Prérefroidisseur et récupérateur de chaleur  : des économies d’énergie à la clé

S ur une exploitation laitière, le tank représente à lui seul au moins 50 % de la consommation électrique totale, explique Thomas Huneau, chargé d’études à la ferme expérimentale de Derval, en Loire-Atlantique. Le chauffe-eau arrive souvent en deuxième place pour 20 à 25 % de la facture. C’est pourquoi, à la chambre d’agriculture, nous menons depuis quelques années une réflexion sur les solutions à envisager pour réduire la consommation d’électricité sur ces deux postes. » Deux équipements sont particulièrement intéressants. Le prérefroidisseur placé entre la pompe à lait et le tank permet de baisser la température du lait et donc de réduire le temps de fonctionnement du tank. Ce prérefroidissement a lieu au contact d’un circuit d’eau généralement redirigé vers l’abreuvement des laitières.

Autre solution, indépendante de la première : le récupérateur de chaleurcapte l’énergie, dissipée par le groupe réfrigérant du tank, pour préchauffer de l’eau qui, après un chauffage électrique complémentaire, servira au lavage ou à l’abreuvement des veaux.

Un prérefroidisseur à modèle tubulaire

Julien Richin, associé avec sa mère Ginette, élève une soixantaine de laitières dans un bâtiment récent à Verneugheol (Puy-de-Dôme). Il est sensible à cette problématique. « Quand nous avons construit notre nouvelle stabulation en 2014, l’achat d’un prérefroidisseur apparaissait évident, explique-t-il. Les réductions de charges sont une priorité en élevage. Nous avons choisi un modèle tubulaire en serpentin dans lequel les deux liquides se croisent dans deux circuits distincts. Il est conçu pour une production de 1 000 litres à l’heure. J’avais visité une installation dans les environs et l’agriculteur semblait satisfait. La chambre d’agriculture et l’EDE nous ont guidés dans notre choix. »

Le matériel est fabriqué par JLC ­Développement sous la marque ­Frigélait. Le lait circule dans un tube en Inox, placé au centre d’un tuyau d’eau qui, lui, est en PVC.

Comme la plupart des prérefroidisseurs, la surface d’échange est calibrée pour une consommation de 1,5 litre d’eau par litre de lait refroidi (lire encadré). Celui du Gaec est pourvu d’une sonde thermostatique qui adapte le débit de l’eau à la température réelle du lait. Le matériel est placé sur le plancher au-dessus de la salle de traite et le lait tombe directement dans le tank. Après le prérefroidisseur, l’eau se déverse dans deux bacs en Inox de 450 litres placés dans le passage des vaches, à la sortie de la salle de traite. « C’est à peine suffisant comme volume, souligne Julien Richin. L’hiver, je n’ai pas de problème car les vaches s’arrêtent systématiquement pour boire de l’eau tiède après la traite. Mais en été, elles sont surtout attirées par le pâturage et beaucoup passent sans boire. Du coup, les bacs finissent par déborder. Je coupe alors la vanne d’alimentation d’eau et le lait, en fin de traite, n’est plus prérefroidi. Pour optimiser le système, il faudrait que j’installe une réserve tampon d’au moins 500 litres en amont des 900 litres d’eau contenus dans les deux bacs. » En fin de traite, l’éleveur purge l’eau du prérefroidisseur grâce à une vanne trois voies située dans la laiterie.

« Le lait arrive à 18 ou 19°C dans le tank  »

Cette eau n’est pas perdue puisqu’elle retombe dans le bac qui sert au premier nettoyage du réseau de traite.

La purge est nécessaire car, sans cela, l’eau résiduelle refroidirait l’eau de lavage et la désinfection du circuit de lait ne serait pas optimale. « Le matériel valait à l’époque 4 200 € et nous avions droit à une subvention de 50 %, précise Julien. L’étude montrait un retour sur investissement en quelques années. Il n’est pas facile de vérifier les économies réalisées, si ce n’est que le lait arrive dans le tank à 18 ou 19°C, contre 35 °C dans une installation sans prérefroidisseur. Le gain sur la consommation d’énergie est donc évident. »

Même raisonnement chez Sylvie et Stéphane Thireau, à Saint-Cyr-le-Gravelais en Mayenne. Ils ont installé un prérefroidisseur en 2011. C’est un modèle à plaques fabriqué par Boumatic, comme leur salle de traite.

L’échangeur à plaques occupe moins de place

« Notre système est équipé d’une régulation nommée Optiflow, qui ajuste le débit de la pompe à lait pour que le temps d’échange avec l’eau soit toujours le même, précise l’éleveur. Nous utilisons l’eau d’un forage dont la température est constante en été comme en hiver, si bien que le lait arrive toujours dans le tank aux environs de 20°C, quelle que soit la saison. L’eau tiède est renvoyée dans un ancien tank au-dessus de la laiterie qui sert ensuite à alimenter tous les abreuvoirs de la stabulation via un surpresseur. Dans ce tank, j’ai placé une seconde arrivée d’eau alimentée par le réseau qui se déclenche uniquement quand le niveau est bas. »

L’avantage de l’échangeur à plaques par rapport à un modèle tubulaire est qu’il prend beaucoup moins de place (lire encadré). Un filtre de protection a donc été installé en amont du prérefroidisseur. « Je le nettoie tous les jours. Ce n’est pas une grosse contrainte et parfois, si je détecte des cailles de lait, cela m’alerte sur un problème de mammites que je n’aurais pas encore vu. » En plus de ce prérefroidisseur, le Gaec a installé à la même époque un récupérateur de chaleur sur son tank à lait. L’installation a dû être validée par la laiterie, propriétaire du tank. Le gaz chaud qui sort du compresseur du tank passe par le récupérateur où il est refroidi au contact de l’eau.

De l’eau chauffée jusqu’à 60°C

Cela évite que les ventilateurs ne se mettent en route. Un récupérateur peut chauffer l’eau jusqu’à 55, voire 60°C. Le plus souvent, le récupérateur est couplé à un chauffe-eau électrique qui permet d’atteindre la température requise (environ 70°C) nécessaire à un bon lavage. Les performances dépendent du type d’appareil, mais le temps de fonctionnement du tank à lait a aussi son importance. « Économiquement, je ne peux pas chiffrer le gain de mes deux installations, reconnaît Stéphane Thireau. Il faudrait placer des compteurs individuels sur chaque équipement électrique et mesurer la quantité d’eau utilisée chaque jour, mais je ne l’ai jamais fait. Je constate tout de même qu’avec le lait d’une soixantaine de vaches, soit un peu plus de 800 litres par traite prérefroidis à 20°C, le tank ne fonctionne qu’une heure environ, s’il est vide au départ. Pour les traites suivantes, il tourne moins longtemps. Cela montre l’intérêt du prérefroidisseur. Mais pour le récupérateur de chaleur, ce temps de fonctionnement me semble un peu court. Si nous produisions davantage de lait, 1 500 litres/traite, le tank fonctionnerait plus longtemps et le récupérateur produirait alors plus d’eau chaude. »

Ces deux exemples montrent bien que toute installation doit être calibrée selon la situation de l’exploitation. « Nous avons réalisé une étude sur notre installation à Derval, ajoute Thomas Huneau. Avec une production quotidienne de 2 000 litres de lait, nous arrivons à cumuler les performances d’un prérefroidisseur et d’un récupérateur, mais une analyse préalable aucas par cas est nécessaire. Le système de traite a son importance, tout comme les besoins en eau chaude. D’autres critères peuvent jouer, comme la température initiale de l’eau alimentant le prérefroidisseur. Si elle varie entre l’été et l’hiver, cela a un impact sur les performances du prérefroidisseur. La valorisation de l’eau tiède a aussi son importance. Quant au récupérateur de chaleur, il doit être dimensionné selon le nombre de calories potentiellement récupérables. L’éleveur doit aussi l’entretenir régulièrement en le détartrant, comme un chauffe-eau classique, sans quoi les performances diminuent dans le temps. »