== Schema.org specification ==
Le Power To Gas, une technologie nécessaire
Découvrez le Power To Gas, technologie qui transforme l’électricité excédentaire en gaz, permettant ainsi de stocker efficacement les énergies renouvelables.
Avec la montée en puissance des énergies renouvelables dans les réseaux de distribution, la question de leur intermittence et de leur stockage devient un enjeu majeur. Pour exploiter pleinement ces sources d’énergie tout en garantissant la stabilité du réseau, des solutions de stockage à long terme sont indispensables. Le Power-to-Gas apparaît comme une réponse clé à cette problématique. Il permet de convertir l’électricité d’origine renouvelable ou nucléaire en gaz, facilitant ainsi son stockage, son transport et son utilisation à différentes fins. Elle offre ainsi une alternative efficace pour valoriser les surplus d’énergie et renforcer l’indépendance énergétique. En parallèle, la méthanisation agricole joue également un rôle essentiel en transformant les déchets organiques en biogaz, qui peut être injecté dans le réseau de gaz naturel ou utilisé pour produire de l’électricité. Combiné au Power-to-Gas, ce procédé contribue à l’essor d’un mix énergétique plus durable et plus flexible. Dans un contexte où la transition énergétique s’accélère, ce processus s’impose comme une solution incontournable pour atteindre les objectifs fixés à l’horizon 2030-2050. Ici, on vous décrypte une innovation qui pourrait bien façonner l’avenir du secteur de l’énergie !
Le Power-to-Gas à la loupe
Pour mieux comprendre ce qu’est le Power-to-Gas, il est préférable d’examiner en premier lieu le Power to Hydrogen (H2).
Power to Hydrogen (H2)
Ce procédé consiste à utiliser de l’électricité décarbonée (nucléaire et renouvelable) en vue de produire, par électrolyse de l’eau, de l’hydrogène (H2). L’hydrogène produit est récupéré et peut être utilisé directement pour différents usages : Usage industriel : il est directement utilisé dans les procédés de certaines industries. Mobilité hydrogène : il alimente des véhicules via une station-service équipée de piles à combustible. Stockage et reconversion : il peut être stocké localement et transformé ultérieurement en électricité grâce à une pile à combustible. L’hydrogène produit peut théoriquement être injecté dans les réseaux de distribution ou de transport de gaz naturel, toutefois le volume d’hydrogène injectable demeure limité, et ne peut donc pas constituer une solution à court ou moyen terme. Il peut également être stocké dans des citernes spéciales, puis reconverti en électricité au moyen de piles à combustible ou de moteurs à combustion à hydrogène.
Les méthodes de stockage de l’hydrogène
L’hydrogène présente différents systèmes d’utilisation et de stockage. Parmi ces méthodes, il y a la méthode “Power-to-H2-to-Power” , qui utilise l’hydrogène pour stocker temporairement l’électricité pendant la production, afin de la restituer pendant son utilisation. Cette méthode présente une série de conversions qui impliquent des pertes d’énergie importantes, aboutissant à un rendement de la source électrique utilisée de l’ordre de 25%, voire 30% avec les meilleurs équipements actuels. En comparaison, le stockage par batterie offre un rendement bien supérieur, avoisinant 70 %. Ainsi, lorsque les conditions techniques et économiques le permettent, les batteries doivent être privilégiées pour garantir une meilleure efficacité énergétique.
Power to Gas (CH₄)
Le Power to Gas (ou power-to-CH4) résulte d’une étape supplémentaire dans le processus Power to Hydrogen. Cette étape permet la transformation de l’hydrogène en méthane synthétique (CH4) par méthanation (appelé aussi réaction de Sabatier). L'électricité est ainsi convertie en méthane de synthèse. Le méthane présente un avantage considérable, car il est facile à stocker et possède une grande capacité d’assimilation dans les réseaux de distribution. Par conséquent, son champ d’application peut être étendu à une plus grande échelle: Production de chaleur : chauffage, eau chaude sanitaire, cuisson. Industrie chimique : utilisé comme matière première pour divers procédés industriels. Mobilité : alimentation de véhicules fonctionnant au Gaz Naturel Véhicule (GNV). Production d’électricité : conversion du méthane en électricité selon les besoins énergétiques. Grâce à sa capacité de stockage sur le long terme et à sa flexibilité d’utilisation, le Power-to-Gas s’impose comme une technologie prometteuse pour optimiser l’exploitation des excédents d’électricité renouvelable.
Pourquoi le Power to Gas est-il si important ?
La loi sur l’énergie et le climat fixe un objectif de neutralité carbone d’ici 2050. Dans cette perspective, le Power-to-Gas représente une solution clé grâce à sa capacité à capturer et recycler le CO₂ via la méthanation, ce qui permet non seulement de réduire les émissions tout mais aussi d’optimiser l’utilisation des ressources énergétiques. Cette technique permet de valoriser les excédents d’électricité renouvelable, qui sont difficiles à stocker sur de longues périodes. L’énergie ainsi convertie peut être stockée sous forme de gaz naturel, utilisable pour divers besoins énergétiques. Elle peut également être reconvertie en électricité selon la demande, créant une synergie entre les réseaux électrique et gazier. Le Power-to-Gas favorise ainsi un stockage intersaisonnier efficace qui permet une meilleure gestion des fluctuations de production des énergies renouvelables. En réduisant la dépendance aux combustibles fossiles, ce processus s’avère essentiel dans un avenir où les énergies renouvelables jouent un rôle primordial dans la production et la consommation d’énergie.
Les technologies d’électrolyse : comment produire de l’hydrogène ?
L’électrolyse permet de dissocier les molécules d’eau (H₂O) en hydrogène (H₂) et oxygène (O₂) grâce à l’application d’un courant électrique. Cette réaction se déroule au sein d’un électrolyseur, où l’électricité alimente deux électrodes plongées dans l’eau. Sous l’effet du courant, l’eau se décompose. Ce procédé joue un rôle clé dans la production d’hydrogène vert, une alternative énergétique propre lorsqu’il est alimenté par des sources renouvelables comme le solaire ou l’éolien.
Le point historique
L’idée d’utiliser l’électricité pour séparer l’eau en hydrogène et oxygène a été découverte pour la première fois par le chimiste Sir Humphrey Davey en 1839 !
Électrolyseur alcalin
La première électrolyse réalisée, une alcaline, a eu lieu le 2 mai 1800, ce qui témoigne de la maturité technologique de cette méthode par rapport aux autres types d’électrolyseurs. De plus, cette technologie présente des coûts réduits, car elle n’utilise pas de métaux précieux, contrairement à l’électrolyse PEM. Sur le plan de la performance énergétique, l’électrolyse alcaline a également un léger avantage : il faut entre 51 et 62 kWh d’électricité pour produire un kilogramme d’hydrogène. Cependant, un inconvénient majeur est son inertie, ce qui la rend difficile à intégrer avec des sources d’énergie intermittentes.
Électrolyseur PEM ( Proton Exchange Membrane )
La principale différence avec cette le PEM (appelée aussi électrolyseur à membranes échangeuses de protons), est qu’il utilise une membrane polymère qui a le rôle de séparateur de gaz et d’électrolyte. Bien que légèrement plus énergivore à l’heure actuelle, cette technologie présente un atout indéniable en raison de sa flexibilité qui lui permet de moduler la consommation d’électricité en fonction des fluctuations. Il est théoriquement possible d’adapter la consommation électrique de ces électrolyseurs aux variations de production, parfois rapides, qui caractérisent les sources d’énergies renouvelables.
Électrolyseur à haute température (EHT)
Cette technologie se singularise par sa faible consommation d’énergie, mais ses performances en termes de réactivité et de flexibilité de fonctionnement restent relativement limitées. En revanche, l’EHT permet, grâce à sa haute température (700 à 900 °C), de substituer une partie de l’énergie électrique requise à la dissociation de la molécule d’eau par de l’énergie thermique, ce qui lui confère un rendement supérieur comparé aux autres technologies. De plus, elle a l’avantage d’être réversible, elle permet de produire de l’électricité et de la chaleur à partir d’un combustible, en évitant de faire entrer de la vapeur pour produire de l’hydrogène et de l’oxygène. Autrement dit, l’électrolyseur peut se convertir en pile à combustible.
Comparatif des différentes technologies d’électrolyseurs
Afin de mieux évaluer les électrolyseurs, voici un comparatif des différentes technologies qui devrait vous aider !
Le procédé power to gas développé par Arkolia
Arkolia, acteur français des énergies renouvelables, développe une solution Power to Gas qui intègre l’ensemble du processus, de la production d’électricité renouvelable à l’injection de méthane de synthèse (power-to-méthane) dans le réseau. Cette technologie repose sur un procédé de méthanation biologique mis au point dans ses laboratoires.
Le CO₂ utilisé dans notre procédé peut provenir de différentes sources, notamment :
L’air ambiant : grâce à un extracteur de CO₂ atmosphérique, permettant d’installer l’unité power-to-méthane au plus près de la source d’électricité renouvelable.
La méthanisation : ce procédé génère un biogaz composé d’environ 50 % de méthane (CH₄) et 50 % de dioxyde de carbone (CO₂). Seule la fraction méthane est injectable dans le réseau sous forme de biométhane. Une unité power-to-méthane implantée à proximité d’une installation de méthanisation permet ainsi de valoriser le CO₂ biogénique non exploité.
L’association de la méthanation biologique et de la méthanisation crée des synergies intéressantes, notamment en matière d’efficacité énergétique et de gestion des flux hydriques.
Mais la méthanation n’est pas la seule association intéressante avec la méthanisation ! En effet, la CIVE, combinée à la méthanisation, présente des avantages intéressants pour les coopératives agricoles.
Arkolia ambitionne de devenir le premier opérateur de taille industrielle à construire une unité de méthanation en milieu agricole. Cette installation permettra d’injecter dans le réseau du méthane issu de la conversion du CO₂ biogénique produit par une unité de méthanisation agricole. Dans cette optique, l’entreprise développe le projet OCCI-BIOME en partenariat avec Ariège Biométhane, avec une mise en service prévue dès 2024.
Arkolia près de chez vous
Des experts présents dans votre région pour vous accompagner tout au long de votre projet.
En conclusion, le Power to Gas constitue une solution prometteuse pour stocker et valoriser l’électricité excédentaire des énergies renouvelables. En convertissant cette énergie en gaz, principalement sous forme d’hydrogène ou de méthane, il donne une réponse efficace aux enjeux de l’intermittence et permet de réduire la dépendance aux énergies fossiles. Pour en savoir plus sur les solutions en énergies renouvelables proposées par Arkolia, on vous invite à jeter un œil sur le blog !
