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 Séchoir à foin

Voici une idée simple et relativement bon marché pour un fermier qui veut faire du lait de foin : un séchoir à foin qui utilise une serre afin que la fenaison se fasse sans se soucier de la pluie. Elle permet de faire du foin début mai en Belgique, alors que le temps est encore très variable. On obtient alors un foin aussi riche qu'un ensilage mais sans en avoir les inconvénients.

Le foin présente de nombreux avantages par rapport aux ensilages : il est plus léger et plus agréable à manipuler que l'ensilage et ne présente pas les risques de listériose et de contamination des produits laitiers par les germes butyriques, risques très réels avec l'ensilage. Si on fait de l'ensilage, c'est surtout pour une question climatique, car il permet de faire la récolte plus rapidement alors que le fourrage n'est qu'à moitié sec.

Sécher du foin au sol demande une longue période de beau temps qui n'arrive généralement pas lorsque l'herbe a sa valeur alimentaire maximum. On peut ventiler le foin en grange, mais cela demande un source de chaleur qui est généralement fournie par les énergies fossiles ou la biométhanisation. L'avantage de l'installation que je vais décrire par rapport aux séchoirs avec biométhanisation du lisier est qu'elle ne travaille pas au dépens de l'humus des sols. Avec la biométhanisation, la terre agricole va s'appauvrir. Le séchage que je propose ne se fait pas non plus au détriment de cultures vivrières. Il existe aussi actuellement des séchoirs utilisant un déshumidificateur fonctionnant avec une pompe à chaleur : l'humidité de l'air se condense  sur la paroi froide de la pompe à chaleur et est évacuée. Ensuite, cet air asséché se réchauffe sur la paroi chaude de la pompe à chaleur, augmentant ainsi son pouvoir desséchant. Cette pompe à chaleur consomme de l'énergie, ce qui n'est pas le cas de mon séchoir, si ce n'est les ventilateurs, ce qui est vraiment peu. Il existe aussi le séchage en grange où l'air se réchauffe sous le toit de la grange exposé au soleil. Mais ce n'est pas suffisant dans les pays à climat modérément tempéré et la charpente est très coûteuse.

Le but de l'installation décrite ci-après est de faire du foin sans risque de pluie.  En Belgique, des périodes de 2 jours de beau temps sont assez fréquentes. Au-delà de 2 jours, c'est plus aléatoire. Donc, il faut avoir rentré le fourrage à  l'abri de la pluie en 2 ou 3 jours.

Le foin est fané au sol puis récolté lorsqu'il a encore 40 % d'humidité, comme un ensilage. Sitôt dans la serre, le foin est à l'abri de la pluie. Si ensuite, le temps est variable, donc avec des averses, la serre chauffe suffisamment pendant les éclaircies . De toute façon il n'est  pas possible de récolter un préfané pendant une longue période de pluie. Et si la pluie intervient après 2 jours, alors que le foin dans la serre n'est pas encore complètement sec, elle ne dure jamais de façon continue plus d'un jour avant que des éclaircies apparaissent. Il suffit alors de prolonger le séchage d'un ou deux jours pendant lesquels ces éclaircies seront suffisantes pour sécher ce qui reste à sécher.

Dans une serre fermée en plein soleil, la température dépasse 50 °C. Notre foin à sécher ne pourra dépasser 40 °C pour ne pas détruire ses éléments nutritifs.Il faudra donc ventiler la serre au moyen de deux ventilateurs hélicoïdaux.

On peut placer le foin en vrac sur le sol de la serre et le retourner  périodiquement  avec un mini-retourneur d'andains actionné par un  motoculteur. L'atelier Houssa à Hannut (Belgique) www.atelierhoussa.be le fabrique. En voici deux photos :

 

L'herbe à sécher sera placée en andains dans la serre avec un chargeur articulé. Cela demande un peu de travail, mais qui ne demande pas plus de temps que de charger des cellules de 7 mètres de haut avec une griffe télescopique comme cela se fait dans les grands séchoirs industriels.

Les serres que l'on achète toutes faites de 4 mètres de haut coûtent très cher. Les serres de 2,70 m ne sont pas trop cher mais ne permettent pas à un tracteur d'y entrer. Un motoculteur n'a pas ce problème et comme le mini-retourneur a 1 mètre de largeur, que l'on avance à 2 km/heure et qu'à côté de l'andain on a 60 cm sans fourrage pour laisser passer le motoculteur, une serre de 8 * 30 mètres est retournée en 8 / 1,6 * 30 / 1.000 / 2  * 60 = 4,5 minutes. Il est indispensable de retourner l'herbe car si la couche supérieure sèche toujours très efficacement, les couches inférieures restent par contre humides.

Une serre de 30 m sur 7 et 2,7 m de haut permet de sécher 1 hectare à la fois. Un hectare à la fois peut paraître trop peu par rapport aux capacités de récoltes actuelles. Mais avec une serre, il faut acquérir une tout autre mentalité : au lieu d'une grosse fenaison, il faut faire de nombreuses petites récoltes. D'ailleurs, les fermiers qui disposent d'une grosse installation de séchage en grange avec déshumidificateur et des cellules où le foin monte à 7 mètres, sont également obligés de faire de nombreuses petites récoltes car ils sont limités par la surface de leurs cellules dans lesquelles ils ne peuvent apporter qu'une couche de 1 à 1,5 mètre de hauteur. Si ces fermiers récoltent 30 hectares de foin par an, ils ne peuvent faire que 1 mètre / 7 mètres * 30 hectares à la fois, soit 4 ou 5 hectares. Si nous mettons 3 ou 4 serres de 30 m * 7 m, nous atteignons la même performance pour un investissement beaucoup moins important.

Le fermier doit avoir prévu 2 jours de beau temps d'après les annonces météorologiques entendues sur les médias.

Un hectare produit en une coupe 4.000 kg de foin sec. Si le foin est rentré dans le séchoir avec 40 % d'humidité, 1 kg de foin sera obtenu en évacuant 0,4kg d'eau. Le diagramme psychrométrique indique que, lorsque la température extérieure est de 22 °C et qu'elle s'élève dans la serre à 50 °C, 1 kg d'air sec peut absorber 7 kcal ainsi que 8,5 gr d'eau. En réalité, la température dans la serre dépasse 50 °C si elle est complètement fermée. Mais comme l'air absorbe l'humidité du foin, sa température va diminuer. Lorsque la serre est ventilée de façon continue, sa température ne devrait pas dépasser 37 °C.

Si au moment de la mise en serre l'herbe contient 40 % d'humidité, 1,66 kg de ce préfané  contient 0,66 kg eau, tandis que 1,18 kg de foin sec avec 16 % d'humidité contient 0,18 kg d'eau. Donc, 1 kg de foin sec contient 0,18 / 1,18 = 0,15 kg d'eau.  Pour obtenir 1,18 kg de foin, il faudra donc enlever 0,66 - 0,18 = 0,48 kg eau. Pour 1 kg foin il faudra enlever 0,48 / 1, 18 = 0, 40 kg eau.  

Si la serre a 7 mètres de large sur une hauteur de 2,7 mètres et une longueur de 30 m (longueur à ne pas dépasser pour assurer une bonne ventilation), elle a un volume de 567 m³ et comme un mètre cube d'air pèse environ 1,2 kg à 20 °C, le poids de l'air dans la serre est donc de 680 kg.

Par m², la serre reçoit 5 kWh par jour, mais toute cette énergie ne pénètre pas dans la serre. Les panneaux solaires thermiques ont  un rendement d'environ 40 %. Prenons-le également pour la serre.

Pour une journée d'été avec 8 heures d'ensoleillement, nous aurons donc un apport de

5 kWh/m² * 40%  * (2,7 m + 7 m) * 30 m = 600 kWh

La serre reçoit par heure  600 kWh * 861 kcal/kWh /8 heures = 64575 kcal/heure

Or 7 kcal et 8,5 gr d'eau sont absorbés par 1 kg air sec

Donc, 1 kcal est absorbée par 1 / 7 kg air sec

64575 kcal/heure ont besoin de 1 / 7 * 64575 kg air sec pour être absorbés ou 9225 kg air sec

1 kg air sec absorbe 8,5 gr d'eau

9225 kg air sec absorbent 9225 * 8,5 / 1.000 = 78 kg d'eau

Comme nous avons le poids d'air dans la serre de 680 kg, le nombre de renouvellements de l'air de la serre par heure sera de : 9225 / 680 = 13 fois par heure pendant laquelle l'air absorbe 78 kg d'eau.

Quantité totale d'eau évacuée par jour : 78 kg * 8 heures = 624 kg eau        soit, 624 kg eau / 0,4 kg eau/kg foin à 40 % d'humidité = 1560 kg foin / jour qui sont séchés. On sèche 4000 kg de foin ou une coupe d'un hectare étendue dans toute la serre en 40000 / 1560 = 2 jours et demi.

Toutefois, notre retourneur d'andains Houssa a besoin d'une bande sans fourrage pour laisser passer le motoculteur. Les andains, qui seront déposé avec une chargeur articulé, auront 1 mètre de large et le motoculteur a besoin de 60 cm pour passer. La quantité de foin dans la serre est alors de 4000 /1,6 = 2500 kg ou l'équivalent d'une coupe de 62 ares. On sèche 2500 kg de foin en andains dans toute la serre en 2500 / 1560 = 1 jour et demi.

Nous avons supposé qu'il y avait un préfanage préalable de 2 jours sur la prairie. On pourrait envisager de faire une coupe et de la placer directement dans la serre. Ainsi, il y a un minimum de pertes de fourrage dues au passage trop énergique d'une faneuse.

7 kcal sont absorbée par 1 kg air sec. Si la quantité de calories fournies par le soleil augmente, il faudra ventiler plus, sinon  la température va augmenter. On peut donc installer 2 ventilateurs : l'un tourne en permanence et l'autre se met en marche lorsque la température dépasse 35 °C.

La serre a un volume de 567 m³ qui sont évacués 13 fois par heure. Le débit des ventilateurs sera donc de 567 m³ * 13 fois /heure = 7400 m³/heure. Un ventilateur hélicoïdal de 7400 m³/heure a souvent une puissance d'environ 1,5 kW. Pour une coupe de 2500 kg de foin par hectare, le  ventilateur consommera donc  1,5 kW * 8 heures * 1,5 jours * 0.25 €/kWh frais d'électricité = 4,5 €. Si nous avons 20 hectares à récolter par an qui produisent annuellement 10000 kg de foin, le coût annuel du séchage serait de 4,5 € * 20 * 10000 / 2500 = 360 €, soit  4,5 / 2500 = 0,0018 € par kg foin.

La couche de foin dans la serre n'est pas très haute et le foin est donc très peu tassé. J'ai fait des mesure avec un petit ballot de foin que j'avais défait : le foin sec déposé à terre pèse 30 kg/m³. Son épaisseur dans la serre sera alors de 4000 kg / (7 m * 30 m) / 30 kg/m³ = 0,65 m. La couche de foin est donc haute de 65 cm répartis uniformément sur toute la surface. Si on fait des andains dans la serre, leur hauteur sera également d'environ 65 cm.

La façon de travailler avec une serre à foin est différente de ce qu'on fait actuellement. Actuellement, la tendance est à l'agrandissement des machines de récolte pour pouvoir faire des dizaines d'hectares en une seule fois, en profitant d'une période assez longue de beau temps. Avec la serre à foin, il faut faire de plus petites récoltes, mais  plus fréquentes, car on est limité par la taille des serres. Ainsi, on  peut récolter depuis début mai lorsque l'herbe est très riche et ce malgré un temps encore très variable et terminer les fenaisons fin septembre. Le seul inconvénient est que le fourrage est très digeste, que le transit intestinal chez les ruminants est plus rapide, ce qui se traduira par une baisse du taux de matières grasses dans le lait. De même, ce foin est trop riche pour les chevaux. Il y a moyen de le corriger en récoltant de façon plus tardive.

J'utilise ce séchoir à foin avec une serre, mais à une échelle minuscule, car je suis pensionné et je tiens six gentilles brebis. La serre mesure 4 m * 3 m, et je dois retourner le foin à la main. J'en suis très satisfait. Ma seule difficulté est de retourner le foin convenablement. En voici une photo :

                                

 On voit le ventilateur devant des clapets de hotte de cuisine. L'appareil blanc au-dessus du ventilateur est un déshumidificateur de caves De Longhi qui fonctionne également très bien. Il fonctionne avec une pompe à chaleur, comme expliqué plus haut. Il absorbe idéalement (à 30 °C)  25 litres d'eau par 24 heures et a une puissance de 400 W. Comme pour faire 1 kg foin à partir d'un préfané à 40 % d'humidité, il faut enlever 0,4 kilo d'eau, cela signifie que pour sécher avec ce genre d'appareil 4.000 kg, soit une coupe d'un hectare, il faut payer comme électricité :

25 litres / 24 heures * 0,4 kW * 1.600 kg eau à enlever de 4.000 kg foin * 0,25 €/kWh = 166 € pour sécher un hectare en une coupe de 4.000 kg foin sec. Le déshumidificateur est donc un bonne méthode pour sécher le foin nuit et jour, puisque cela coûte 4,15 €cent/kg foin. Ce n'est pas beaucoup, mais si on fait 10000 kg foin / hectare / an sur 20 hectares, cela fait la somme de 8.300 €, rien que pour le déshumidificateur. Dans une ferme autrichienne de 30 hectares,  le déshumidificateur et le ventilateur ont, ensemble, une puissance de 28 kW. Le ventilateur seul a une puissance de 15 kW pour pouvoir traverser 7 m de fourrage, sec en dessous et humide au-dessus. Avec un déshumidificateur, c'est malgré tout plus cher que ma serre qui utilise deux ventilateurs hélicoïdaux de plus faible puissance (2500 € pour 20 hectares).

Avec un préfané à 40 % d'humidité, 1.000 kg de foin demandent d'enlever 400 kg d'eau, et comme enlever 25 kg eau exige 24 heures * 0,4 kW ou 9,6 kWh, soit 9,6/25 = 0,384 kWh / kg eau, on en déduit que 1 tonne de foin demandent 400 * 0.384 = 153 kWh.

Ce qui est caractéristique avec les déshumidificateurs, c'est que les petits modèles de caves pour particuliers ont la même capacité d'absorption de l'eau que les gros appareils industriels : 25 litres d'eau évacués en 24 heures en utilisant une machine don't la puissance est 400 W.

Il ne faut pas perdre de vue que ces chiffres sont valables pour des conditions idéales : température de 30 °C et une humidifé relative de 70 %. Un constructeur donne la capacité d'absorption à différentes températures, pour un déshumidificateur de 20 kW :

30 °C    60 % humidité   760 litres enlevés en 24 heures.

27 °C    60 % humidité   680 litres enlevés en 24 heures.

20 °C    60 % humidité   501 litres enlevés en 24 heures.

On voit donc que si la température est inférieure à 30 °C, la machine est beaucoup moins efficace. Il faut aussi savoir que si la température dépasse 32 °C, la machine ne fonctionne plus car la température ambiante est plus haute que l'échangeur de chaleur qui doit lui fournir de la chaleur. La chaleur se transmet d'une surface chaude vers une surface froide, pas l'inverse.

Continuons à rêver de déshumidificateurs. Supposons qu'un fermier bricoleur en installe plusieurs dans un local qui doit être totalement fermé et isolé thermiquement pour conserver jour et nuit une température entre 25 et 30 °C. Ce local pourra éventuellement être chauffé jusque 25 °C au préalable afin que le déshumidificateur travaille à sa température optimum. Il ne faut certainement pas dépasser 30 °C sinon la pompe à chaleur ne fonctionne plus, puisque sa paroi chaude est plus froide que l'ambiance qui doit absorber sa chaleur. Pour 4.000 kg foin sec, il faut enlever 1.600 kg d'eau, supposons en 3 jours, nuit et jour, soit 500 kg eau par jour. Mais dans une ferme pas trop grande, on sèche 3 hectares à la fois. Comme les déshumidificateurs enlèvent 25 kg par jour, il en faudrait 20 par hectare et 60 pour 3 hectares. Le mien, TVA comprise et une seule pièce au détail coûtait 400 €. Hors TVA et avec un prix moindre pour une plus grande quantité, cela ne devrait plus coûter que 250 € pièce, soit 15.000 € pour les 60 appareils, alors que j'ai lu dans la presse agricole qu'un déshumidificateur pour séchoir à foin coûte au minimum 65.000 €, donc pour un petit modèle. Cherchez l'erreur.

Une chose dont les agriculteurs qui veulent s'équiper d'un déshumidificateur ne peuvent perdre de vue, est que les frais d'électricité augmentent très fort lorsque l'herbe est très humide. Nous pouvons le chiffrer :

Voici quelques taux d'humidité de l'herbe et la quantité d'eau qui y correspond quand on a chaque fois 1 kg de MS matière sèche, avec un prix de l'électricité de 4,15 €cent/kg foin si le préfané a un taux d'humidité de 40 %.

16 % d'humidité :       0,19 kg eau pour 1 kg MS        prix 1 ha/an

20                             0.25                                         151 €

30                             0,43                                         260

40                            0,66                                          400

50                            1                                               606

60                            1,5                                            909

70                            2,33                                          1.412

80                             4                                             2.424

90                              9                                            5.454

Si l'herbe n'a pratiquement pas été fanée, elle contient environ 80 % d'humidité et la sécher avec un déshumidificateur coûterait 2.424 € par hectare et par an.

Si le fermier récolte 30 ha de cette façon, cela lui coûterait 72.720 €. Une petite fortune.

Et si l'herbe est mouillée, on se rapproche des 5.454 € par hectare et par an.

Nous avions dit qu'une serre de 7 * 30 mètre peut extraire 512 kg d'eau par jour de beau temps. De son côté, un déshumidificateur avec pompe à chaleur enlève 25 kg d'eau par jour pour une puissance de 0,4 kW. Donc, pour enlever 512 kg d'eau en 24 heures, il aura besoin d'une puissance de 512 / 25 * 0,4 = 8 kW. Or, la ferme autrichienne avait un déshumidificateur d'environ 13 kW. Donc, 1,6 serre a la même performance qu'un déshumidificateur de 13 kW qu'on utilise dans une ferme de 28 hectares.

Avec la serre, l'herbe peut être mouillée : il suffit de  prolonger le séchage de quelques jours. L'énergie solaire est gratuite.  J'ai déjà vécu ce cas avec ma petite serre de 3 mètres sur 4 lorsqu'il avait plu sur l'herbe coupée sur la prairie, et cela avait très bien séché.

 La récolte sur la prairie est plus souple avec une serre qu'avec un déshumidificateur car celui-ci exige qu'on entrepose un préfané qui n'excède pas 40 % d'humidité, et donc de faner 2 jours, tandis qu'avec la serre, on peut déjà y mettre une partie de la récolte qui est restée sur la prairie beaucoup moins longtemps. On peut donc rentrer l'herbe dans la serre beaucoup plus tôt et elle est alors à l'abri de la pluie et sèchera dans la serre au lieu de sécher sur la prairie..Le temps de récolte peut donc être élargi et elle peut se faire de façon plus décontractée.

Le séchoir en serre est assez proche du séchoir en grange avec réchauffement de l'air par le soleil sous la charpente de la grange. Toutefois, la serre se réchauffe beaucoup plus vite lors une éclaircie car, dans une grange, le soleil doit d'abord réchauffer tout le toit qui est refroidi par l'eau s'évaporant à sa surface..