Intervention de Simon Metivier au 3ieme Forum des mobilités EIGSI La Rochelle 15 juin 2016

1. La place du Power-to-Gas dans le
système énergétique futur
3ème Forum de la mobilité
interrégionale
15/06/2015

2.  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)?
2

3.  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
3
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)

4. 4
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 PtG
ADEME/GrDF/GRTgaz)

5. Pour quel besoin ?
5
Stockage Stockage Stockage
Import
/Export
Import
/Export
MobilitéChaleur
Electricité
spécfique
RéseauélectriqueSources d’énergies
primaires
Renouvelable Non-renouvelable
Réseaudegaz
Réseaudechaleur
Chimie
Actuel
Distributionproduitspétroliers
Stockage
Import
/Export

6. Pour quel besoin ?
6
Stockage Stockage Stockage
Import
/Export
Import
/Export
MobilitéChaleur
Electricité
spécfique
RéseauélectriqueSources d’énergies
primaires
Renouvelable Non-renouvelable
Réseaudegaz
Réseaudechaleur
Chimie
Power-to-gas
Futur

7.  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)
7

8. 8
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

9.  Une 20aine de démonstrateurs en Europe
 Ex : Audi Wertle :
− 6 Mwe,
− alimente 1500 voitures /an
Mise en œuvre
9

10.  Filière CH4 (Alcalin)
10
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 : PtG
ADEME/GrDF/GRT
gaz)

11. 11
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 valorisable
Source : PtG
ADEME/GrDF/GRT
gaz)

12. 12
Coûts de production et prix de valorisations
Aucun coût d’utilisation du réseau n’est pris en compte
Source : PtG
ADEME/GrDF/GRT
gaz)

13. Quel développement possible?
13
Etude 2030 2050
France Etude PtG
ADEME/GrDF/GRTgaz
1,4 Gwe
3 TWh gaz
8-24 Gwe
14-46 TWh gaz
France « Vers un mix électrique
100% 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

14.  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
14

15. 15
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

16. 16
Pour toutes informations complémentaires...
Simon.metivier@ee-consultant.fr