Du gaz de schiste ? Non du gaz d'éolienne !

jeudi 15 novembre 2012 Écrit par  Yves Heuillard

Audi démontre qu'il est possible de convertir de l'électricité verte en gaz destiné à l'alimentation des automobiles. Une usine pilote de 6MW vient d'être mise en service à Wertle en Allemagne.

À Werlte près de Oldenburg, en Basse-Saxe, Audi vient de mettre en service une usine de conversion de l'électricité verte - éolienne ou solaire photovoltaïque -, en gaz. Objectif : fournir du gaz bon marché, et de production locale, pour l'automobile.

Une première usine pilote de 250kW avait été inaugurée à Stuttgart en octobre 2012 par la start-up Solarfuel (renomée depuis Etogas) avec le soutien du Centre de recherche sur l’énergie solaire et l’hydrogène (ZWS) de Stuttgart et du Fraunhofer Institute, le plus grand institut de recherche apliquée en Europe. Ces développements sont destinés à répondre aux problèmes posés par l'intermittence des sources éoliennes et solaires dans la perspective allemande d'une électricité 100% renouvelable en 2050.

L'électricité quasi gratuite à certaines heures

En Allemagne, à certaines heures, la production solaire et éolienne peut atteindre celle de 30 ou 40 réacteurs nucléaires ! Ce qui amène le prix instantané de l'électricité à baisser fortement. Si ce pic de production ne correspond pas à un pic de demande, le prix instantané de l'électricité peut devenir même nul, voire négatif (1), ce dont profitent les usagers (2), mais ne fait pas l'affaire des électriciens. Chaque année des centaines de millions de kWh d'électricité peuvent être perdus.

Une solution : le stockage de l'électricité au moment où elle ne vaut presque rien pour la revendre plus tard au moment où la demande est forte et son prix élevé. Plusieurs solutions existent, la plus ancienne consistant à remonter  l'eau dans les barrages par pompage (un exemple en France au barrage de Grand'Maison en Isère). La conversion de l'électricité en gaz est l'une des autres solutions possibles. Sachant  qu'en Allemagne le réseau de gaz dispose lui d'un stockage 217 TWh (1 terawattheure =1 milliard de kWh).

Etogas ou le gaz renouvelable !

électrolyseur SolarFuel L'usine d'Audi est construite selon le procédé développé par Etogas. En théorie le principe est simple : de l'hydrogène, généré par électrolyse de l'eau, réagit avec du gaz carbonique dans un réacteur catalytique pour produire du méthane et de l'eau. Le méthane peut ensuite être compressé et injecté dans le réseau de distribution de gaz naturel.

Le rendement de l'opération est de l'ordre de 60 %. Mais si on utilise la chaleur générée (et perdue) par l'opération dans une usine de biogaz (qui fabrique du méthane en chauffant des déchets) le rendement peut monter à 70-80%.

Selon Stephan Rieke, directeur commercial de Etogas, les améliorations les plus significatives porteront sur l'amélioration de l'électrolyse elle-même dont le rendement devrait passer de 65-70% actuellement à plus de 75% dans 5 ans.

Acheter du courant à 1 cts, revendre du gaz à 15 cts

Le coût  visé pour ce "gaz renouvelable" est de 8 ou 9 cts le Kwh, soit le tarif de vente garanti du biogaz aujourd'hui. L'investissement devrait être de l'ordre d'un  million d'euros par MW d'ici 2015 à 2017 pour des usines d'une puissance de l'ordre de 10 MW (c'est deux fois plus cher aujourd'hui). 

Quant au modèle économique, il s'agit d'acheter de l'électricité sur les marchés quand elle est à un ou deux centimes le kWh, puis de revendre le gaz quand il est à son prix le plus élevé. Utilisé dans l'automobile, Stephan Rieke fait remarquer que le prix de revente du gaz pourrait atteindre de l'ordre de 15 cts.

Des voitures au gaz d'électricité

L'usine Audi produit 1,4 million de m3 de gaz par an. Parallèlement le constructeur vient de lancer son modèle A3 Sportback g-tron qui peut fonctionner au gaz naturel. Rien ne changera à la pompe, sauf que pour chaque plein de gaz, Audi réinjecte autant de gaz renouvelable dans le réseau à partir de son usine de manière à garantir une véritable neutralité carbone (3). Une usine de 6,3 MW pourra produire du gaz  pour 1500 voitures roulant chacune 15 000 kilomètres par an.

De l'intelligence partout

Cette expérience montre la complexité économique et technique de la gestion intelligente des réseaux électriques, la necessité d'une vision industrielle globale et d'une adhésion de la société aux valeurs de développement durable. Sur ces bases notre voisin Allemand développe une industrie des technologies vertes dont il est le champion mondial (notre article).

Pour les détails techniques sur la production du gaz et sur son cycle de vie, télécharger ce document de présentation par Stephan Rieke en juin 2013 (en allemand).

Article réalisé en collaboration avec notre correspondant allemand André Langwost
Photos aimablement fournies par SolarFuel. 
 

Références 

1) Pour les centrales à charbon le coût de l'arrêt des générateurs puis de la remontée en pression peut être supérieur au coût de la vente à prix négatif. Negative Wholesale Power Prices: Why They Occur and What to Do about Them. Maria Woodman, Undergraduate Student Economics Department, New York University

2)  Une étude du Fraunhofer Institute montre que l'éolien fait baisser le prix de l'électricité en Allemagne conduisant à une économie de5  milliards d'euros par an pour les consommateurs allemands. Sensfuss, Frank; Ragwitz, Mario (2008). "The merit-order effect: A detailed analysis of the price effect of renewable electricity generation on spot market prices in Germany". Energy Policy 36 (8 ( Aout)): 3076–3084.

3) Voir notre article "L'automobile électrique roulera-t-elle à l'uranium, à l'énergie solaire, ou au charbon ?"

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