Donald Beverly et Matthieu François 13 mars 2017

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1 Le biométhane, bientôt dans un réseau près de chez vous! Donald Beverly et Matthieu François 13 mars 2017

2 Un consommateur de gaz naturel (une municipalité, un industriel, un gestionnaire de bâtiment, un particulier, etc.) : Qui utilise le gaz naturel pour le chauffage d espace/de procédé, la ventilation, la production d eau chaude, comme carburant, etc., Qui voudrait réduire ses émissions de gaz à effet de serre mais sans changer ni modifier son installation énergétique, Devrait utiliser un combustible moins émissif mais équivalent sur le plan énergétique. Il devrait donc passer toute ou partie de sa consommation de gaz naturel à un Gaz Naturel Renouvelable (GNR).

3 01 Le GNR, de quoi parle-t-on? 02 Trois générations de GNR à mobiliser 03 Un potentiel important à exploiter 04 St-Hyacinthe, un bel exemple 05 Quel modèle de développement pour le Québec?

4 Gaz naturel renouvelable (GNR) - biométhane Projet de loi 106 / Politique énergétique 2030 «gaz naturel renouvelable»: «méthane de source renouvelable ayant les propriétés d interchangeabilité lui permettant d être livré par un réseau de distribution de gaz naturel» Doit respecter des caractéristiques précises pour être interchangeable avec le gaz naturel Norme BNQ du 01/07/2012 Biométhane Spécifications de la qualité pour injection dans les réseaux de distribution et de transport de gaz naturel La norme s applique au biométhane produit à partir du biogaz issu de la décomposition anaérobie, sans égard à la source des matières organiques.

5 3 générations de gaz naturel renouvelable 5

6 La biométhanisation, la génération mature La digestion anaérobique est la décomposition des déchets organiques par des bactéries en l absence d oxygène pour produire du biogaz. COLLECTE DES INTRANTS MÉTHANISATION VALORISATION Biomasse humide fraction fermentescible Municipale et ICI (enfouissement, déchets organiques) Municipale traitement des eaux usées (effluents) Digestion Anaérobique Basse T Biogaz brut Digestat Traitement léger (biogaz) Électricité, chaleur Épuration (biométhane) Agricole (fumiers, résidus de culture) Injection, carburant Autres VALORISATION Maturation aérobie Culture alimentaire Culture non alimentaire Remblais 6

7 L épuration du biogaz en biométhane Biomasse Composition du biogaz brut : CH 4 (50-75 %), CO 2 (25-45 %), H 2 O, N 2, H 2 S, NH 3, SO 2, CO, COV, composés halogénés, siloxanes, etc. Digestion anaérobique Biogaz brut Nettoyage : retirer les contaminants autres que le CO 2 Raffinage : retirer le CO 2 pour concentrer en méthane (jusqu à 99 % de CH 4 ) Épuration Nettoyage Raffinage Biogaz Biométhane 7

8 Biométhane vs biogaz Des valorisations différentes Biogaz brut Traitement «léger» Épuration : le Biogaz devient du biométhane Chaleur Électricité Cogénération (électricité + chaleur) Biométhane carburant Valorisation à proximité du site de production Injection en réseau de gaz naturel Biométhane carburant Eau chaude chaleur cuisson Valorisation en dehors du site de production Lorsque le besoin de chaleur ou de carburant est distant de l unité de production Source : GrDF

9 L injection du biométhane en Europe Des objectifs ambitieux, et une alternative déjà bien réelle En Europe, 400 installations produisant env. 2 milliards m 3 GNR/an (installation moy. env. 4,5 Mm 3 GNR/an) Au Canada, 8 installations produisant env. 110 Mm 3 GNR/an (installation moy. env. 14 Mm 3 GNR/an) Au Québec, 3 installations en service et une douzaine à venir dans le cadre du PTMOBC* Source : European Biogas Association Source: État de l énergie au Québec 2017 * Programme de Traitement des Matières Organiques par Biométhanisation et Compostage 9

10 La gazéification, la 2 e génération en développement La gazéification est la conversion thermochimique de la biomasse en un gaz de synthèse combustible, souvent appelé le syngaz. COLLECTE DES INTRANTS GAZÉIFICATION VALORISATION Biomasse sèche ligneuse Forestière (résidus forestiers) Agricole (résidus de culture) Municipale et ICI (déchets organiques) Municipale (traitement des eaux usées boues) Séchage ( C) Pyrolyse ( C) Syngaz brut Nettoyage (syngaz) Électricité, chaleur Méthanation + Raffinage (GNR) Injection, carburant Autres Oxydation partielle ( C) Cendres, goudrons Gazéification ( C) 10

11 La gazéification Différentes options technologiques, mais encore des enjeux à résoudre Biomasse Gazéification Nettoyage Réaction gaz à l eau H2/CO > 3 Méthanation Syngaz brut Syngaz Différents types de réacteur adaptés à différentes biomasses et différentes applications Composition du syngaz brut liée à la biomasse et au réacteur : CH 4 (0-20 %), H 2 (10-45 %), CO (4-45 %), CO 2 (10-40 %), N 2 (0-55 %), H 2 O (0-20 %), O 2,goudrons, composés soufrés 1 er nettoyage pour enlever les indésirables Ratio idéal H 2 /CO > 3 pour la méthanation du syngaz en GNR. Souvent nécessité d enrichissement préalable en H 2 par réaction de gaz à l eau Méthanation : réaction entre CO et H 2 pour produire du CH 4 et H 2 O Raffinage Raffinage du GNR pour retirer les composés non désirés restants (H 2, CO, H 2 O, CO 2 ) GNR 11

12 La gazéification Le procédé repotec de Güssing Installation pilote de gazéification de copeaux de bois à la vapeur de 8 MW, depuis 2002 Plusieurs valorisations du Syngaz possibles : Cogénération (2 MW élec et 4,5 MW th ) Production de GNR (1 MW), depuis 2008 Création du consortium «Méthane issu du bois» pour valoriser les résultats de recherche et développement de plusieurs nouvelles installations (par exemple, à Lyon en France avec Engie) 12

13 Le projet pilote Gaz Métro G4 Insight L hydrogénation pyrocatalytique (HPC), un procédé thermochimique plus simple 13

14 Le projet pilote Gaz Métro G4 Insights Équipement : L ensemble du procédé a été testé dans une unité de démonstration au CTGN. Les essais se sont déroulés au printemps 2016, en collaboration avec l entreprise G4 Insights. Résultat : Les essais ont confirmé que le procédé est technologiquement exploitable. Prochaine étape : Poursuivre les efforts pour adapter et accroître le potentiel de production du procédé, afin de valoriser la biomasse forestière et ainsi générer du gaz naturel renouvelable et québécois qui pourrait éventuellement être injecté dans notre réseau gazier ou utilisé localement. 14

15 Le Power-to-Gas, la 3 e génération en développement rapide Le «Power-to-Gas» est la conversion de surplus d électricité renouvelable en gaz directement injectable dans le réseau gazier (non-coïncidence entre la production et l utilisation). Dans une première étape d électrolyse, l association de l électricité à de l eau permet de produire de l hydrogène (H 2 ) qui, éventuellement combiné à du dioxyde de carbone (CO 2 ) dans une seconde étape de méthanation, conduit à la production de méthane. 15

16 Le E-GAS Project de Audi Une installation de 6 MW en Allemagne Lancement courant 2013 Injection de 1,4 million m 3 /an de biométhane dans le réseau gazier Captation de t CO2 /an d une usine de biométhanisation de déchets Fourniture de carburant pour Audi A3 Sportback TCNG parcourant km chacune (30 gco 2 /km) 16

17 Biométhane au Québec : Le potentiel de la biométhanisation Potentiel théorique : 700 M à 1 Gm 3 /an 15 % à 20 % du gaz consommé au Québec Potentiel à court terme : 50 M à 100 Mm 3 /an 1 % à 2 % du gaz consommé au Québec Rivière-du-Loup Québec bas moyen Varennes Laval Saint-Hyacinthe Montréal Longueuil Sherbrooke Beauharnois haut très haut 17

18 Un potentiel grandissant, mobilisant 3 générations de GNR Électricité renouvelable Électrolyse/Méthanation En développement Potentiel de production de GNR Biomasse forestière Gazéification/Méthanation En développement Déchets organiques Biométhanisation/Épuration Disponible Court terme Moyen terme Long terme 18

19 La biométhanisation à Saint-Hyacinthe : Le contexte Biodigesteur, gestion des déchets de table et industriels Gestion des boues de la station d épuration des eaux Forte concentration d entreprises du secteur agroalimentaire Résidentiel : collecte et traitement des matières organiques Implantation de la 3 e voie et appui de la population Partenariat avec Gaz Métro Achat du biométhane non consommé par la Ville

20 GNR de Saint-Hyacinthe: Une source d énergie renouvelable 13 Mm³/an injecté au réseau Gaz Métro commençant en 2017 Comment le GNR sera utilisé : Carburant pour le parc de véhicules municipal : m³/an Chauffage des bâtiments municipaux de la Ville de Saint-Hyacinthe : 1 Mm³/an Surplus à vendre : 11,75 Mm³/an Injection au réseau de Gaz Métro pour distribution : Autres villes Institutions Clients privés 20

21 St-Hyacinthe CVMO Centre de valorisation des matières organiques 21

22 Station de ravitaillement GNC 22

23 Les carburants alternatifs Coûts (véhicules et infrastructures) Diesel GNL GNC Essence Citoyens Électrique GPL Complexité (équipement, entreposage et distribution) Industriels 23

24 Structure actuelle Autoconsommation et/ou vente privée et/ou vente du biométhane à Gaz Métro Biométhanisation Traitement et compression Conduite de raccordement au réseau Achat et distribution Digestion anaérobique Gaz naturel renouvelable Tarif d injection Tarif de distribution Activités prises en charge par le producteur Activités prises en charge par Gaz Métro 24

25 Prix d achat approuvé par la Régie de l énergie (coûts évités) insuffisant par rapport au prix de production Massachusetts REC quantités limitées Californie LCFS/RIN volatile Vermont Gas RFP en développement $/GJ Projets PTMOBC Bullfrog Power Gaz Métro - coûts évités Gaz du réseau Projets non-subventionnés Capacité d'injection m³/an 25

26 Objectifs de Gaz Métro Distribution du gaz naturel renouvelable via le réseau de gaz Poursuivre la diversification de notre portefeuille énergétique Répondre à la demande de notre clientèle soucieuse de réduire son empreinte carbone en lui donnant accès à du gaz naturel renouvelable produit au Québec. 26

27 Situation actuelle Aucun contenu minimal d injection GNR 27

28 Stratégie de développement 1. Contenu minimal d injection de GNR dans le réseau 2. Établissement d un mécanisme d achat avec prix juste 3. Mise en place d une plateforme pour l achat avec un tarif GNR 28

29 Marché optimisé Contenu minimal d injection GNR 29

30 Le gaz naturel renouvelable Jusqu à 99,4 % de réduction de gaz à effet de serre par rapport au pétrole et au diesel; Gaz naturel issu de : Déchets organiques, Résidus forestiers, Surplus d électricité verte; Production locale et génératrice de revenus. 30

31 Le biométhane, bientôt dans un réseau près de chez vous!