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Hydrogène : du concept de sector coupling aux projets concrets

Technologie reliant l'écosystème gaz à celui de l'électricité, le power-to-gas est promis à un bel avenir, selon Anthony Mazzenga, directeur gaz renouvelables chez GRTgaz. Retour sur les projets en cours.

Publié le 27/05/2020
Actu-Environnement Le Mensuel N°-401
Cet article a été publié dans le hors-série d'Actu-Environnement Le Mensuel
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L'hydrogène produit à partir d'électricité renouvelable ou décarbonée, ou power-to-gas, peut, à plusieurs titres, jouer un rôle-clé dans la réalisation de la transition énergétique. Il peut en effet alimenter une variété d'usages (mobilité, chaleur, matière première…) ou être stocké et reconverti en électricité via des piles à combustibles. Enfin, cet hydrogène peut être valorisé grâce aux infrastructures de gaz, en premier lieu en mélange avec le gaz naturel et le biométhane. D'autres voies d'intégration sont possibles grâce à la méthanation, c'est-à-dire la combinaison de l'hydrogène avec du CO2, pour produire du méthane de synthèse, ou par le déploiement d'infrastructures 100 % hydrogène, notamment par conversion d'ouvrages gaziers existants. Les opérateurs d'infrastructures gazières ont publié, en juin 2019, un rapport sur les « Conditions techniques et économiques d'injection d'hydrogène dans les réseaux de gaz naturel », qui confirme la possibilité d'intégrer des quantités massives d'hydrogène dans les infrastructures de gaz pour des coûts d'adaptation limités.

Dans certaines configurations, le power-to-gas pourra rendre de nombreux services au système électrique qui devra faire face au défi de l'intégration de parcs à profils de production variables. Le power-to-gas est en effet la seule technologie disponible pour absorber des excédents massifs et saisonniers de production d'électricité. Elle peut aussi permettre de résoudre les congestions locales des réseaux de distribution ou de transport d'électricité. On parle ainsi de « sector coupling », c'est-à-dire le rapprochement des secteurs électriques et gaziers déjà initié avec le gas-to-power, et bientôt amplifié avec le power-to-gas. À la clé, le sector coupling permettra de maximiser le développement des énergies renouvelables tout en réduisant les coûts d'investissements nécessaires dans les infrastructures d'électricité.

Du concept à la réalité : le foisonnement des démonstrateurs power-to-gas

Le nombre de projets power-to-gas et la diversité des acteurs impliqués dans ces projets témoignent de l'intérêt du sujet à travers l'Europe. Gas in Focus, l'observatoire du gaz de GRTgaz et de Sia Partners, fait ainsi état, en 2019, de 47 projets de démonstrateurs et de plus de 150 projets de recherche en lien avec la filière hydrogène dans les différents pays européens. La France n'est pas en reste, avec des démonstrateurs en cours et à venir.

Le projet GRHYD est le premier démonstrateur power-to-gas en France avec une injection d'hydrogène jusqu'à 20 % sur le réseau de distribution. Le projet est mené par Engie Lab Crigen et regroupe onze partenaires, dont GRDF, qui teste l'injection d'hydrogène dans le gaz naturel sur un îlot de distribution de gaz naturel d'un quartier neuf de Cappelle-la-Grande, à proximité de Dunkerque, depuis 2018.

Avec le projet Jupiter 1000, GRTgaz et ses huit partenaires déploient le premier pilote de power-to-gas de taille industrielle avec 1 MWe de capacité d'électrolyse PEM (membrane) et alcaline. Le démonstrateur comprend également une unité de captage de CO2 sur les cheminées d'un industriel voisin et une unité de méthanation catalytique pour convertir l'hydrogène produit et le CO2 ainsi recyclé en méthane de synthèse. L'injection du mélange hydrogène-méthane de synthèse avec le gaz naturel démarrera en 2020, pour une durée de trois ans. Elle permettra de tester, en situation réelle, les effets de ce mélange sur la canalisation de transport existante et sur les deux clients industriels desservis sur le port de Fos-sur-Mer.

Les projets Méthycentre et Hycaunais sont pilotés par Storengy et visent à coupler biométhane et power-to-gas grâce à, respectivement, une méthanation catalytique et une biologique. Les projets testeront les interactions innovantes entre les différentes briques, comme l'épuration du biogaz, l'électrolyse et la méthanation. Le couplage méthanisation et méthanation permet, notamment, de presque doubler le rendement carbone du biogaz issu de la méthanisation et de s'affranchir d'un captage de CO2 pour le processus de méthanation. Ces projets sont actuellement en développement et entreront en phase opérationnelle en 2021.

Enfin, le projet H2V59, porté par la société H2V Industry, est la première installation industrielle de power-to-gas en cours de développement en France. Située à Loon-Plage sur le port de Dunkerque, l'installation comportera une première tranche d'électrolyseurs de 100 MW de capacité raccordée au réseau RTE, et produira de l'hydrogène valorisé en injection dans le réseau de GRTgaz. Le projet représente 250 millions d'euros d'investissement. Actuellement en cours d'autorisation administrative, la mise en service est prévue en 2022-2023.

D'autres projets sont en phase d'émergence comme Hygreen, piloté par l'intercommunalité Durance Luberon Verdon Agglomération. Tous ces projets ne manqueront pas de participer à l'appel à manifestation d'intérêt « Projets innovants d'envergure européenne ou nationale » lancé début 2020 par le Gouvernement, preuve que la France est bien décidée à construire une filière industrielle nationale autour du power-to-gas.

Le power-to-gas s'inscrit dans une dynamique hydrogène plus large

L'hydrogène ne se limite pas au power-to-gas pour l'industrie du gaz. En effet, d'autres sources sont amenées à se développer à l'avenir, que ce soit la valorisation de l'hydrogène coproduit dans l'industrie ou celui issu de la pyrogazéification de déchets ou de biomasse. Enfin, le gaz lui-même pourrait être transformé en hydrogène bas-carbone par le développement de la capture et du stockage de CO2 sur les unités de reformage. La pyrolyse du méthane est également prometteuse car elle permet de produire, à partir de gaz naturel, de l'hydrogène et du carbone solide, valorisables dans l'industrie ou plus facilement stockables que le CO2. Autant de sujets sur lesquels la filière gaz se mobilise pour contribuer à la neutralité carbone en 2050.

Avis d'expert proposé par Anthony Mazzenga, directeur gaz renouvelables GRTgaz

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4 Commentaires

Quid

Le 27/05/2020 à 15h23

Monsieur Anthony MazzengaIl pourrait-il indiquer le pourcentage d'énergie fatale entre l'énergie électrique du producteur au départ de l'éolienne et l'énergie à l'arrivée chez le consommateur sous forme de flamme ?
Cordialement
MERCI

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EnerKa Conseil

Le 28/05/2020 à 9h05

Il ne faut pas oublier le potentiel très important de réduction de CO2 de l'industrie métallurgique grâce à l'hydrogène.

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Daniel

Le 28/05/2020 à 16h02

Superbe idée ! On pourrait à partir du gaz de méthanisation, faire de l'électricité puis utiliser cette électricité pour électrolyser ... puis produire du gaz ... de l'électricité ...
Arrêtons de palabrer pour ne rien dire, et des faits svp, des chiffres, Quid a raison.

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Quid

Le 28/05/2020 à 16h04

Oui, mais en quoi cela concerne l'énergie fatale ?

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