La transition énergétique sera sans aucun doute le plus grand défi du siècle. Sur le blog de SirEnergies, nous avons pour habitude de vous présenter les différentes innovations technologiques qui vont jouer un rôle prépondérant dans cette entreprise.
Aujourd’hui nous allons aborder ce qu’on appelle le Power-to-Gas. Il s’agit de l’une des trois façons de produire du gaz vert renouvelable. L’un des principaux freins à l'utilisation des énergies renouvelables telles que les éoliennes est l’intermittence de production.
Le Power-to-Gas permet d’utiliser les excédents de production électrique lorsque le réseau n’en a pas forcément besoin pour produire du gaz. C’est une façon d’utiliser la surproduction des actifs de productions renouvelables.
Nous allons vous présenter dans cet article les principes, la maturité ainsi que les usages de cette technologie.
Le Power-to-Gas, comment ça marche ?
Le mode de fonctionnement
Le réseau électrique pour fonctionner nécessite un équilibre parfait entre production et consommation d'électricité. Les éoliennes et les panneaux solaires produisent lorsqu’il y a du vent ou du soleil, il arrive donc que ce moment ne soit pas forcément propice.
L’idée sous-jacente au power-to-gas est de faire de ce problème opérationnel un atout pour la transition énergétique.
Il s’agit donc d’utiliser de l'électricité décarbonée afin de produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Cet hydrogène peut ensuite être utilisé pour produire de l'électricité, ou peut être stocké pour un usage ultérieur. L’hydrogène peut également être mélangé à d’autres gaz afin de produire du gaz “vert” (car issu d’une énergie non émettrice de CO2).
Quel est l'intérêt du Power-to-Gas ?
Les principaux avantages du power-to-gas sont les suivants :
- Cette technologie permet d’utiliser les surplus de production d'électricité renouvelable. Elle permet ensuite plusieurs usages différents selon les besoins et la topologie du réseau à cet endroit. En effet, s’il existe un tissu industriel dans les environs il peut-être intéressant de stocker puis de transporter l’hydrogène jusqu’au site industriel. Si cela n’est pas possible, il est également intéressant de transformer l’hydrogène produit en méthane, puis de l’injecter directement dans le réseau de gaz naturel exploité par GRDF.
- Cette technologie va permettre le développement à grande échelle d’une véritable industrie de l’hydrogène. En effet le H2 est un élément crucial de ce système. Nous savons que c’est l’une des innovations les plus prometteuses aujourd’hui mais elle souffre encore d’une certaine frilosité de la part des investisseurs privés comme publics.
- Elle permet une synergie entre les différentes sources d’énergie renouvelables et tout cela dans un cercle vertueux pour l’environnement. On voit donc apparaître une synergie entre les technologies éoliennes et solaires avec l’hydrogène. Mais ces dispositifs peuvent aussi offrir un couplage d‘installations de méthanisation et de méthanation.
- Le fait de développer une industrie du gaz française pourrait permettre de réduire la dépendance énergétique de la France. En cette période d’instabilité sur l’approvisionnement de gaz venant de l’étranger et principalement de Russie.
L'hydrogène, vecteur énergétique d'avenir
Nous l’avons précisé plus tôt, l’hydrogène est la pierre angulaire de ce système. Cette énergie apparaît comme le vecteur, le moyen de transporter de l’énergie propre. L'électricité produite peut être utilisée dans un procédé d'électrolyse de l’eau afin de produire de l’hydrogène.
L’hydrogène en question peut-être stocké puis utilisé plus tard sous sa forme gazeuse ou utilisée pour produire de l'électricité grâce à une pile à hydrogène.
C’est pour ces raisons que l’hydrogène est perçu comme étant une solution d’avenir. Il est cependant nécessaire de voir émerger un véritable tissu industriel de l’hydrogène en France. Il existe plusieurs initiatives que nous allons voir par la suite.
Quelles sont les limites du procédé ?
Une des limites de l'électrolyse de l’hydrogène est le coût de l’installation. Il s’agit d’un investissement industriel qui comporte un certain nombre de risques et de coûts inhérents à ce genre de projet.
La difficulté de stockage est également une des limites de cette énergie. Son transport et sa distribution peuvent également poser des questions de sécurité. L’hydrogène restant une substance inflammable.
Ce procédé soulève également quelques critiques concernant sa consommation d'électricité, qui n’est pas entièrement renouvelable. Parfois il est nécessaire de compenser ce manque d'électricité par le réseau et donc parfois par des centrales thermiques.
Le Power-to-Gas : Les projets en France et quelques chiffres clés
Le projet GRHYD
Le projet GRHYD est l’acronyme de Gestion des Réseaux par l’injection d’Hydrogène pour Décarboner les énergies. Il s’agit du premier projet d’envergure dans le développement de l’hydrogène en France. Il a été lancé en 2014 et est actuellement géré par ENGIE.
Il bénéficie également du soutien de l’ADEME. Le lieu de ce projet se situe dans la Communauté urbaine de Dunkerque.
Il s’agit d’un projet d’injection de carburant Hythane à des fins de mobilité et ainsi que d’hydrogène pour chauffer les habitations avoisinant Dunkerque.
Le projet Jupiter 1000
Le projet Jupiter 1000 est également l’un des plus aboutis en France. Situé à Fos sur Mer, ce projet utilise l'électricité en surplus pour la convertir en hydrogène par deux électrolyseurs mais également en méthane de synthèse à l’aide d'un réacteur de méthanation.
Il est doté également d’une structure de capture de CO2 à partir de fumées industrielles voisines, ce qui renforce son aspect durable. Il est situé proche de point important du réseau de RTE et GRTGaz/Terega.
Quid des pays voisins ?
Aujourd’hui, il existe plus de 70 projets recensés en Europe dont plusieurs démonstrateurs industriels. Il existe par exemple des démonstrateurs en Hongrie, en Hollande ou encore en Pologne.
Le Power-to-gas n’a pas encore atteint le stade de maturité industrielle dans aucun pays en Europe ni dans le monde.
Mais le pays le plus avancé parmi nos voisins européens dans le domaine reste l’Allemagne avec de nombreux projets de grande envergure. On peut à ce titre évoquer le projet Energiepark Mainz, d’une puissance de plus de 6 MW ou encore le projet WindGas Falkenhagen qui exploite 2 MW et est actif depuis 2013.
Le Power-to-Gas a-t-il un avenir en France ?
Cette technologie est amenée à se développer grâce à la forte électrification des usages. Il est certain que la transition énergétique et l’objectif de neutralité carbone nécessitent de passer à l’échelle supérieure sur ce genre de technologie dans leurs grandes majorités maîtrisées.
Il est également essentiel de voir les pouvoirs publics soutenir ce genre d'initiative à l’image de la transformation d’une ancienne centrale charbon à l'arrêt par le groupe GazelEnergie en France.
Les subventions publiques sont essentielles afin de stimuler l’investissement privé dans ce genre de cas. La réindustrialisation du site qu’entreprend GazelEnergie est l’exemple qu’il s’agit d’investissement de long terme.
