Les gaz renouvelables Web conférence pour le CLER 06/03/2018 Simon Métivier simon.metivier@solagro.asso.fr
Qu est-ce qu un gaz renouvelable? Algoculture Agriculture Déchets Arbres et forêts Système électrique Industrie Matières biodégradables Matières lignocelllosiques Electricité Hydrogène fatal Méthanisation Gazéification Electrolyse Biogaz Syngas Hydrogène H 2 Epuration Méthanation Méthane CH 4 Usage direct Usage local Injection réseau 2
Méthanisation Matière organique biodégradable (C,H,O) Méthanisation Digestat C + nutriments (N, P, K) Chaudière / procédé thermique Biogaz 50 à 60% CH 4 40 à 50% CO 2 Moteur cogénération Epuration Chaleur Chaleur Electricité Méthane CH 4 usage direct Réseau de chaleur Réseau électrique Réseau gaz Retour au sol CO 2 Station GNV Technologie mature : 450 unités en France (Allemagne : 9000) en 2016 (1) Nombre d unités (2016) (2) Industriel, 101, 22% STEU, 75, 17% Centralisé, 29, 6% Ferme, 240, 53% Déchet ménagers, 11, 2% Source : (1) Avis ADEME Méthanisation, 2016, (2) Base SINOE + Solagro Injec6on, 15, 3% Cogénéra6 on, 285, 63% Chaudière, 156, 34% Energie équivalent biogaz (2016) (2) GWh/an 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Chaudière Cogénéra3on Injec3on STEU Industriel Ferme Déchet ménagers Centralisé 3
Pyrogazéification Matière organique (C,H,O) Pyrogazéification Nombreux coproduits possibles :Ch ar, huile, Syngas CO, H 2, CH 4, CO 2 Chaudière / procédé thermique Moteur cogénération Chaleur Chaleur Electricité usage direct Réseau de chaleur Réseau électrique Cendres Epuration Méthane CH 4 Réseau gaz Ancienne technologie Usine de Saint Denis pour Paris à partir de charbon (1890 -> 1970) CO 2 Station GNV Seconde guerre mondiale : voiture avec «gazogène» Renouveau pour valorisation déchets et biomasse : Cogénération : Aujourd hui environ 1000 unités en Europe en cogénération (env 0 en 2008) Injection méthane : 1 seule unité dans le monde en fonctionnement ( Gobigas, Suède) Multitude de technologies selon taille / intrants Multitude de stades de développement Source : (1) Avis ADEME Méthanisation, 2016, (2) Base SINOE + Solagro 4
Power-to-gas Captage CO 2 fumées Epuration biogaz, syngas Station GNV Electricité Eau Electrolyse Hydrogène H 2 CO 2 Méthanation limité à quelques% Méthane CH 4 Chaleur Réseau gaz usage direct Oxygène O 2 Réseau de chaleur Filière non mature : stade R&D / démonstration (certains électrolyseurs sont au stade commercial) 5
Power-to-gas Système de conversion d électricité -> gaz : pas une nouvelle source d énergie primaire! Besoin moyen-long termes pour système énergétique proche du 100% ENR : Apporter de la flexibilité intersaisonnière au système électrique majoritairement composé d éolien et de photovoltaïque Réseau de gaz à de grandes capacité de transport et de stockage Excédents et déficits électriques estimés dans le scénario de référence en ADEME 2050 (1) Excédent résiduel annuel : 44,5 TWh Consommation énergétique et capacité de stockage en France (2012) (1) Déficit résiduel annuel: 23,8 TWh Excédents résiduels = Prod ENRe variables + Nuc mini + ENR thermique mini Demande Pompage STEP Source : E&E Consultant dans PtG ADEME/GrDF/ GRTgaz) 4 Produire un carburant décarboné pour le secteur du transport Source : (1) ADEME/GRTGAZ/GRDF/E&ECONSULTANT/SOLAGRO/HESPUL, «Etude portant sur l'hydrogène et la méthanation comme procédé de valorisation de l'électricité excédentaire» 2014 6
Résumés gaz ENR Filières gaz ENR Valorisation Maturité Ressources Méthanisation Pyrogazéification Power-to-gas Cogénération/ thermique Injection CH 4 Cogénération/ thermique Injection CH 4 Injection CH 4 Mature Mature Mature / Démonstration / Déploiement (selon tailles/ types intrants) R&D/ Démonstration R&D/ Démonstration Déchets agricoles, Biodéchets (collectivités, IAA ), Boues de STEU CSR, biomasse ligneuse Pas encore d excédents ENR électriques Mécanismes de soutien Tarif d achat guichet ouvert + Subventions Tarif d achat guichet ouvert +Subventions Tarif d achat guichet ouvert (biomasse ou incinération) +Subventions R&D, Démo R&D, Démo 7
Le réseau de gaz Stockages Terminaux méthanier Interconnexions Demande Offre Transport 40-80 bar Distribution 4 < MPB < 25 bar Grande industrie Import Biométhane Distribution 0,05 < MPC < 4 bar Distribution BP = 0,02 bar Logement individuel 8
Biométhane : du producteur au consommateur Réseau de gaz Gestionnaires réseau GRDF, GRTgaz, TIGF, autres ELD Gestionnaire du compte de compensation CDC ATR + part valo GO Compensation = Tarif d achat prix de gros Gestionnaire registre GO GRDF https:// gobiomethane.grdf.fr Délivre une GO Délivre une GO Producteur tarif d achat + GO Fournisseur Prix de gros + ATR+ Taxes&contributions + GO + Marge Consommateur Flux GO Flux financiers Flux énergie GO : Garantie d origine ATR : Accès des Tiers aux Réseaux 9
La place du gaz aujourd hui et demain 2015 (1) 2050 (1) GAZ GAZ Aujourd hui : 450-500 TWh Source : 100% importé Utilisation : 100% chaleur Demain 250-350 TWh Source : 100% made in France Utilisation : 30 (2) à 70% (1) Transport 30 à 70% Chaleur Source : (1) https://negawatt.org/scenario/sankeys/2050-simplifie (2) Scénario énergie-cliùat ADEME 2035-2050, 2017, http://www.ademe.fr/actualisation-scenario-energie-climat-ademe-2035-2050 10
Un mix de gaz 100% gaz en 2050? Etude ADEME/GRTgaz/GRDF Synthèse publiée en janvier 2017 http://www.ademe.fr/mix-gaz-100-renouvelable-2050 Rapport complet bientôt disponible Etude de faisabilité technico-économique d un mix 100% gaz ENR en 2050 Pas d optimisation du système énergétique global Etudie un système «futur», mais pas la transition Potentiel de biomasse évalué : pas en concurrence avec les usages alimentaires et matières premières compatible avec scénarios facteurs 4 (Réduction cheptel, Agroécologie ) 11
Potentiel de production de gaz renouvelables Source : http://www.ademe.fr/mix-gaz-100-renouvelable-2050 12
Potentiel / coûts des filières Source : http://www.ademe.fr/mix-gaz-100-renouvelable-2050 13
Synthèse des résultats Mix d approvisionnement en gaz Coûts de production ** et de réseau * 118-132 /MWh 116-127 /MWh 133-153 /MWh 105-111 /MWh * EnR&R : Energie renouvelable et de récupération * * Intervalle pour deux hypothèses prises sur les coûts de l électricité 14