la place du power-to-gas dans le système énergétique futur
TRANSCRIPT
La place du Power-to-Gas dans le système énergétique futur
3ème Forum de la mobilité interrégionale
15/06/2015
Système permettant la conversion d’énergie électrique en énergie chimique sous forme gazeuse
Les gaz produits sont typiquement de l’hydrogène (H2) voire du méthane (CH4)
Ce système permet ainsi de relier le réseau électrique au réseau gazier
Qu’est-ce que le « Power-to-Gas » (PtG)?
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Forte pénétration de l’éolien et du photovoltaique => Fortes variabilités de la production => difficultés d’assurer l’adéquation avec la consommation
Pénétration des ENR variables sur le réseau électrique
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Solutions Remarques
Flexibiliser la demande (ex : chauffe-eau, gros électroménager, recharge véhicules électriques...)
Ajustement quelques heures
Imports / Exports Limité par le fait que les conditions météos /climatiques des pays voisins ne sont pas complétement décolérés
Stocker temporairement Quelques secondes à quelques jours (sauf PtG avec ré-électrification)
Limitation de production (Curtailement) Pertes de production d’ENR
Convertir vers d’autres vecteurs Valorise les surplus mais ne participa pas à combler les déficits de production (sauf ré-électrification)
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Excédents et déficits estimés dans le scénario de référence en 2050
Excédent résiduel annuel : 44,5 TWh
Déficit résiduel annuel: 23,8 TWh
Excédents résiduels = Prod ENRe variables + Nuc mini
+ ENR thermique mini – Demande – Pompage STEP
Source : E&E Consultant dans PtGADEME/GrDF/GRTgaz)
Pour quel besoin ?
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Stockage Stockage Stockage
Import/Export
Import/Export
MobilitéChaleurElectricité spécfique
Réseau
électriqu
e
Sources d’énergiesprimaires
Renouvelable Non-renouvelable
Réseau
de
gaz
Réseau
de ch
aleur
Chimie
Actuel
Distrib
utio
n p
rod
uits p
étroliers
Stockage
Import/Export
Pour quel besoin ?
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Stockage Stockage Stockage
Import/Export
Import/Export
MobilitéChaleurElectricité spécfique
Réseau
électriqu
e
Sources d’énergiesprimaires
Renouvelable Non-renouvelable
Réseau
de
gaz
Réseau
de ch
aleur
Chimie
Power-to-gas
Futur
Les possibilités du PtG :− Participer à la régulation du réseaux électrique− Valorisation d’électricité renouvelable
excédentaire pour • d’autres usages (Mobilité, Chimie...)• à un autre moment (capacité de stockage sur
réseau de gaz > 300 fois celle du réseau électrique en France)
• à un autre lieu (Utilisation du réseau de transport de gaz)
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Les briques technologiques
Limité à quelques %
Technologie Electrolyseur
Alcalin Mature
PEM Plus récent, petites et moyennes puissances
SOEC R&D
Technologie Méthanation
Catalytique Très similaire à méthanation du CO (Mature)
Biologique Démonstrateur industriel en cours
Source de CO2
Biogaz Utilisation direct du biogaz (typiquement mélange 50% CH4 + 50%CO2), ou utilisation du rejet du purificateur
Installations de combustion ou procédés industriels
Diversité de procédés existe, plus ou moins matures
Une 20aine de démonstrateurs en Europe
Ex : Audi Wertle :
− 6 Mwe,
− alimente 1500 voitures /an
Mise en œuvre
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Filière CH4 (Alcalin)
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Bilan énergétique 2030 – filière CH4 (Alcalin)
Si l’électrolyseur est de technologie PEM, on retrouve les mêmes flux mais avec un meilleur rendement de l’électrolyseur
Source : PtGADEME/GrDF/GRTgaz)
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Rendement de conversion
Le bas de la fourchette prend en compte uniquement en sortie l’énergie (PCS) du gaz de synthèse
Le haut de la fourchette prend en compte l’énergie du gaz + la chaleur valorisableSource : PtGADEME/GrDF/GRTgaz)
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Coûts de production et prix de valorisations
Aucun coût d’utilisation du réseau n’est pris en compte
Source : PtGADEME/GrDF/GRTgaz)
Quel développement possible?
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Etude 2030 2050
France Etude PtGADEME/GrDF/GRTgaz
1,4 Gwe3 TWh gaz
8-24 Gwe14-46 TWh gaz
France « Vers un mix électrique100% renouvelable en 2050 » (ADEME), version provisoire
- 17 Gwe (usage uniquement pour secteur électrique
France « Vision 2030-2050 » Ademe 23 TWh hydrogène
France négaWatt 2011 - 47 TWh méthane de synthèse
Allemagne « Germany in 2050 – a greenhouse gas-neutral country” - UBA
- 588 TWh gaz
Power-to-gas : un outil clé pour une transition énergétique ambitieuse
Nécessite une approche systémique, rend des services dans différents secteurs énergétiques :
− Régulation système électrique
− Pénétration des ENR dans le secteur du transport
− Décorrélation temporelle et spatiale
− Valorisation d’infrastructures existantes (réseau et stockage de gaz naturel)
Conclusion
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Rapport récent sur PtG en France
− Commandité et piloté par ADEME, GRTgaz and GrDF
− Réalisé par E&E Consultant, Solagro, Hespul
http://www.ademe.fr/etude-portant-lhydrogene-methanation-comme-procede-
valorisation-lelectricite-excedentaire
