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Stockage de gaz renouvelable : la recherche s'intéresse aux cavités salines

Un programme de recherche piloté par le BRGM étudie la possibilité de stocker les excédents d'électricité sous forme de gaz dans des cavités salines souterraines. Ce gaz vert pourrait accompagner la montée en puissance des énergies renouvelables.

Energie  |    |  Mickaël CharpentierActu-Environnement.com

Le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) porte depuis janvier dernier un projet de recherche sur le stockage d'énergie par le méthane. Nommé Fluidstory, ce projet s'inscrit dans un contexte de montée en puissance des énergies renouvelables. Avec les surplus d'électricité produite aux périodes de pointe, le stockage s'impose comme une voie d'avenir. Ainsi, des acteurs comme Négawatt ou l'Ademe proposent depuis plusieurs années de jouer sur la complémentarité des réseaux électriques et gaziers, le gaz pouvant être reconverti en électricité, lorsque la demande électrique l'impose.

Plusieurs méthodes se côtoient pour produire ce "gaz vert" : la méthanisation, l'incorporation d'hydrogène produit à partir d'électricité renouvelable ou encore la méthanation. C'est ce dernier procédé qui focalise l'attention du projet Fluidstory. Le principe retenu est celui de l'électrolyse-méthanation-oxycombustion (EMO). Ce concept doit fonctionner en boucle fermée avec le méthane utilisé comme vecteur énergétique.

Un procédé en cycle fermé

Le principe EMO repose sur trois réactions chimiques successives. La première consiste à utiliser le surplus d'électricité pour produire du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2) par électrolyse de l'eau (H2O). Puis intervient la méthanation : le méthane (CH4) se forme par réaction entre le H2 et du dioxyde de carbone (CO2). D'abord stocké, le méthane peut ensuite être mis en contact avec le O2 issu de l'électrolyse : intervient alors une réaction d'oxycombustion. Réalisée dans une turbine à gaz, cette réaction permet de générer de l'électricité au moment jugé opportun, en produisant du CO2 quasiment pur. "L'avantage du concept EMO est de tourner en cycle fermé : le CO2 produit par l'oxycombustion est réutilisé pour la réaction de méthanation", déclare le professeur Behrooz Bazargan-Sabet, coordinateur du projet.

Schéma du concept de l'électrolyse-méthanation-oxycombustion (EMO) © Mines-Paristech
 

Le système volt gaz volt (VGV) qui vise à exploiter le réseau gazier existant est déjà expérimenté à Stuttgart, en Allemagne, sur une unité de pilote de 250 kW. Pour le projet Fluidstory, l'objectif est d'étudier la faisabilité du "stockage temporaire, massif et réversible d'une grande quantité de fluides (O2, CO2, CH4)", précise le BGRM. Or "le sel est un milieu à très faible perméabilité permettant une remarquable étanchéité des cavités". D'où la volonté de recourir à des cavités salines souterraines comme solution de stockage transitoire pour chacun des vecteurs énergétiques.

Déterminer les conditions de rentabilité

L'intérêt scientifique du projet de recherche réside dans l'étude du "comportement thermodynamique et thermomécanique des cavités et l'équilibre géochimique entre les fluides et la saumure résiduelle", selon M. Behrooz Bazargan-Sabet. Comme première étape du projet, le BRGM a lancé un "inventaire méthodique des formations salifères ayant le potentiel d'accueillir les cavités". Le travail de cartographie est en cours. A ce stade, des formations géologiques de profondeurs diverses ont été relevées en "Lorraine, Alsace, Bourgogne-Franche-Comté, Provence-Alpes-Côte d'Azur et Aquitaine", énumère le coordinateur du projet. Des cavités artificielles y existent parfois déjà du fait de leur exploitation passée pour l'industrie chimique ou pour le stockage d'hydrocarbures.

Au-delà de l'aspect technique, le projet vise aussi à déterminer les conditions de "rentabilité énergétique et économique du concept EMO" à l'horizon 2030-2050, poursuit M. Bazargan-Sabet. Rendement énergétique, choix de la technologie, volume et profondeur des cavités salines : autant de "questions ouvertes et interdépendantes" qui influeront sur le coût final d'une installation adoptant le concept EMO.

Co-financé par l'Agence nationale de la recherche (ANR) et un consortium piloté par le BRGM pour un budget total de 2,1 millions d'euros, ce projet est labellisé par deux pôles de compétitivité Avenia et S2E2. Il s'étendra sur quatre années.

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