Pertes énergétiques du schéma « Power to gas + Gas to power »

Georges Sapy

Ingénieur électricien

(Version du 6 septembre 2015)

Résumé et conclusions

La filière « Power to gas + Gas to power » utilisant le méthane de synthèse comme intermédiaire de stockage d’énergie pour les longues périodes, est souvent présentée comme LA solution. Elle bénéficie il est vrai de deux atouts indéniables : la possibilité d’atteindre des tailles industrielles et les très grandes capacités de stockage dans le système gazier existant,avantage économique certain.

Malheureusement, elle souffre d’une faiblesse intrinsèque majeure : sa très longue chaîne de transformations physiques, dont les pertes s’accumulent à chaque étape pour conduire à un rendement global très médiocre dans des conditions opérationnelles réelles, au mieux de l’ordre de:

• 17 à 20 % avec les technologies actuelles, ce qui implique de devoir consommer plus de 5 kWh d’électricité pour en récupérer… 1 seul au déstockage,
• 27 à 32 % même en supposant acquises les améliorations de rendement espérées en 2030 pour l’électrolyse (90 %) et la méthanation (80 %). Ce qui impliquera encore de consommer plus de 3 kWh pour pouvoir en déstocker 1 seul…

Ces pertes d’énergie ont et, sauf rupture technologiqueque personne n’imagine actuellement, auront toujours deux types de conséquences négatives majeures :

• D’abord physiques : surdimensionnements très importants pour produire 3 à 5 fois plus de KWh qu’utilisés au déstockage…
• Ensuite économiques : investissements associés très importants et équilibre très incertain du modèle économique de ce type de stockage.

Limiter la chaîne « Power to gas » à la seule production d’hydrogène (sans aller jusqu’au méthane, donc) permettrait de gagner jusqu’à 10 points sur le rendement global, en première approximation. Mais, sauf à créer des stockages dédiés de grande capacité, serait surtout intéressant (toujours dans le but de produire à nouveau de l’électricité) si l’injection directe dans le réseau de gaz existant pouvait se faire dans une proportion suffisante (6 % actuellement acquis, jusqu’à 20 % en cours d’analyse et validation). À condition aussi de maîtriser les aspects sécurité liés à l’usage de l’hydrogène. Ce qui améliorerait l’équilibre économique sans toutefois le garantir…

Enfin, utiliser des turbines à combustion en cycle ouvert au lieu de cycles combinés (solution de meilleur rendement) pour assurer les productions d’ultra-pointe qui pourraient être requises pour compenser une très forte proportion d’intermittence réduirait encore tous les rendements précédents de plus d’un tiers…

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