat Ethical Tea Partnership (ETP), l’université de Strathmore (Nairobi) a élaboré des guides de formation aux mesures d’efficacité énergétique dans les usines de production de thé, à la fois pour l’énergie électrique et l’énergie thermique. Ces programmes de formation sont destinés aux formateurs chargés de former, équiper et sensibiliser les électriciens des usines de production de thé en leur fournissant des informations détaillées sur les solutions d’économie d’électricité et les coûts associés, et d’aider les usines à économiser de l’énergie thermique et à réduire leurs coûts.