L’intermittence des énergies renouvelables n’est pas une fatalité

Si l’hydrogène n’existe pas à l’état naturel, il est possible de le produire via des énergies renouvelables (hydroélectricité, solaire, éolien…) par électrolyse de l’eau. C’est le cas par exemple pour le projet Enertrag, soutenu par le gouvernement Allemand (21 M€) qui vise à utiliser l’excès de production d’énergie éolienne pour la production d’hydrogène. Cet hydrogène est valorisé soit en tant que carburant, soit pour la production d’électricité et de chaleur dans une unité de cogénération en co-injection avec du biogaz. Trois éoliennes de 2 MW connectées au réseau alimentent un électrolyseur de 120 Nm³/h d’hydrogène. L’hydrogène est comprimé dans 3 réservoirs d’une capacité totale de 1 350 kg sous 31 bars. Deux unités de cogénération sont alimentées avec un mélange de biogaz et d’hydrogène pour la production d’électricité (350 à 700 kWe) et de chaleur (340 à 680 kWth). Le système optimise le potentiel éolien et biogaz en produisant de l’électricité de façon fiable, durable sans surcharger ni affecter le réseau. La première centrale hybride a été inaugurée le 25 octobre 2011 à Prenzlau dans le Brandebourg.

La méthanation utilise ce principe d’électrolyse mais l’hydrogène est alors utilisé pour générer du biogaz via la formule de Sabatier (CO2 + 4 H2 = CH4 + 2 H2O) qui en combinant du dioxyde de carbone et de l’hydrogène permet de générer du méthane, de l’eau… et de la chaleur.
Le méthane ainsi produit est stocké dans le réseau gaz actuel (qui a l’avantage d’exister et de ne donc pas nécessiter d’investissements particuliers). La chaleur produite par la réaction est utilisée soit directement soit en cogénération pour produire de l’électricité.

Le Centre pour l’énergie solaire et recherche sur l’hydrogène de Bade-Wurtemberg (ZSW) a collaboré avec l’Institut Fraunhofer pour l’énergie éolienne et de la technologie Energy System (IWES) et la société de Solarfuel pour expérimenter cette technologie. Les scientifiques ont utilisé une petite installation de 25 kilowatts à Stuttgart pour effectuer leurs tests initiaux. Cette expérimentation a permis de montrer que 60% de l’électricité nécessaire à la procédure peuvent être convertis avec succès en méthane (le reste est libéré sous forme de chaleur).

L’étape suivante (en 2012) consistera à multiplier par 10 les puissances utilisées pour démontrer la faisabilité à plus grande échelle de cette transformation. A court terme, une éolienne de 3,6 MW permettra de produire, par minute, l’équivalent de 300 km d’autonomie pour un véhicule.

La méthanation est également exploitée pour produire et purifier du gaz à partir du bois (gazéification du bois). L’appareil de gazéification nécessaire à ce procédé fonctionne depuis 2002 à l’usine de biomasse de Güssing, en Autriche, et présente une capacité de combustible de 8 MW.

La qualité du gaz issu de l’étape de méthanation devient alors celle d’un gaz naturel, grâce à la séparation du CO2. Dans les installations techniques, le méthane peut être produit avec un rendement brut de plus de 60%. À moyen terme, il est possible d’améliorer encore ce rendement en optimisant le système de gazéification et de méthanation. Outre la production de méthane, le processus permet d’obtenir une chaleur d’échappement exploitable sur un plan commercial, pour couvrir les besoins en chaleur de l’industrie ou pour l’alimentation des réseaux de chauffage urbain (rendant alors économiquement viable des solutions de réseaux de chaleur malgré la baisse des consommations). Ainsi, le rendement total peut s’élever à plus de 80 %, ce qui représente un aspect important, aussi bien du point de vue écologique qu’économique.

Source : Magazine Bioénergie International

Ces technologies montrent qu’il est possible de stocker l’énergie solaire, éolienne ou issue de la biomasse! Il « suffit » de produire le méthane et/ou de l’hydrogène lorsque les conditions sont favorables (vent, soleil…) ou lorsque les besoins de chaleurs sont plus faibles. D’autres technologies, comme la méthanisation ou la production d’hydrogène par bactéries par exemple, existent… et l’ensemble de ces solutions combiné à une rationalisation préalable de nos besoins rendront, pour paraphraser les auteurs du scénario négaWatt, « possible ce qui est souhaitable ».