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Revue TELECOM 187 - Connexions des énergies, stockage complémentarité des réseaux gaziers et électriques pour réussir la transition énergétique

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15/12/2017

CONNEXIONS DES ENERGIES, STOCKAGE

 complémentarité des réseaux gaziers et électriques pour réussir la transition énergétique

 

Par Anne-Sophie Decaux dans la revue TELECOM n° 187

 

Fiables, disponibles et flexibles, en combinant leurs capacités intrinsèques et des innovations technologiques, les réseaux gaziers offrent aux réseaux électriques les capacités de stockage nécessaires à la réussite d’une transition énergétique maîtrisée et économiquement soutenable.

 

Des moyens de production d’énergie renouvelable non adaptés au profil de demande

Avec la décarbonisation de l’économie, le système énergétique subit de profondes mutations : les énergies renouvelables (EnR) prennent de plus en plus d’importance, et leur production par nature locale, aléatoire, variable et même intermittente est peu compatible avec le besoin qui doit s’adapter à la consommation. Elle est aussi variable, difficilement contrôlable et surtout décorrélée de cette production d’énergie renouvelable.

Ainsi, l’électricité produite par les champs éoliens terrestres, marins et les centrales solaires peut ne pas être intégralement consommée ou exportée sur certaines périodes, et faute de solution de stockage adaptée, la production est alors arrêtée ou l’électricité est perdue pour ne pas saturer les réseaux.

Les plus gros moyens de stockage français de l’énergie électrique produite que sont les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) ne permettent de stocker qu’au plus 35 GWh d’électricité à chaque cycle et sont insuffisants face aux térawattheures d’énergie qu’il sera nécessaire de stocker dans le futur.

Trouver des solutions pour réaliser l’adéquation entre l’intermittence des EnR et le besoin des consommateurs devient un véritable enjeu de la décarbonation de l’énergie et plus particulièrement du système électrique. Le réseau de transport de gaz constitue alors une solution intéressante permettant de résoudre cette difficile équation.

 

Capacité des réseaux gaziers

Le système gazier français et ses infrastructures se sont développés depuis près de 50 ans pour accompagner les évolutions de la société, et plus de 6 milliards d’euros ont été ainsi investis par GRTgaz ces dix dernières années pour moderniser le seul réseau de transport et accompagner l’ouverture des marchés de l’énergie.

Fiable, le réseau de transport assure, par l’intermédiaire de gazoducs et de liaisons maritimes, l’approvisionnement de la France en connectant le pays à des ressources énergétiques diversifiées. Par nature très souple d’utilisation et disposant de stockage, le réseau gazier permet d’offrir la flexibilité nécessaire à la gestion de l’intermittence des demandes des clients, couplée aujourd’hui à l’intermittence des moyens de production d’énergies renouvelables.

En énergie finale consommée, le gaz fournit annuellement 450 TWh, soit autant que l’électricité, et le réseau gazier offre une puissance disponible environ 1,5 fois supérieure au réseau électrique.

Durant cette dernière décennie, les centrales à cycle combiné gaz (CCCG) de production d’électricité se sont développées et conjuguent souplesse d’utilisation et fortes puissances. Elles permettent, d’ores et déjà, de compenser une production aléatoire et de répondre aux fortes variations de la demande électrique. En période hivernale, le système électrique peut aujourd’hui s’appuyer sur les cogénérations et 14 centrales à cycle combiné gaz (CCCG) raccordées au réseau de transport de gaz, et disponibles en moins d’une heure, pour atteindre 9 GW de production d’électricité. La production d’électricité à partir de gaz peut ainsi représenter l’équivalent de 16 000 éoliennes.

En réponse aux besoins de la transition énergétique et de l’économie circulaire, GRTgaz a aussi cherché à favoriser l’injection du biométhane dans les réseaux gaziers. L’injection de ces gaz renouvelables a nécessité de concevoir un nouveau mode de pilotage du système gaz pour tenir compte de la multiplication des points d’injection décentralisés, et maintenir en temps réel l’équilibrage entre l’offre et la demande, ce qui passe par le recours à des technologies «smart» et un réseau encore plus intelligent.

À horizon 2030, les objectifs affichés d’injection de ce biométhane de 1ère génération dans les réseaux gaziers français sont de 30 TWh. Les opérateurs gaziers français sont néanmoins prêts à revoir ces objectifs à la hausse. En 2050, les potentiels du biométhane à partir de méthanisation mais aussi par pyrogazéification de biomasse solide ou généré par des algues permettront de substituer le gaz naturel par des gaz renouvelables.

 

REPERES

La France s’est dotée d’infrastructures gazières performantes pour garantir une importante quantité d’énergie et de puissance aux consommateurs. Ainsi, GRTgaz, l’un des leaders européens du transport de gaz et un expert mondial des réseaux et systèmes de transport gazier, possède et exploite plus de 32 000 km de canalisations enterrées et 28 stations de compression pour acheminer le gaz entre fournisseurs et consommateurs (distributeurs ou industriels directement raccordés au réseau de transport). En énergie finale consommée, le gaz fournit annuellement 450 TWh, soit autant que l’électricité. Pour faire face à des situations climatiques rigoureuses, le réseau gazier offre également une puissance disponible d’environ 208 GW (ou 5000 GWh/J) soit 1,5 fois la somme de la puissance électrique installée et des capacités d’interconnexion.

 

 

De nouvelles perspectives innovantes de couplage des réseaux électriques et gaziers

De la même manière, GRTgaz se prépare à l’injection d’hydrogène et de gaz de synthèse dans le réseau de transport de gaz. En effet, de nouvelles voies comme le Power to Gas sont aujourd’hui explorées pour développer la complémentarité des réseaux de transport électrique et gazier et ouvrir de nouvelles perspectives pour construire un système énergétique global, intelligent et tourné vers l’intégration des énergies renouvelables.

Ainsi, en transformant l’électricité en hydrogène par électrolyse de l’eau, le procédé Power to Gas offre une solution pour stocker et utiliser l’électricité excédentaire, produite en particulier par les EnR. Pour aller plus loin, en recombinant l’hydrogène à du dioxyde de carbone (CO2), il est aussi possible d’obtenir du méthane de synthèse par un processus de méthanation. Dès à présent, le réseau de transport de gaz de GRTgaz est dimensionné pour accueillir une partie de cet hydrogène et 100 % du méthane de synthèse.

GRTgaz s’est ainsi associé à six partenaires industriels pour développer à, Fos-sur-Mer, le premier démonstrateur de Power to Gas français raccordé au réseau de transport de gaz. En décembre 2016, RTE a rejoint le projet. Ce projet piloté par GRTgaz, appelé Jupiter 1000, sera mis en service en 2018 et permettra d’explorer l’avenir du méthane de synthèse et la capacité du réseau gazier à stocker d’importantes quantités d’électricité renouvelable excédentaires.

 

Biographie de l'auteur

 

Anne-Sophie Decaux, Directrice technique de GRTgaz depuis 2013. Diplômée des Arts et Métiers, Anne-Sophie Decaux a exercé divers métiers dans le secteur gazier (distribution, stockage, recherche, transport). Anne-Sophie Decaux manage des hommes et des femmes tant des opérationnels sur le réseau de GRTgaz que des experts en charge des politiques techniques et industriels. Elle exerce ses fonctions dans un contexte de transition énergétique amenant à explorer des solutions innovantes pour adapter le réseau et concilier compétitivité, sécurité d’approvisionnement et préservation de l’environnement.


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