Une nouvelle installation PtG a été mise en service en septembre 2020, fruit de la collaboration entre Gaznat, OIKEN et l’EPFL Valais-Wallis. Ce projet est une réelle innovation d’un point de vue technologique, par la mise en service d’un réacteur de méthanation révolutionnaire, mais aussi du point de vue de l’efficience énergétique, de par son intégration dans un poste de détente et de comptage (PDC).

Tout d’abord, un tel poste assure l’interface entre le réseau haute pression de gaz (> 5 bar) et le réseau de distribution (< 5 bar), il a deux fonctions principales :

• Détendre/Abaisser la pression du gaz d’environ 50-60 bar à 5 bar au maximum,
• Compter le gaz livré sur le réseau de distribution.

Concernant la détente ou abaissement de pression, cette opération a pour effet de refroidir le gaz. Afin de maintenir le gaz à une température supérieur à 0⁰C, ce dernier est préchauffé grâce à des chaudières à gaz traditionnelles.

Dans le but de diminuer l’empreinte carbone de telles installations, voire même d’atteindre une neutralité carbone, un concept novateur a été développé. Il permet à la fois de fournir de l’énergie thermique pour préchauffer le gaz, tout en produisant du gaz de synthèse neutre en CO2.

Comment cela fonctionne ?

A partir d’une source électrique renouvelable (1) et de l’eau, l’électrolyseur (2) produit de l’hydrogène. Celui-ci est injecté dans le réacteur de méthanation (4), de même que le CO2 (3) capté sur un site industriel (stocké sous forme de bouteilles). La réaction catalytique dans le réacteur va ainsi produire du gaz de synthèse (réaction de Sabatier), ayant les mêmes propriétés que le gaz naturel CH4. Le gaz produit, de l’ordre de 0,72 kg/h (11 kWh), est injecté directement dans le réseau de distribution et reconnu comme gaz neutre en CO2.

En outre, l’énergie thermique dissipée tant par l’électrolyseur (2) que le réacteur de méthanation (4) est entièrement récupérée pour préchauffer le gaz avant sa détente.

Une installation en fonction toute l’année

Le dimensionnement des équipements a été défini dans le but d’obtenir un fonctionnement de l’installation PtG sur toute l’année.

Dans ces conditions, la production de gaz de synthèse neutre en CO2 s’élève à 79'000 kWh par année, tout en permettant une économie sur l’énergie de préchauffage du gaz de l’ordre de 140'000 kWh.

Finalement, la surveillance et le pilotage de cette nouvelle installation PtG sont assurés par le centre de conduite et de surveillance de Gaznat.

En fonction du retour d’expérience, il est prévu de mettre en œuvre ce concept dans d’autres PDC, en priorité dans des postes alimentant des sites industriels du fait d’une consommation en ruban la majeure partie du temps.

Contribution du "PtG" pour atteindre la stratégie énergétique Suisse

Pendant des décennies, le système énergétique suisse a été basé sur trois vecteurs énergétiques : le pétrole, l’électricité et le gaz naturel. Aujourd’hui, le pétrole et le gaz naturel représentent encore le 62,6% de la consommation finale d’énergie. Si la décarbonisation à l’horizon 2050 du système énergétique reste un défi majeur, une vision réaliste ne peut s’appuyer que sur une complémentarité des infrastructures énergétiques, qui seront progressivement adaptées aux exigences d’une transition s’appuyant sur l’équité économique, la durabilité environnementale et la sécurité énergétique. Si la neutralité des émissions de carbone pousse naturellement à une électrification croissante, l’énergie contenue dans les liaisons moléculaires continuera à jouer un rôle essentiel pour assurer la résilience du système énergétique. Dans ce contexte, le biogaz, les gaz de synthèse et l’hydrogène auront une place de plus en plus importante dans l’économie gazière et assureront le pont pour le couplage de secteurs.

Comme le montre certaines études, la décarbonisation et l’intégration massive de sources d’énergie renouvelables intermittentes dans le système électrique générera des périodes de déséquilibre entre la production et la demande, avec des excédents de production en été et des manques pour assurer la demande en hiver sans importations (voir Figure x et y ci-après).

La conversion en un autre agent énergétique apparaît ainsi comme une évidence pour valoriser ces excédents de production, notamment photovoltaïques, en été. La technologie PtG est une voie intéressante à suivre pour alimenter des installations de couplage chaleur-force (CCF) qui soutiendront la production électrique en hiver.

Deux variantes possibles

Pour les installations PtG, deux variantes d’utilisation sont envisageables :

• Une installation à un seul étage avec production d’hydrogène par électrolyseur et injection directe dans le réseau de gaz naturel, à un taux limité actuellement à 2%
• Une installation à double étage avec un réacteur de méthanation avec production de méthane de synthèse, nécessitant une source de dioxyde de carbone, mais sans limitation de volume pour l’injection dans le réseau de gaz.