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Power to Gas : voir l’Allemagne et mieux faire en Hauts-de-France

Une quinzaine d’acteurs des Hauts-de-France ont participé début novembre au voyage d’étude Power to Gas organisé par le pôle Energie 2020 avec le soutien de l’équipementier McPhy. 

Au programme, la visite du démonstrateur de méthanation le plus important d’Europe, piloté par le constructeur automobile AUDI sur la commune de Wertle en Allemagne (Basse Saxe). Retour sur les enjeux d’un tel projet.

 

Le projet d’une usine de méthanation est né de la volonté pionnière d’Audi, dès 2010 ; devant l’offre de certains constructeurs allemands de véhicules carburant au gaz, Audi voulut apporter une valeur supplémentaire à travers un GNC vert bénéficiant d’une taxe carbone moins pénalisante que le GNC issu des hydrocarbures. Le site de Wertle en Basse Saxe fut retenu puisqu’il accueillait déjà une unité de méthanisation traitant 45 000 tonnes de déchets verts pour produire l’équivalent de 44 GWh de méthane par an (1000 Nm3/h de biogaz avant épuration) mais surtout du CO2 fatal, rejeté dans l’atmosphère, et donc utilisable pour la production de ce GNC.

 

 

 

Dès 2013, avec un investissement de plus de 30 millions d’euros, s’adjoignait à la méthanisation une unité de « méthanation », c’est à dire de production de méthane vert de synthèse, baptisé par Audi « e-gas », à partir d’hydrogène et de CO2 et qui, une fois comprimé, devient un bio GNC tout à fait comparable au bio GNC issu de méthanisation. L’hydrogène est obtenu par électrolyse de l’eau à partir d’électricité verte sur trois électrolyseurs alcalins non pressurisés de 2 MW chacun, de fabrication McPhy. Le gaz carbonique, issu de l’unité de méthanisation, est d’abord lavé aux amines avant d’être combiné à l’hydrogène pour former l’e-gas. La méthanation utilise dans son réacteur un catalyseur à base de nickel. L’e-gas produit est injecté sur le réseau de gaz ; sa teneur est à 90% de méthane et maximum 5% de CO2 et H2 ; le contrôle sur l’origine verte de l’e-gas s’effectue deux fois par an par l’organisme allemand de certification (TÜV).

 

 

Les détenteurs de véhicules Audi hybrides (séries A3, A4 et A5 g-tron) se voient proposer une carte « e-gas » leur permettant de s’approvisionner sur une période garantie de trois ans, soit auprès de pompes dédiées soit auprès de pompes classiques, sachant que les quantités carbonées consommées sont automatiquement décomptées du stock vert produit par le site de Wertle.

 

1000 tonnes de biogaz sont ainsi produites par an, soit la consommation annuelle de 1500 voitures. Cette production suffit pour satisfaire le parc en circulation de véhicules g-tron d’Audi. L’usine tourne 1000 heures par an mais pourrait atteindre 4000 heures si le tarif d’électricité le permettait. C’est en effet l’un des principes du power to gaz d’assumer une fonction de stockage en utilisant l’électricité verte excédentaire, comme par exemple la nuit, quand les prix sont négatifs (-0,08 euros le KWh) et en journée jusqu’à un seuil de +0,03 euros le KWh ; au-delà, le site s’arrête de fonctionner. Ces seuils pour le site d’Audi sont basés sur le seul principe de marché ; ils pourraient être modifiés si des incitations étaient mises en place et si la réglementation s’adaptait à ces nouveaux procédés de production de gaz décarboné. Le paradoxe de ce démonstrateur est en effet de ne pouvoir s’exonérer de la taxe verte sur l’électricité (l’équivalent de la CSPE en France) : celle-ci s’élève à 0,07 euros le KWh alors même que le projet utilise une électricité quasi « fatale » et contribue à alléger les réseaux électriques. L’électrolyseur est un élément clé de la rentabilisation du projet : il doit pouvoir atteindre une pleine capacité en un temps très court pour s’adapter à l’évolution rapide des tarifs électriques ; il doit également être flexible et offrir un fonctionnement efficient à demi-capacité. Les électrolyseurs McPhy non pressurisés montent en pleine capacité en 45 secondes ; ils restent efficaces à basse charge et adaptés aux fonctions de stockage. A partir de 2014, McPhy mettra sur le marché des électrolyseurs haute pression (30 bars) avec un temps de réponse inférieur à la seconde et donc plus adaptés au soutient instantané des réseaux.

 

 

Au bilan, l’e-gas sort avec un prix de revient supérieur au prix de vente (1,05 euro/Kg). Fallait-il rester au stade de l’hydrogène ? Audi pense que non : les équipements méthanation ne coûte qu’un cinquième du coût des équipements liés à la production d’hydrogène : il était donc intéressant de capter la valeur ajoutée du méthane pour un investissement légèrement supérieur. Le GNC vert n’est ni plus ni moins qu’un méthane de synthèse comprimé, plus facile à manipuler que l’hydrogène, atteste Audi. La situation réglementaire est cependant décisive dans les arbitrages entre les carburants alternatifs : par le jeu des subventions de l’Etat allemand, il est paradoxalement plus facile de méthaniser ou de produire de l’éthanol à partir de betteraves importées d’Amérique du Sud que de produire un biogaz vert à partir d’un hydrogène obtenu en supportant le coût de la taxe écologique sur l’électricité… Au final, Audi paye le prix de sa position de pionnier…mais demain ?…

 

Demain, McPhy table sur une réelle rentabilité du power to gas : en 2016, rien qu’en Allemagne, 1 TWh d’électricité était disponible, vendue à prix négatif suite aux congestions des réseaux. En Chine, ce même chiffre monte à 80 TWh dans ce pays qui concentre la moitié des investissements mondiaux en ENR. De son côté, l’étude « Scaling Up » réalisée par Mc Kynsey prévoit que d’ici 2030, 250 à 300 TWh d’électricité excédentaire pourraient être stockée sous forme d’hydrogène pour être utilisée sur d’autres segments de marché. Bien-sûr, il faut que la réglementation suive : affranchir les projets power to gas des taxes vertes en leur reconnaissant leur rôle majeur dans la transition énergétique, avoir un mécanisme de certification permettant de reconnaître l’hydrogène vert, reconnaître également les carburants verts pour qu’ils soient revendables par les distributeurs (directive AFI).

 

En Hauts-de-France, des porteurs de projets power to gas se font jour. Certains projets prévoient une production massive d’hydrogène pour réduire les coûts ; d’autres tablent sur une production au plus près des industriels ; d’autres enfin combineront hydrogène et gaz carbonique fatale pour produire du bio méthane, par exemple pour des applications de mobilité. Il importe de donner une chance à tous ses projets, de les accompagner et de tirer les leçons des exemples voisins. Le temps n’est plus désormais aux démonstrateurs ; la rentabilité économique passe par une approche résolument massive et industrielle et par une évolution des réglementations. Les Hauts-de-France peuvent relever ce défi.

Posté le 19/01/2018
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