Pendant les mois d’hiver, les énergies renouvelables sont rares dans toute l’Europe. Un projet international envisage maintenant une solution non conventionnelle : L’hydrogène et le dioxyde de carbone renouvelables sont pompés ensemble dans le sol, où des micro-organismes naturels transforment les deux substances en méthane, le principal composant du gaz naturel.
« Underground Sun Conversion » : la technologie au nom passionnant, brevetée par la société énergétique autrichienne RAG Austria AG, offre un moyen de stocker l’énergie renouvelable de manière saisonnière et à grande échelle pour la rendre disponible toute l’année. En été, l’énergie renouvelable excédentaire – l’énergie solaire, par exemple – est transformée en hydrogène (H2). Il est ensuite stocké avec le dioxyde de carbone (CO2) dans des installations de stockage souterraines naturelles – par exemple d’anciens gisements de gaz naturel – à une profondeur de plus de 1000 mètres.
C’est là qu’interviennent les petits auxiliaires : des micro-organismes de la préhistoire, appelés archées, transforment par leur métabolisme l’hydrogène et le CO2 en méthane (CH4) renouvelable. Les archées sont présentes dans le monde entier, principalement dans des environnements anaérobies, c’est-à-dire à faible teneur en oxygène, et il y a des millions d’années, elles étaient déjà responsables de la transformation de la biomasse en gaz naturel. En introduisant de l’hydrogène et du CO2 dans des dépôts de grès poreux appropriés, ce processus est pratiquement relancé. Le méthane « produit » dans ces réservoirs peut ensuite en être extrait en hiver et utilisé de diverses manières comme gaz naturel neutre en CO2.
La recherche de sites appropriés
Des entreprises énergétiques et des instituts de recherche autrichiens et suisses ont maintenant uni leurs forces pour poursuivre le développement de cette technologie. Dans le cadre d’un projet financé par le programme-cadre de recherche européen ERA-Net et, en Suisse, par l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), le potentiel technique et économique en Suisse et en Autriche sera exploré au cours des deux prochaines années. En Suisse, l’entreprise énergétique Energie 360°, l’Empa, l’Université de Berne et l’Université des sciences appliquées OST de Suisse orientale sont impliquées. L’Empa développe une perspective sur l’ensemble du système énergétique : « Nous examinons quand et où se produisent les surplus d’électricité, où se trouvent les sources de CO2 appropriées et, finalement, où se trouve la demande de gaz naturel renouvelable« , explique Martin Rüdisüli du département Systèmes énergétiques urbains de l’Empa. Avec les conditions géologiques, qui sont étudiées par l’Université de Berne, et les conditions économiques limites, qui sont élaborées par l’OST, une carte des sites possibles pour l’application de la technologie « Underground Sun Conversion » doit être créée.
Martin Rüdisüli estime que cette technologie est prometteuse. En particulier parce que, outre la méthanisation biologique, elle apporte également une réponse au problème du stockage saisonnier : « Même avec une forte augmentation de la production de méthane, il ne serait pas nécessaire d’étendre l’infrastructure de stockage en surface grâce aux installations de stockage naturel à l’intérieur de la terre« , explique-t-il.
Sur la voie de la décarbonisation de notre système énergétique
La volatilité des sources d’énergie renouvelables est l’un des grands défis de la transition énergétique. En hiver, nous avons trop peu d’électricité renouvelable, en été trop. Dans une étude antérieure sur le potentiel de la technologie « power-to-gas » – c’est-à-dire la transformation de l’électricité renouvelable en vecteurs énergétiques chimiques tels que l’hydrogène ou le méthane – en Suisse, le chercheur de l’Empa Martin Rüdisüli a prédit un excédent d’une bonne dizaine de TWh d’électricité solaire en Suisse au cours des prochaines décennies – en supposant qu’une grande partie des surfaces de toit appropriées soient développées avec le photovoltaïque, ce qui est à son tour nécessaire si l’on veut remplacer l’électricité nucléaire.
Si l’électricité excédentaire est transformée en méthane en été, cela permettrait de faire fonctionner toute l’année environ un million de véhicules à gaz sur une base d’énergie renouvelable.
« La conversion de l’électricité renouvelable en sources d’énergie stockables en fonction des saisons est un pilier important d’un système énergétique décarboné« , explique Martin Rüdisüli. Les résultats de cette étude antérieure « power-to-gas » servent également de base au projet actuel, où ils sont maintenant affinés en fonction des conditions limites technico-économiques de la technologie « Underground Sun Conversion« .
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Comme toujours dans ce genre de promesses, il n’est jamais question du rendement énergétique du procédé : quelle énergie est récupérée en fin de course par rapport à l’énergie injectée au départ.
Les choses sont toujours aimablement présentées à la sortie du laboratoire, en évacuant les problèmes d’intendance, mais la réalité industrielle anéanti bien souvent les illusions.
Par exemple, il est beaucoup mis en avant le « power to gas to power » avec l’hydrogène. Mais en fin de compte, seulement 25% au mieux de l’énergie initiale est restituée au final après transformation : électrolyse, compression, stockage, production d’électricité.
Mieux vaut stocker les excédents d’énergie solaire de l’été, ou ceux des pointes de production éolienne de l’hiver, dans le stockage intersaisonnier de la chaleur, que ce soit au niveau des réseaux de chaleur qu’à celui des quartiers écologiques ou même d’un simple immeuble bien isolé.
Oh que oui !!
La première ligne de l’article est déjà fausse. C’est en hiver que l’éolien est le plus abondant… Ça commence mal ! !
Désolé mais non.
On ne cherche pas de rendement énergétique (photosynthèse : 1%, module Peltier : 1%). Dans le cas de l’électricité en région habitée, on cherche un coût ou encore, un rendement financier. Le coût final est plein de composantes, panneaux, foncier, disponibilité, acheminement et le produit a plusieurs utilisations dont certaines ne sont pas énergétiques (l’hydrogène est l’élément chimique le plus couramment utilisé dans l’industrie), sa liquidité va se répartir en plusieurs segments de marché.
Pour l’hydrogène, la production électrique est le segment le moins rémunérateur par unité mais c’est aussi le plus important en volume.
Le rendement énergétique est un critère parmi d’autres, chaque critère change la signification des autres critères. Même le coût n’est pas obligatoirement déterminant. Acheter de l’énergie bon marché à un pays qui risque de vous attaquer militairement n’est pas une très bonne affaire.
Un parc solaire en plein Sahara produit du courant à 0.01 $ par kWh. A proximité d’un point d’eau, il produira de l’hydrogène à moins d’1 $ par kg. Transporté par pipe jusqu’à un lieu de stockage et une centrale à cycle combiné, il aura un meilleur rendement que n’importe quelle autre technologie.
C’est le résultat d’un foncier abondant et de la disponibilité d’eau et d’un pipe vers un lieu de consommation.
C’est ça le rendement.
L’avenir de l’hydrogène n’est pas écrit dans un livre de chimie !
Il résulte d’un arbre de choix parcouru par une intelligence collective qui relève du politique, des sciences, de la géopolitique, de l’industrie, de l’économie locale, nationale, continentale et même de la géologie (réservoirs profonds)
Si on s’arrête à la physique , le nucléaire sort seul gagnant puisque il exploite l’interaction forte , seconde force de l’univers après la gravité. Son rendement par unité de volume est inégalable par des moyens chimiques qui n’exploitent que la force magnétique entre noyaux et électrons, de même que les cellules solaires. La chimie et l’électronique sont donc obsolètes. Tant pis si les accidents nucléaires font des dégâts énormes pendant des périodes très longues. Nous n’avions qu’à être des formes de vies à exosquelette !
C’est fou de faire des tests unitaires sur le premier marché au monde, celui qui provoque la plupart des guerres et qui dicte le PIB de la plupart des pays… et de croquer le plus gros investissement de l’histoire humaine par une petite équation assassine…
La fracturation thermique de l’eau par une réaction nucléaire n’a pas besoin d’avoir un gros rendement puisque un réacteur produit 4 fois plus de chaleur que les turbines ne peuvent en exploiter (Carnot etc…)
Même avec un rendement de 0.3, elle fera mieux que les centrales actuelles.
Le seul moyen de parvenir à une production EnR > 30% est de les surdimensionner et donc de sacrifier leur production excédentaire
Cet excédent perdu produit de l’hydrogène par électrolyse alcaline avec un rendement de 0.6 , soit 0.6 de plus que si on la sacrifie. 100% de gagné.
C’est ça aussi le rendement
Voici la projection de l’Étude Fraunhofer ISE 2020 quant à la production électrique allemande le 17 avril 2050 à 15 heures :
Photovoltaïque : 290 GW
Eolien onshore : 136 GW
Eolien offshore : 75 GW
Total production allemande : 503 GW
La consommation allemande « normale » avoisine 70 GW en avril. Admettons qu’elle augmente de 50% à 100 GW et que de nouvelles lignes d’export soient construites pour atteindre 100 GW , il reste quand même 300 GW à stocker.
Malheureusement, le cumul du pompage, électrolyse, batteries , .. n’a aucune chance d’atteindre 100 GW. Absorber 70 GW tout compris serait déjà un miracle.
A ce titre, plutôt que mettre en avant les expériences de labo portant sur une électrolyse alcaline de moins de 10 W , il ne serait pas exagérément lucide de se mettre à l’échelle et de comprendre que l’énergie vaut très cher, tant en argent qu’en vies perdues dans les guerres et en destruction d’environnement…
Merci de considérer que les milliers d’ingénieurs qui travaillent à plein temps sur l’hydrogène ont lu les même bouquins de chimie que vous…
Question à RAG via l’auteur de l’article du 15 juillet 2021: quel est le bilan 1 an plus tard; càd ce 5 sept 2022 ?
Conforme aux attentes?
Merci de nous dire si cette iD qui semble intéressante si ça se passe comme prévu en injectant CO2 et H2 ds une roche réservoir poreuse de Ober-österreich….
MfG
A=
Guydegif(91)