L’engagement pour l’avenir porte ses fruits: 60% de gaz en plus grâce au Power-to-Gas

La technologie Power-to-Gas peut-elle augmenter significativement la production de gaz renouvelable à partir de biogaz brut? C’est ce qu’Energie 360° et l’Institut Paul Scherrer ont prouvé le 5 avril 2017. Les premiers résultats d’un test se déroulant sur 1000 heures ont été présentés à nos clients lors d’un événement auquel participèrent également des personnalités du monde politique, économique et de la recherche.

Power-to-Gas

Peter Jansohn, directeur du laboratoire de recherche sur les processus thermiques au PSI (à gauche) et Peter Dietiker, responsable de la division énergies renouvelables chez Energie 360° (à droite) devant l’installation expérimentale du Power-to-Gas de Werdhölzli.

C’est un fait: la production de biogaz existante peut s’accroître de 60% grâce à la nouvelle technologie Power-to-Gas. L’objectif est de mélanger une plus grande part de gaz renouvelable au gaz naturel, de stocker l’excédent d’électricité d’origine renouvelable et de réduire les émissions de CO2.

Ce procédé renferme un grand potentiel; la conversion d’électricité en gaz (Power-to-Gas) appartient aux idées les plus prometteuses du secteur de l’énergie. Elle fournit non seulement un moyen très recherché pour stocker l’électricité renouvelable, mais elle peut en même temps augmenter la production des installations de biogaz, et faire du CO2 une source d’énergie utilisable. Avec le Power-to-Gas, il est possible d’extraire une plus grande quantité de gaz renouvelable du gaz brut produit par les stations d’épuration et de méthanisation.

Décisif pour l’avenir énergétique

Mais quelle est la pertinence de tout cela? En Suisse, nous avons besoin de possibilités supplémentaire pour stocker l’énergie. En effet, l’approvisionnement doit subir une transformation; il s’agit de promouvoir les énergies renouvelables, de relayer les centrales nucléaires et d’augmenter l’efficacité énergétique. Pour ce faire, il est indispensable de pouvoir mieux stocker l’électricité. Mais sans gaz supplémentaire et sans une extension du réseau, il ne sera pas possible de transformer l’approvisionnement. Le gaz naturel / biogaz représente plus de 13% de la consommation finale d’énergie. Ce faisant, il en est la troisième source la plus importante du pays, dont les trois quarts de la population sont raccordés aux quelque 20 000 kilomètres des réseaux gaziers. L’industrie suisse du gaz veut donc augmenter à 30% la part de gaz renouvelable dans le marché du chauffage d’ici 2030.

Peter Dietiker, responsable des énergies renouvelables chez Energie 360°, en est convaincu: «Les résultats de la recherche menée sur le Power-to-Gas montrent que nous sommes sur la voie d’un avenir énergétique plein de bon sens. Nous sommes heureux de pouvoir contribuer à atteindre les objectifs suisses en matière de gaz avec les résultats de l’essai pilote. L’extraction de gaz renouvelable à partir d’électricité excédentaire est rentable à moyen terme, une utilisation industrielle étant à portée de la main.»

Ce qui est unique

Le cœur de la technologie Power-to-Gas et son plus récent développement consistent en ce que l’on appelle un réacteur à lit fluidisé. Celui-ci contient un catalyseur en nickel qui réagit avec l’hydrogène et le CO2, de sorte qu’ils se lient pour former du méthane. Ce que le système expérimental d’Energie 360° et de l’institut Paul Scherrer (PSI) apporte de révolutionnaire, c’est que le dioxyde de carbone (CO2), au lieu d’être séparé, est converti directement en méthane par addition d’hydrogène d’origine renouvelable. Ce processus est appelé méthanisation directe. L’utilisation du CO2 dissout dans le biogaz est un procédé unique, tout comme le test de 1000 heures mené pour la première fois en Suisse en conditions réelles. Le méthane renouvelable produit à cette occasion est injecté par Energie 360° dans le réseau gazier de la ville de Zurich. Peter Jansohn, directeur du laboratoire des processus thermiques au PSI, souligne: «Pour notre technologie de méthanisation développée au PSI, ce projet pilote impliquant du biogaz brut est une étape décisive pour confirmer les résultats de nos recherches, qui démontrent l’adéquation de la technologie à une utilisation quotidienne et font progresser le transfert de cette technologie dans divers domaines d’application.»

Les résultats de la recherche et les avantages du Power-to-Gas

  • Contribution et potentiel pour atteindre les objectifs suisses en matière de gaz: si les stations d’épuration et de méthanisation qui existent en Suisse à l’heure actuelle et qui produisent déjà du biogaz sont équipées de la technologie Power-to-Gas, l’injection de biogaz à l’échelle du pays pourra se voir multipliée par cinq, pour passer de 308 gigawattheures aujourd’hui à 1440 gigawattheures.
  • Augmentation de la production: avec la technologie Power-to-Gas, il est possible de produire 60% de gaz renouvelable supplémentaire dans les installations de biogaz existantes. Une utilisation de presque 100% du gaz brut est ainsi permise. Bien que le biogaz brut initial contienne déjà une part importante de méthane, il recèle également jusqu’à 40% de dioxyde de carbone (CO2). En utilisant celui-ci, la technologie Power-to-Gas contribue donc à réduire les émissions de CO2 nuisibles au climat.
  • Stockage intermédiaire de l’énergie dans des réservoirs de gaz: la méthanisation directe du biogaz brut répond également au problème de la production d’électricité excédentaire à partir de sources d’énergie renouvelable: en convertissant l’électricité en gaz supplémentaire, il est possible de stocker l’énergie dans le système des conduites de gaz pour l’utiliser en cas de besoin.

Energie 360° se réjouit des résultats prometteurs de la recherche. L’infrastructure gazière et l’expérience dont dispose Energie 360° alliées à la performance scientifique du PSI apportent une contribution précieuse à l’avenir énergétique.

Comment fonctionne la méthanisation directe?

Le biogaz brut produit par la fermentation de biodéchets et de boues d’épuration dans la station d’épuration et de méthanisation de Werdhölzli, à Zurich, se compose de méthane et de CO2.

Au cours de la méthanisation directe se produisant dans l’installation pilote, le CO2 est converti en méthane par l’addition d’hydrogène. L’hydrogène additionnel nécessaire est fabriqué au moyen de courant d’origine renouvelable. Un réacteur à lit fluidisé nouvellement développé fait réagir l’hydrogène et les particules de CO2 à l’aide d’un catalyseur au nickel, de sorte qu’ils forment du méthane en se liant. En fin de compte, il est possible d’utiliser non seulement le méthane présent dans le biogaz brut, mais également celui formé à partir du CO2 et de l’hydrogène d’origine renouvelable. Le résultat: la même quantité de biomasse donne encore plus de biogaz, et le CO2 est incorporé dans un nouveau cycle énergétique.

Voir le schéma illustrant la méthanisation directe

En savoir plus sur l’installation expérimentale

Lire l’article spécialisé de l’OFEN

 

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