Le Power-to-Gas : une solution d’avenir pour stocker l’électricité d’origine renouvelable

La conversion d’électricité en gaz

Le Power-to-Gas (PtG) se définit comme un concept regroupant les technologies permettant la conversion de l’électricité en gaz comme procédés de valorisation de l’électricité excédentaire. Il repose sur les technologies de l’électrolyse et de la réaction de méthanation.

Le gaz ainsi produit (Hydrogène ou méthane) peut être valorisé sur place (par exemple par un industriel pour ses propres besoins ou à des fins de stockage localement pour être reconverti en électricité), mais peut également être injecté directement dans les réseaux de distribution ou de transport de gaz naturel, créant de fait un couplage entre les différents réseaux et vecteurs énergétiques.

Les nombreuses études dont le Power-to-Gas a fait l’objet, notamment « Le stockage de l’énergie électrique : une dimension incontournable de la transition énergétique » du Conseil économique, social et environnemental, « Vision 2030-2050 » de l’Ademe et « GRDF 2050 », insistent sur sa pertinence dans un scénario de fort développement des énergies renouvelables (EnR) variables, ce qui est le cas de la France, qui s’est fixé des objectifs ambitieux en matière de transition énergétique avec la loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte.
En outre, l’Allemagne et le Danemark, deux Etats fortement impliqués dans la transition énergétique, se sont aussi engagés dans le développement de la filière et s’avèrent être des illustrations intéressantes de la complémentarité des énergies traditionnelles avec les EnR.
L’intégration massive de sources d’énergie renouvelable fluctuante (éolien, photovoltaïque) dans les systèmes électriques impliquera en effet des périodes de plus en plus importantes durant lesquelles la production dépassera la demande (particulièrement en été). Les quantités mises en jeu pourront dépasser les capacités classiques de flexibilité et de stockage du système électrique : la conversion en un autre vecteur énergétique apparaît dès lors comme une solution idoine pour valoriser ces excédents.
A cette problématique, le PtG permet d’apporter une certaine flexibilité au système énergétique et de maximiser la part d’énergies renouvelables intégrées dans la consommation d’énergie française.

Ainsi, en plus de répondre à l’objectif d’augmentation de la part des énergies renouvelables dans la consommation énergétique finale de la France, le PtG permet de répondre à deux enjeux essentiels pour réussir la transition énergétique : l’épuisement progressif des sources d’énergies non renouvelables et la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Chiffres clés et potentiel de développement

Avec un taux de pénétration des énergies renouvelables électriques supérieur à 50% en 2050, le Power-to-Gas permettrait de produire entre 20 et 30 TWh/an de gaz renouvelable injectable dans les réseaux existants, s’imposant comme une solution de stockage des excédents de longue durée (inter-saisonnier).

Technologie pleinement opérationnelle en France à l’horizon 2030, sans qu’il n’y ait ni rupture technologique, ni besoin de développer de nouvelles infrastructures de transport.

Le PtG, c’est :

Une capacité de stockage de l’électricité renouvelable pouvant atteindre 2 TWh PCS sous forme de méthane de synthèse renouvelable en 2030 ;

Une capacité de stockage de l’électricité renouvelable comprise entre 40 et 50 TWhPCS sous forme de méthane de synthèse renouvelable en 2050 ;

En 2050, les besoins de CO2 pour la méthanation pourraient être entièrement satisfaits par des sources de CO2 renouvelables (méthanisation et gazéification de biomasse), mais aussi la récupération de CO2 de l’industrie dont une partie du CO2 fatal est liée au process (ciment, chimie et raffineries) ;

En 2050, les installations de PtG pourraient également permettre de co-produire entre 5 et 18 TWh de chaleur et entre 3400 et 11 700 kt d’oxygène.