«L hydrogène décarboné, vecteur d un Smart Energy Grid»

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1 «L hydrogène décarboné, vecteur d un Smart Energy Grid» Paul.lucchese@cea.fr 1

2 Energies renouvelables et Smart Energy grids 1. Nouveau paysage energétique Accroissement des ENR intermittentes 2. Role de l intégration réseau et du stockage Supergrids et smart grids Rôle de l hydrogène 3. Smart energy grids: nouvelle idée? Mais il faut plus de R&D and études économiques complexes 2

3 Eolien: cas de l Espagne Order of magnitude for storage needs From MWh to X MWh 3

4 Première solution Développement massif des super réseaux et des interconnections 4

5 Etude «Roadmap2050» Europe How to reach a low carbon economy in Europe in 2050? (60 or 80 % renewables) Available on ww.roadmap2050.eu by ECF European Climate Foundation 5

6 Developper Eolien Off shore dans la Mer du Nord 6

7 MEDGRID (Transgreen) 7

8 2020 and 2050 Réseau interconnection grid et réseau HVDC

9 Deuxième solution Smart (electric) grid Adapter demande et offre avec les technos IT 9

10 The smart Grid Concept 10

11 Solution 3: technologies Stockage 11

12 Ordre de grandeur To supply 100 GW from Wind (10% of US electric power, or France electric power) As base load Need of 286 GW of wind or solar (with 35% load charge factor) Storage power capacity of 57 GW during 6/8 hrs to store near 456 GWh Economics: 430 B$ for wind park, 170 B$ for Storage system* * With 1500$/kW for wind turbine, NaS battery system 3000$/kW 12

13 Technologies de stockage = f(application) C G T D C ESS ESS - - Generation Transmission Distribution End User Redox flow Lithium Mechanical storage Lead acid Thermal storage Thermal storage NaS Super capacitors ESS C H2 H2 H2 Wide range of applications: load leveling, grid supply, current quality Few seconds to several hours, Very low targeted total costs: 0.05 /kwh 13

14 Graviationnal storage Stockage massif Inertial storage Compressed air Hydrogen Redox batteries Na S 14

15 Ordre de grandeur en Europe Utilisation de 5 % d un parc de 100 GW Eolien dédiée à la production hydrogène Bas coût >>> 40 TWh of electricité supplémentaires T de production Hydrogène Permet l alimentation de 5 millions véhicule par an 15

16 RENEWABLE SOURCE 6 voies de valorisation ENR via Hydrogène 4 sur 6 sont orientées transport! PV, Turbine -> Electricity C-base, biomass Waste, CO 2 Storing X10 GWh of Renewables under chemical carrier CHEMICAL H2, Biofuels, 1. Produce store and re-use to generate (fuel cells, turbine) electricityto grid 2. CO2-free hydrogen high valuable for industrial uses: refinery, fertilizer, metallurgy, micro electronics 3. CO2 free hydrogen for biofuels production and for synthetic fuels, CO2 re use 4. Greening of Natural Gas by introducing hydrogen in mix with NG up to 20 % for NG network uses, 5. Hythane (NG/H2 mixture) for transportation applications 6. Hydrogen for transport: fuel cells vehicles CSP, Thermal solar -> Heat 16

17 Remplacer l hydrogène industriel par de l hydrogène CO2 free SYNFUELS from coal, Natural gas, oil waste lignite CO2 biomass XTL BTL 5 % of world oil production (5m B/d) Water electric furnace Oxygen, Cl 7-10% World CO2 Iron steel industry Cement Phosphates industry 5% World CO2 Using Conventionnal technologies producing 5 Mb/day in Alberta will produce 300 MT Additinal CO2 (50 % of Canada Emissions) Driver CO2 CO2 price key Challenge: H2 production cost 17

18 Applications tranports: HYTHANE un mélange H2/Gaz Nat 18

19 Mélange H2/gaz naturel Addition of H2 in Natural gas grid Up to % without change Above possible Needs some adaptations 19

20 Importance du gaz naturel et son réseau en Europe Indicative costs for potential new sources of gas delivered to Europe, 2020 ($/MBtu) 20

21 Cavité de stockage: evolution vers H2? 21

22 L Allemagne en avance 22

23 2 Exemples existants en Allemagne BERLIN 23

24 Conlusion: Smart Energy grids? Smart Electric Grid + Natural gas Super or Meta Grid Plus massive gas storage (Hydrogen) coupling with other grids massive storage 24

25 Conclusion: Hydrogène est un pont Entre le passé, présent et futur Pour le transport et les applications industrielles Entre Energiess: fossiles, ENR, nucl éaire En mélange avec le gaz nat, utilisant les infrastructures existantes, H2 jouera un rôle primordiale dans la phase de transition et peut combler le fossé de compétitivité avant un déploiement plus massif Entre les Pays européens: Elément clé d une politique énergétique commune Entre l Union européenn et les pays du sud de la Méditerranée, et de l Est européen: anneau méditerranéen Hydrogène est un des seuls vecteurs d énergie universel associé à des technologies de conversion efficace et durables 25

26 Thank You 26