Power to Gas : une solution pour valoriser les surplus d`électricité

Power to Gas : une solution pour valoriser les surplus d’électricité
renouvelable et recycler le CO2
En transformant de l’électricité non consommée en un gaz neutre en carbone, la technologie
Power to Gas constitue une solution de stockage de l’énergie, indispensable pour réussir la
transition énergétique. Cette innovation permet de valoriser les surplus d’électricité d’origine
renouvelable tout en recyclant du CO2 et de substituer du gaz renouvelable au gaz fossile.
Convaincu des atouts de cette technologie, GRTgaz pilote, à Fos sur Mer, le projet de
construction du premier démonstrateur Power to Gas avec injection dans les réseaux de
transport de gaz en France.
Le développement massif des sources d’énergies renouvelables intermittentes annonce des
difficultés importantes de gestion des surplus de production sur le réseau électrique. La
technologie Power-to-Gas apporte une solution en transformant l’électricité solaire et
éolienne en un gaz de synthèse neutre en carbone.
Le Power to Gas consiste à transformer de l’électricité en gaz. Plus précisément, l’électricité est
utilisée pour transformer de l’eau en hydrogène par électrolyse. L’hydrogène peut ensuite être
combiné à du dioxyde de carbone (CO2) pour obtenir du méthane de synthèse, par méthanation ;
cette opération est d’autant plus intéressante qu’elle permet le captage et le recyclage de
CO2. L’hydrogène ou le méthane de synthèse ainsi générés, neutres en carbone (car leur
combustion sera émettrice de la même quantité de CO2 que celle recyclée pour les produire),
peuvent ensuite être injectés sur le réseau de transport de gaz.
Le Power to Gas contribue à la transition des systèmes énergétiques en répondant à des enjeux
majeur pour le système énergétique :
 Apporter une solution de stockage massif de l’électricité et valoriser les surplus
d’électricité issus de la production d’énergies renouvelables intermittentes, en
mettant le réseau de gaz et toute sa souplesse au service du réseau électrique
 Faciliter l’intégration, le stockage et le développement des énergies renouvelables
électriques et gazières
 Produire localement du gaz renouvelable plutôt que d’importer du gaz fossile
 Contribuer à la bonne tenue des réseaux électriques et à la gestion des congestions
 Capter et valoriser du CO2 via une étape de méthanation
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Le projet JUPITER 1000 piloté par GRTgaz à Fos sur Mer a pour ambition de développer
cette innovation à l'échelle industrielle en installant un démonstrateur unique et novateur :
 La première expérience en France à l’échelle du MW soit une production équivalente à
la consommation annuelle d’environ 200 familles
 Le premier projet d’injection dans le réseau de transport de gaz naturel
 Le premier projet qui valorise du CO2 issu de fumées industrielles
 Le premier projet qui combine deux technologies d’électrolyse
 La mise en œuvre de technologies nouvelles de captage et de méthanation
Ce projet poursuit plusieurs objectifs :
 démontrer la faisabilité technique d’une installation complète
 envisager de nouvelles synergies entre les réseaux électrique et gazier
 évaluer les services rendus aux réseaux électriques et à la collectivité
 explorer les aspects économiques et réglementaires de la technologie en vue de
son déploiement
Les perspectives du Power to Gas sont reconnues et multiples. À l’horizon 2050, le volume des
surplus électriques (part de la production électrique non absorbable par la consommation
intérieure), pourrait être compris entre 44 à 91 TWh/an : 21 à 72 TWh seraient valorisables à
cet horizon via le Power-to-Gas, qui semble aujourd’hui être la technologie la plus adaptée aux
stockages de longue durée. Substituer ce gaz de synthèse au gaz naturel fossile pourrait
ainsi permettre, en 2050, l’économie d’au moins 3,5 millions de tonnes de CO2 par an
(dans l’hypothèse d’absorption de 25TWh de surplus électrique).
Le Power to Gas est à l’aube de créer une réelle filière industrielle d’excellence en France,
impliquant les acteurs des systèmes électriques et gaz (énergéticiens, opérateurs de réseaux,
producteurs de renouvelables, acteurs de la mobilité GNV …), de l’hydrogène (constructeurs
d’équipements, consommateurs industriels, acteurs de la mobilité hydrogène …) et les acteurs
institutionnels (ministères, régulateurs, pôles de compétitivité, Régions, …).
Les partenaires de la Solution Climat :
Le projet est piloté par GRTgaz et les partenaires suivants concourent à sa réalisation :
 ...Mc Phy : production d’hydrogène
 ...Atmostat : méthanation
 ...Leroux & Lotz : captage de CO2
 ...Grand Port Maritime de Marseille : aménagements et canalisation de CO2
 ...CEA : R&D, en particulier sur la méthanation
 ...CNR : approvisionnement en électricité renouvelable
 ...TIGF et GRTgaz : raccordement aux réseaux de gaz
Date de lancement de la Solution :
Le projet Jupiter 1000, premier démonstrateur Power to Gas en France, a été initié fin 2013, il va
rentrer en phase opérationnelle début 2016 pour une mise en service prévue en 2018.
Quelques points de vigilance :
L’équilibre économique de la solution reste à atteindre ; l’un des objectifs du projet Jupiter 1000
est d’identifier les solutions qui pourront le permettre. Il est nécessaire de réduire les coûts
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d’investissement associés, mais également de valoriser les divers apports de la solution
(valorisation de l’aspect « renouvelable » du gaz de synthèse produit, des services rendus au
réseau électrique, des investissements évités sur les lignes électriques …)
Chiffres clés, performances, impacts et résultats de la solution :
Environnementaux
 Stocker entre 21 à 72 TWh d’électricité à l’horizon 2050 (en fonction des besoins des
ENR implantés) (soit 6 à 24% de la consommation nationale d’électricité)
 Produire ainsi entre 14 à 46 TWhPCS de gaz de synthèse renouvelable
 La production de 15TWh de gaz de synthèse par valorisation des surplus de production
électrique permettrait d’éviter l’émission de 3,5 millions de tonnes de CO2 par an (en
2050).
Sociaux/sociétaux
 Le projet Jupiter 1000 devrait permettre à terme de développer la filière et de créer 300
emplois locaux.
 Construire plusieurs centaines d’installations de Power to Gas en France permettra de créer
des emplois durables dans les territoires.
Économiques
 Les territoires produisent du gaz renouvelable au lieu de l’importer, ce qui est positif pour
la balance commerciale. Cette substitution du gaz importé par du gaz local pourrait se faire
à hauteur de 14 à 50 TWh, en fonction du déploiement des sources renouvelables
électriques intermittentes (éolien et solaire).
Techniques
 Développer des filières d’excellence en France, encore embryonnaire : construction
d’électrolyseurs afin de produire massivement de l’hydrogène.
 En 2050, la capacité installée pourrait atteindre de 7 700 à 24 000 MWe.
Temporalité des résultats :
 Le projet Jupiter 1000 à Fos-sur-Mer doit permettre de créer les conditions pour le
déploiement du Power to Gas en 2030 (industrialisation, contexte légal, tarifaire et fiscal
à créer …)
 Les premiers besoins massifs sont annoncés pour 2030 : 1 200 à 1 400 MWe de capacité
de Power-to-Gas installée en 2030, pouvant valoriser entre 2,5 et 3 TWh d’électricité et
produire entre 1,8 et 2 TWh de gaz de synthèse
 Déploiement complet à un horizon 2050
Bénéfices apportés par la solution au-delà de l’empreinte écologique :
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Développement des territoires
Création d’emplois
En savoir plus :
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Film pédagogique sur le Power to Gas
Étude réalisée en octobre 2014 par l’ADEME, GRTgaz et GRDF, sur l’hydrogène et la
méthanation comme procédé de valorisation de l’électricité excédentaire
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