Power to Gas

& Interconnexion des réseaux énergétiques

Le procédé de power-to-gas est une chaine de conversion électrochimique permettant la transformation d’énergie électrique en énergie chimique, sous forme de gaz hydrogène (H2). Ce procédé est appelé "électrolyse de l’eau". Un processus de méthanation peut suivre celui d’électrolyse : il consiste en une réaction de synthèse du méthane (CH4) à partir de dihydrogène (H2) et de monoxyde de carbone (CO) ou de dioxyde de carbone (CO2).

Il s’agit d’une chaîne de conversion ciblant des sources d’électricité renouvelable et/ou bas carbone. L’hydrogène ou le méthane de synthèse ainsi obtenus sont donc renouvelables et/ou bas carbone.

En facilitant l’intégration d’électricité renouvelable dans le système énergétique, le Power to Gas, par la conversion d’électricité renouvelable et bas carbone en gaz, apporte un levier complémentaire à la décarbonation des usages du gaz et constitue un outil efficace de flexibilité des systèmes électriques. Ce gaz ainsi produit peut être :

- injecté dans les réseaux de transport ou de distribution de gaz naturel, créant de fait un couplage entre les différents réseaux et vecteurs énergétiques, démultipliant les possibilités de valorisation des excédents d’électricité ;

- utilisés pour tous les usages finaux des gaz combustibles : mobilité, industrie, bâtiment, production d'électricité

- stocké localement puis réutilisé en électricité par une pile à combustible par exemple. Le vecteur hydrogène permet alors de stocker des excédents d'électricité qui ne pourraient pas être valorisés directement lors de sa production.

Si les usages directs par l’industrie et pour la mobilité constituent à court terme les cibles prioritaires de l’hydrogène produit par électrolyse, l’injection d’hydrogène issu de l’électrolyse, ou de méthane de synthèse produit à partir de cet hydrogène, dans les infrastructures est une voie de valorisation qui présente un potentiel intéressant. En effet, cette voie de valorisation est complémentaire aux deux autres au sein des projets et constitue, lorsqu’elle s’appuie sur des sources renouvelables ou bas carbone, un levier :

>> Pour le développement du marché de l’hydrogène renouvelable et bas-carbone, en offrant aux projets un exutoire disponible et décorrélé d’un usage spécifique et local. A ce titre, l’injection n’est pas exclusive mais complémentaire des usages mobilité et industrie, les installations pouvant s’appuyer sur plusieurs voies de valorisation dont celle des réseaux de gaz.

>> Pour la neutralisation des émissions de GES des usages du gaz : L’injection de gaz renouvelables et bas carbone permet de réduire les émissions de CO2 de l’ensemble des usages gaz desservis. Cette neutralisation carbone s’accompagne, dans le cas du méthane de synthèse, de coûts d’adaptation des infrastructures limités.

>> Pour la contribution aux besoins de flexibilité du système énergétique afin de valoriser les capacités de production bas-carbone et renouvelable disponibles. La préparation de la mise en œuvre du Power-to-gas doit être anticipée avec des projets industriels dès aujourd’hui.

>> Pour l’optimisation des infrastructures électriques et gazières dans une logique de couplage et d’intégration sectorielle - le développement croissant des productions électriques renouvelables et décentralisées pouvant générer localement des congestions.

>> Pour l’intégration des filières innovantes de production de gaz renouvelables et bas-carbone dont certaines offrent des synergies pour la production de méthane de synthèse comme les couplages méthanisation – méthanation (synergies chaleur, CO2 et injection) ou la gazéification de déchets ou biomasse (synergies méthanation et injection).