Biométhane : Enjeu et perspectives. Anthony Mazzenga P02 Chef de Pôle Stratégie - GrDF

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Renaud Hébert
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1 Biométhane : Enjeu et perspectives Anthony Mazzenga P02 Chef de Pôle Stratégie - GrDF anthony.mazzenga@grdf.fr

2 Biogaz et biométhane : quelques définitions Biogaz : gaz combustible issu d une réaction biologique - la méthanisation. Il est produit en décharge ou en installation de méthanisation Épuration du biogaz : élimination des composés comme le dioxyde de carbone, l azote et l oxygène contenus dans le biogaz 2 Biométhane : biogaz traité puis épuré. Le biométhane appelé parfois «gaz vert» présente la même composition que le gaz naturel

3 La méthanisation de déchets : une technologie mature 3

4 Quelles conditions pour injecter du biométhane dans les réseaux? Des exigences en matière de conformité des intrants à la réglementation gaz produit par la méthanisation des déchets (agricoles, de l industrie agroalimentaire, urbains ménagers et verts, de la restauration collective) gaz obtenu par captage en ISDND (installations de Stockage de Déchets Non Dangereux ou décharges) En discussion : boues de STEP urbaines en matière de qualité du biométhane Il doit être conforme aux spécifications techniques de GrDF (publiées décret ) En matière de «quantité injectée» Le débit injecté doit être en permanence inférieur ou égal aux consommations de la zone concernée par le biométhane Lorsque ces conditions sont réunies, le biométhane est acheté au producteur à un tarif garanti sur 15 ans : le Tarif d Achat. 4

5 Tarifs d achat biométhane et garanties d origine Tarif d achat biométhane (différence de prix payée par consommateurs de gaz via Contribution Injection Biométhane) 14,00 Les tarifs d achat du biométhane 12,00 10,00 8,00 c /kwh 6,00 4,00 dechets agricoles/agroalimentaires boues de STEP déchets urbains méthanisation ISDND 2,00 0, débit d'injection en Nm3/h Système ouvert à tous les fournisseurs avec un registre de garantie d origines (GrDF désigné gestionnaire de ce registre) 5

Installation d injection de LMCU Alimentation en biognv des 130 bus de

6 Exemple de Lille Métropole : déchets collectifs et biognv Projet pionnier - injection depuis juillet 2011 Centre de valorisation Organique de LMCU Installation d injection de LMCU Alimentation en biognv des 130 bus de Transpole Réseau de gaz naturel Pilote Carrefour : 3 camions biognv en test 6

Exemple du Sydeme en Moselle Est : déchets collectifs et biognv Méthaniseur du SYDEME Injection depuis mai 2012 Epurateur Air Liquide Installation d

7 Exemple du Sydeme en Moselle Est : déchets collectifs et biognv Méthaniseur du SYDEME Injection depuis mai 2012 Epurateur Air Liquide Installation d injection GrDF Station GNVERT Distribution publique de BioGNV Réseau de gaz naturel Véhicule au BioGNV (33 véhicules SYDEME, 6 bus de la collectivité) 7

Aucune non-conformité depuis Digesteur Unité d épuration Air Liquide Poste d injection GrDF

8 Dernier succès en date : Bioénergie de la Brie effluents agricoles Injection depuis août ere opération agricole 1ere opération «industrialisée» : Démarrage au premier essai Aucune non-conformité depuis Digesteur Unité d épuration Air Liquide Poste d injection GrDF En septembre et octobre, les 5 communes on été alimentées uniquement par le biométhane local 8

Injection : une filière en plein développement Point sur la filière, pour GrDF 495 projets dont 364 toujours actifs sur réseau GrDF 3 injections effectives 1 à

GDS 2 GEG 1 Gaz de Barr 2 REGAZ 1 SOREGIES? 2014-2014 - 2015 2015- standby 2016 2014-2016?

9 Injection : une filière en plein développement Point sur la filière, pour GrDF 495 projets dont 364 toujours actifs sur réseau GrDF 3 injections effectives 1 à venir d ici fin 2014 Depuis 2011, une dynamique continue d entrée de projets mais 4 à 6 ans pour monter un projet SPEGN N Pour les autres réseaux 3 projets Réseau GDS 2 GEG 1 Gaz de Barr 2 REGAZ 1 SOREGIES? standby ? GRTgaz 80 projets en cours 10 sous convention d études Premières injection prévues en 2015 TIGF 38 sollicitations 2 projets en convention 2 autres bientôt en convention Injection fin Livraison du poste d injection de Sioule 13/09/2013 9

Des projets de plus en plus territorialisés Des projets en moyenne de taille plutôt importante Moyenne des débits des projets «vivants» 240 Nm3/h, soit 20 GWh/an 45% 5% 6% 4% 40% inférieur à 60

10 Des projets de plus en plus territorialisés Des projets en moyenne de taille plutôt importante Moyenne des débits des projets «vivants» 240 Nm3/h, soit 20 GWh/an 45% 5% 6% 4% 40% inférieur à 60 (n)m3/h entre 60 et 200 (n)m3/h entre 200 et 350 (n)m3/h entre 350 et 500 (n)m3/h supérieur à 500 (n)m3/h en augmentation 86 projets enregistrés en 2012 : une moyenne de 270 Nm3/h 164 projets enregistrés en 2011 : une moyenne de 210 Nm3/h Total 257 projets Non clos, info renseignée 240 Nm 3 /h de biométhane injecté pendant 1 an = la consommation annuelle de 1000 logements Hyp : 8000 h d injection - maisons existantes, chauffage+ecs, soit 20000kWh/an/logt 10

11 Une situation européenne contrastée Grande hétérogénéité des réglementations et des mécanismes de soutien : Allemagne : développement tiré par la cogénération et les cultures dédiées Suède : carburant et déchets mais historiquement peu de réseau de gaz 11

12 TWh Des potentiels techniques importants en France, essentiellement agricoles 250 Un potentiel technique brut supérieur à 200 TWh Essentiellement agricole avec 170 TWh Ménages et collectivités IAA et commerces En raison de la taille modeste des exploitations et de l éloignement au réseau, un potentiel économique estimé à 56 TWh dans les conditions actuelles (+STEP) Cultures intermédiaires Résidus de culture 0 Potentiel brut Potentiel éco actuel Déjections d'élevages Etude de potentiel ADEME-SOLAGRO

100% gaz renouvelables : un avenir techniquement imaginable pour la France 2010 2020 2030 2040.

13 100% gaz renouvelables : un avenir techniquement imaginable pour la France Développement progressif Potentiel technique Hydrogène & Méthanation TWh Micro-algues 30 TWh TWh Gazéification de biomasse TWh 150 TWh Méthanisation de déchets 210 TWh 200 TWh Sources Méthanisation : étude AFNGV/ADEME Hydrogène : scénario ADEME / scénario Negawatt Gazéification/ micro-algues : étude GrDF/MEDDE/MAAF/MEF 440 TWh TWh 13

14 2020 Dynamique à court terme- prévisions GrDF Analyse des projets de GrDF et extrapolation 20.0 TWh Perspectives d'injection de biométhane Scénario optimiste GrDF DNTE 2013 TWh 20 TWh d injection dans les réseaux : «5% de gaz vert en 2020» TWh d injection dans les réseaux, évaluation avant la mise en place définitive du cadre réglementaire Scénario tendanciel GT injection 2008 TWh injectés DISTRIB+TRANSPORT hyp basse TWh injectés DISTRIB+TRANSPORT hyp haute 14

2050 Perspectives long terme Scénarios facteur 4 Débat Transition Energétique : ADEME, GrDF, Negawatt Mix de production de gaz renouvelable en 2050 cadre Facteur 4 ADEME

15 2050 Perspectives long terme Scénarios facteur 4 Débat Transition Energétique : ADEME, GrDF, Negawatt Mix de production de gaz renouvelable en 2050 cadre Facteur 4 ADEME GrDF Facteur 4 Negawatt TWh 56% ,5 266 TWh 33,6 73% 88 72, TWh >90% Méthanisation Microalgues Gazéification H2/Méthanation 15

16 Merci de votre attention

17 Annexes Autres filières de production

Gazéification Gazéification de biomasse ligneuse : Une solution d avenir à haut rendement 1 MW Chaleur Chaleur 0,56 MW Biomasse bois, paille Gazéification 850 C Épuration Méthanation catalytique

18 Gazéification Gazéification de biomasse ligneuse : Une solution d avenir à haut rendement 1 MW Chaleur Chaleur 0,56 MW Biomasse bois, paille Gazéification 850 C Épuration Méthanation catalytique Mise aux spécifications réseau Biométhane Carburant CO + 3 H 2 CH 4 + H 2 O CO H 2 CH 4 CO CO H 2 CH 4 CO CO H 2 2 CH 4 CO % <1% > 96% 0% 25 % 36 % 9% 19 % 0 % 2 % 36 % 32 % 18 + polluants traces

Gazéification Gazéification : déjà une réalité en Autriche, bientôt en France Site de Güsing (1 MW) opérationnel en Autriche rendement démontré de 56% Gazéification de la biomasse Méthanation et mise

19 Gazéification Gazéification : déjà une réalité en Autriche, bientôt en France Site de Güsing (1 MW) opérationnel en Autriche rendement démontré de 56% Gazéification de la biomasse Méthanation et mise aux spécifications Biomasse ligneuse Biométhane Pilote français en cours de construction à Saint-Fons (Grand Lyon) dans le cadre du projet GAYA de GDF SUEZ soutenu par l ADEME - opérationnel fin

20 Gazéification Les atouts de la gazéification pour la production de biométhane carburant Coût cible : 60 /MWh Coût cible : > 1 /l biodiesel 50% de carburant en plus coût du carburant au moins 35% inférieur par rapport au biodiesel 20

TWh TWh Gazéification Un potentiel considérable De 90 à 280 TWh selon les scénarios Potentiel technique max 2020 Potentiel technique max 2050 160 160 140 140 120 120 100 100 80 80 60 60 40 40 20 20 0

21 TWh TWh Gazéification Un potentiel considérable De 90 à 280 TWh selon les scénarios Potentiel technique max 2020 Potentiel technique max Bois Résidus agricoles Bois Résidus agricoles Autres résidus Cultures énergétiques Autres résidus Cultures énergétiques Etude de potentiel GrDF, comité de pilotage : GrDF, ADEME, MEDDE-CGEDD, MEDDE DGEC, MINEFI DGTrésor, MINEFI DGCIS, MAAF CEP, MAAF DGPAAT 21

Rendement photosynthétique 1-5% 40 m 3 CO 2 NOx - SOx 2 Tonnes Nutriments 1 Tonne 420 Nm 3 5.6 MWh 4.

22 Microalgues Microalgues : technologie en devenir de production de biomasse et bioremédiation ENTRANTS Effluents gazeux, liquides, CULTURE des µalgues Production du site PRODUITS Filière Biométhane 3G C RESIDUAL HEAT recycling Rendement photosynthétique 1-5% 40 m 3 CO 2 NOx - SOx 2 Tonnes Nutriments 1 Tonne 420 Nm MWh 4.6 MWh N 100 kg P 10 kg BIOREMEDIATION Recyclage eau + nutriments azotés Digestat vers valorisation agricole PRODUCTION ENERGIE VERTE 22 22

Microalgues Maturité sur certains marchés, des ruptures nécessaires pour l énergie Procédés industriels utilisés dans la pharmacie, les compléments alimentaires, la nutrition animale Gain important

23 Microalgues Maturité sur certains marchés, des ruptures nécessaires pour l énergie Procédés industriels utilisés dans la pharmacie, les compléments alimentaires, la nutrition animale Gain important de productivité et réduction des coûts nécessaires pour l énergie 23 Des acteurs très nombreux et de taille internationale Les laboratoires de recherche et les entreprises de microalgues et de macroalgues en France en

TWh Microalgues Potentiel biométhane déterminé par la co-valorisation et la surface accessible Potentiel concentré dans quelques secteurs pouvant valoriser les coproduits et la bioremédiation :

24 TWh Microalgues Potentiel biométhane déterminé par la co-valorisation et la surface accessible Potentiel concentré dans quelques secteurs pouvant valoriser les coproduits et la bioremédiation : Chimie, raffinage et pétrochimie Alimentation animale ,5 19,3 Services à l environnement 5 9,3 0 1,1 Total Hors complément de surfaces TOTAL Avec complément de surfaces TOTAL Avec complément de surfaces Etude de potentiel GrDF, comité de pilotage : GrDF, ADEME, MEDDE-CGEDD, MEDDE DGEC, MINEFI DGTrésor, MINEFI DGCIS, MAAF CEP, MAAF DGPAAT 24 24

25 Réseau électrique Réseau gaz naturel Hydrogène H 2 et méthanation, une possibilité pour convertir les excédents d électricité verte Développement technologique en cours en Allemagne mais aussi en France (CEA, Areva, Rhodia, GDF SUEZ ) : optimisation des briques matures (electrolyse, méthanation ), nouveaux procédés (électrohydrogénation ) Electrolyse de l eau (r < 80%) 2H 2 0 -> 2H 2 + O 2 Jusqu à 6% en volume? Méthanation (r < 80%) 2H 2 + CO 2 -> CH 4 + O 2 GRHYD, un projet de recherche sur 5 ans démarré à Dunkerque en 2012 (10MEUR). Objectif: étudier les maturités technique et économique d un mélange jusqu à 20% d hydrogène. 25

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