Rôle du "Power-to-X" dans la stratégie énergétique

Le système énergétique du futur et le "Power-to-X"

4 juil. 2019 | SEBASTIAN JUTZI / PSI
Dans le cadre d’un projet de recherche commun mené par cinq centres de compétences dans le domaine de la recherche énergétique, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI, de l'Empa, de l’EPF de Zurich, de l’Université des sciences appliquées de Zurich (ZHAW), de la Haute école technique de Rapperswil (HSR), de l’Université de Genève et de l’Université de Lucerne ont élaboré un livre blanc à l’attention de la Commission fédérale pour la recherche énergétique (CORE). L’objectif de ce livre blanc est de rassembler les principales connaissances disponibles sur les technologies Power-to-X. L’étude éclaire entre autres dans quelle mesure certaines technologies, qui reposent sur la conversion et le stockage de différentes formes d’énergie, pourraient contribuer à la stratégie énergétique suisse.
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La plate-forme de recherche et de démonstration "move" de l'Empa à Dübendorf étudie les technologies Power-to-X en mobilité. (Photo : Empa)

La Suisse s’est fixé pour objectif de réduire radicalement ses émissions directes de gaz à effet de serre. Selon la Stratégie énergétique 2050, cette réduction devrait atteindre 50% en 2030 par rapport à 1990, et jusqu’à 85% d’ici 2050. Après 2050, l’approvisionnement énergétique de la Suisse devra être climatiquement neutre, c’est-à-dire ne plus produire d’émission de gaz à effet de serre comme le CO2. Les procédés dits Power-to-X forment, en partie, une solution pour atteindre cet objectif. Ils consistent à utiliser le courant excédentaire issu de nouvelles énergies renouvelables pour produire des vecteurs énergétiques liquides ou gazeux comme l’hydrogène, le méthane ou encore le méthanol par conversion électrochimique. Ces derniers sont ensuite utilisés dans les secteurs de consommation pour la propulsion de véhicules ou pour produire à nouveau de la chaleur et du courant. L’avantage de ces vecteurs énergétiques liquides ou gazeux: il est possible de les stocker durant une longue période avant de les réutiliser.

Dans le cadre de la Stratégie énergétique 2050, les procédés Power-to-X sont intéressants, entre autres parce que les nouvelles énergies renouvelables issues du photovoltaïque ou de l’éolien ne sont pas disponibles de manière continue et restent soumises à d’importantes fluctuations. L’idée est d’utiliser le stockage intermédiaire de l’énergie générée lors de phases très productives pour compenser les phases de faible production de courant, notamment à l’aide de procédés Power-to-X. Ces vecteurs peuvent contribuer à équilibrer l’offre et la demande d’énergie sur une longue période, améliorer la flexibilité à court terme dans le réseau électrique grâce à une gestion intelligente des charges et générer pour l’industrie des produits de remplacements aux carburants, aux combustibles et aux matières premières fossiles.

Expérience d'application pratique

Pour évaluer le rôle que peuvent jouer les technologies du Power-to-X dans le contexte de la stratégie énergétique 2050, des chercheurs de six institutions ont réuni leur expertise. Les scientifiques de l'Empa ont pu, entre autres, apporter leur vaste expérience dans le domaine de la mobilité. La plate-forme de recherche et de démonstration "move" est en service sur le site de Dübendorf depuis plus de trois ans. "move" a été conçu comme la station de chargement et de remplissage du futur. L'électricité excédentaire des systèmes photovoltaïques est utilisée à la fois pour charger les véhicules électriques et pour produire de l'hydrogène (Power-to-Gas) par électrolyse pour ravitailler les véhicules à pile à combustible. Avec la création et l'exploitation pionnière des premières stations-service à hydrogène 700 bar pour voitures privées en Suisse, l'Empa et ses partenaires "move" ont jeté les bases de plusieurs initiatives en faveur de la mobilité hydrogène en Suisse.

Dans une prochaine étape d'expansion, "move" doit maintenant être complété par une autre technologie Power-to-X. Dans un processus de méthanisation, l'hydrogène est converti avec le CO2 de l'atmosphère en méthane synthétique (CH4), qui peut être utilisé directement pour les véhicules à gaz ou injecté dans le réseau gazier.

Outre l'expérience très pratique de l'utilisation des technologies Power-to-X en mobilité, une équipe de chercheurs de l'Empa et du PSI a récemment publié une étude sur le potentiel du Power-to-Gas en Suisse. Les chercheurs ont conclu, entre autres, que la vente de produits de conversion de l'électricité en gaz dans le secteur de la mobilité sera probablement la plus économique dans un proche avenir, car les coûts énergétiques représentent une proportion relativement faible des coûts totaux et la pression pour réduire le CO2 est élevée.

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Les trois voies de mobilité dans "move" : véhicules électriques, hydrogène et gaz. (Graphique : Empa)
Intégration dans le système global

Ces conclusions, ainsi que les analyses des cinq autres institutions de recherche, ont été intégrées dans le Livre blanc "Power-to-X : Perspectives in Switzerland". L'une des conclusions générales est qu'il est essentiel pour une utilisation réussie de Power-to-X dans le cadre de la stratégie énergétique 2050 que la recherche et l'innovation se concentrent sur l'intégration optimale de Power-to-X dans l'ensemble du système énergétique suisse.

Le Livre blanc a été commandé par la Commission fédérale de la recherche énergétique (CORE) et préparé par les partenaires du SCCER "Heat and Electricity Storage", "Biosweet", "Crest", "Furies" et "Mobility" et financé par Innosuisse et par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN).

 

Les résultats des analyses seront présentés par les chercheurs lors d'une manifestation à l'ETH Zurich le 8 juillet.
Lieu : ETH Zurich (Centre) HG D 7.1, Rämistrasse 101, 8092 Zurich
Début de l'événement : Lundi 8 juillet 2019, 17 heures.
Pour de plus amples informations, veuillez consulter le site https://indico.psi.ch/event/7516/

 

 

Informations
Christian Bach
Automotive Powertrain Technologies
Tél. +41 58 765 4137

Rédaction / Contact médias
Stephan Kälin
Communications
Tél. +41 58 765 49 93

Liens supplémentaires

"Le système énergétique du futur et le Power-to-X"
Communiqué de presse PSI du 03.07.2019

"L'Empa ouvre la voie de la mobilité à l'hydrogène"
News du 26.06.2019

"Analysis of Potentials of Power-to-Gas in Switzerland"
Étude de Teske, Sinan Levent, Rüdisüli, Martin, Bach, Christian, & Schildhauer, Tilman (09.05.2019)


Audio

Mehr Methan Überschüssige Energie etwa aus Solar- oder Windanlagen lässt sich mit «Power-to-Gas»-Technologien beispielsweise zu Methan umwandeln und speichern. In der Schweiz könnte man damit im Idealfall bis zu eine Million Autos CO2-neutral betreiben, erklärt Empa-Forscher Christian Bach. Im Bild: Methan-Gasblasen im Eis gefangen. Abraham Lake, Kanada.Emission de radio sur Echo der Zeit du 4 juillet 2019, en allemand Foto: John Bakator für Unsplash