Gaz renouvelables et économie circulaire

Les gaz renouvelables apportent des réponses aux enjeux économiques et environnementaux actuels. Ils contribuent à valoriser les déchets, à décarboner l’industrie et les transports, à créer des emplois et des revenus supplémentaires aux agriculteurs.
Bretagne Sud network - October 2019

Les gaz renouvelables,
la nouvelle énergie
du XXIe siècle

Les gaz renouvelables constituent une énergie aux sources multiples et peuvent être issus :

  • de l’agriculture,
  • de l’industrie agro-alimentaire,
  • de la restauration collective,
  • de la collecte d’ordures ménagères ou de déchets verts,
  • de la collecte des déchets de bois,
  • des stations d’épuration,
  • des installations de stockage de déchets non dangereux. 

Grâce à différentes techniques de production, les déchets et les matières deviennent une ressource valorisable et vertueuse pour réduire notre empreinte écologique. En complément, certains déchets non recyclables, comme les combustibles solides de récupération, peuvent même être utilisés pour produire des gaz bas-carbone, ce qui évite ainsi leur incinération ou leur enfouissement.  

Les gaz renouvelables et bas-carbone contribuent à l’émergence d’une économie circulaire, qui vise à limiter le gaspillage et à créer de la valeur locale en recyclant la matière déjà utilisée.

Gaz renouvelables : des filières vertueuses (ou durables) et diversifiées

La méthanisation consiste à traiter des matières organiques provenant de différents secteurs : agricole, industriel, déchets de restauration, déchets de collectivités, etc. En fermentant cette matière en l’absence d’oxygène (en « anaérobie »), on obtient du biogaz qui, une fois purifié, devient du biométhane. 

Le processus de méthanisation crée des résidus : les digestats. Ils constituent des engrais organiques et efficaces pour les cultures. Les gaz renouvelables profitent aussi aux terres. 

Avec 214 sites d’injection de biométhane dans les réseaux de transport et de distribution de gaz naturel en France, le biométhane participe de la décarbonation de l’économie française. Ils représentent une capacité de production de 3,9 TWh/an de gaz renouvelable et locale, de quoi alimenter 325 000 foyers en gaz ou bien encore de faire rouler 13 000 bus au bioGNV. Parmi eux, 21 sites de production de biométhane sont raccordés au réseau GRTgaz. Des chiffres appelés à tripler en 2021.

De la méthanisation à l'injection : les étapes clés
Source : Panorama du gaz renouvelable en 2019 / GRDF

Schéma de la méthanisation à l'injection : les étapes clés

La pyrogazéification transforme en gaz injectable dans les réseaux des résidus solides renouvelables ou non renouvelables peu ou mal valorisés (comme les résidus de biomasse, les pneus, plastiques…) en les chauffant à très haute température (entre 800 et 1 500°C), avec peu ou pas d’oxygène. Cette filière émergente s’organise pour produire localement une énergie peu carbonée et lancer les premières unités industrielles dès 2023. Ainsi, GRTgaz accompagne les démonstrateurs Titan V, Synthane, Plainergie ou encore Cométha pour étudier la pyrogazéification comme solution de valorisation des déchets résiduels, en appui des politiques publiques de réduction des quantités et d’augmentation du recyclage.

La pyrogazéification pour injection de gaz dans les réseaux
Source : Panorama du gaz renouvelable en 2020 / GRTgaz

Schéma de procédé de pyrogazéification

En chauffant à haute pression (200 à 300 bars) et à haute température (400 à 700 °C) les effluents et résidus de biomasse humide comme les boues de stations d’épuration, la gazéification hydrothermale en permet de produire un gaz renouvelable riche en méthane le carbone contenu dans cette matière. Elle apporte une solution de conversion en gaz renouvelable à un ensemble d‘activités urbaines et péri-urbaines, aux collectivités territoriales ou encore aux opérateurs de traitement des déchets. La construction des premières installations industrielle de gazéification hydrothermale est visée à l’horizon 2025.

Procédé de gazéification hydrothermale
Source : Panorama du gaz renouvelable en 2019 / GRTgaz

Schéma du procédé de gazéification hydrothermale

L’hydrogène, un accélérateur de la transition énergétique

L'hydrogène jouera, comme les autres filières de gaz renouvelables et bas-carbone (méthanisation, pyrogazéification, gazéification hydrothermale), un rôle majeur pour contribuer à l’atteinte de l'objectif de zéro émission carbone de manière abordable. L'hydrogène renouvelable et bas-carbone peut remplacer les combustibles fossiles utilisés dans certains procédés industriels carbo-intensifs notamment dans les secteurs de la chimie et de l'acier, mais également dans le raffinage. L’hydrogène peut aussi être utilisé comme un vecteur d’énergie pour de nombreux usages de mobilité, en particulier la mobilité lourde, le transport collectif de personnes, ou encore la mobilité ferroviaire…. En outre, avec le développement de la production d'électricité renouvelable variable en Europe, l'hydrogène fournira avec la technologie de Power to Gas une solution d’intégration massive de ces énergies renouvelables en couplant les différents réseaux électriques, hydrogène et gaz.

Différents modes de production d’hydrogène renouvelable et bas carbone sont à l’étude ou en développement. La technologie Power to Gas permet déjà de transformer les surplus des énergies électriques renouvelables intermittentes en hydrogène pour l’injecter dans les réseaux. Coordonné par GRTgaz, le démonstrateur industriel de Power to Gas Jupiter 1000, situé à Fos-sur-Mer, vise à en tester la viabilité. D’autres moyens de production d’hydrogène existent, à partir par exemple de la pyrogazéification de déchets et de biomasse, de reformage de gaz avec stockage du carbone ou encore de pyrolyse du gaz pour produire de l’hydrogène sans émissions de CO2..

Au-delà de la production, le transport de l’hydrogène est un enjeu majeur pour en développer les usages. 
GRTgaz est certain que l'avenir de l'hydrogène dépend dans une large mesure de la disponibilité d'une infrastructure capable de transporter et de stocker de grandes quantités d'hydrogène, reliant les zones de production à la consommation, tant à l’échelle locale et nationale qu'au niveau européen. GRTgaz est également convaincu que l’évolution du réseau gazier existant permettra de développer un réseau hydrogène à moindre coût. L’entreprise travaille ainsi à développer un réseau dédié de transport d’hydrogène en France principalement en s’appuyant sur la conversion de canalisations existantes, tout en continuant à permettre le transport du gaz naturel qui sera progressivement remplacé par le biométhane en parallèle.

À l’échelle européenne, les opérateurs d’infrastructures gazières unissent leurs efforts pour développer l’hydrogène en cohérence avec la stratégie de l’UE pour une Europe neutre pour le climat. En juillet 2020, GRTgaz et dix autres gestionnaires d’infrastructures gazières ont présenté leur vision d’une « dorsale hydrogène » européenne : un réseau possible de 6 800 km à l’horizon 2030. Le projet Hy-Fen de GRTgaz (800 km de canalisations entre Fos-Marseille et la Région Grand-Est en est une première étape en France. Hy-Fen reliera des sites de production et de consommation en hydrogène éloignés en garantissant la sécurité d’approvisionnement et en permettant aux consommateurs de pouvoir choisir de se fournir en hydrogène de manière compétitive auprès du fournisseur de leur choix.

Autre projet engagé par GRTgaz, en partenariat avec CREOS : le projet mosaHYc (Moselle Sarre HYdrogène Conversion). Ce dernier a pour ambition de convertir deux canalisations de gaz existantes au transport 100 % hydrogène, permettant d’interconnecter sur une distance de 70 km Völklingen, Perl (Sarre), Bouzonville et Carling (Moselle). Ce projet entre les deux opérateurs de transport de gaz contribuera au développement d’un écosystème hydrogène régional, transfrontalier entre trois pays : la Grande Region Hydrogen.

La R&D, un puissant levier pour les gaz renouvelables

Avec son centre de recherche RICE (Research and Innovation Center for Energy), GRTgaz est à la pointe de l’innovation en matière de gaz renouvelables. Ses équipes d’une centaine de chercheurs et ses deux centres de recherche sont mobilisés autour de la transition énergétique.

Dans le domaine de l’hydrogène, RICE mène notamment les projets suivants :

  • FenHYx, une plateforme ouverte de R&D pour valider la tenue des matériaux et équipements de réseaux en présence d’hydrogène,
  • Un partenariat avec Ontras, gestionnaire de réseau de transport de gaz en Allemagne. Portant sur le partage de connaissances et de travaux de recherche sur le transport et le mélange d’hydrogène et de gaz naturel dans leurs réseaux, le protocole établi entre Ontras et GRTgaz contribue au déploiement de l’hydrogène et des nouveaux gaz décarbonés. Il définit les principes de collaboration autour de deux projets : le développement d’une technologie de séparation du gaz naturel et de l’hydrogène ; la conduite d’essais d’étanchéité à l’hydrogène sur des équipements du réseau de gaz naturel.

Nouveaux débouchés, nouveaux emplois

Fluctuation des prix des matières premières, aléas des habitudes de consommation, risques climatiques… les revenus des agriculteurs sont soumis à de nombreuses incertitudes. Tout en leur permettant de prendre part à la transition énergétique, les gaz renouvelables leur apportent des perspectives nouvelles, avec la méthanisation et la valorisation de matières issues de l’agriculture. Pour les agriculteurs, le développement de ce type de projet prend la forme soit d’une unité de méthanisation agricole dite « à la ferme », qui peut être individuelle ou collective lorsqu’elle rassemble plusieurs exploitations agricoles, soit d’une unité de méthanisation portée par un collectif mixte.

Les gaz renouvelables apportent aussi l’opportunité de créer des emplois non délocalisables. Avec l’essor des filières de gaz renouvelable, les besoins en main d’œuvre et de nouvelles compétences grandissent. Pour la méthanisation, les perspectives de développement des 10 prochaines années créeront des milliers d’emplois en France, au plus près des sites de production : ingénieurs, spécialistes de montages financiers et administratifs, ouvriers et techniciens. Déjà, 4 000 emplois étaient identifiés au sein de la filière en 2019 (sources : Transitions 2019 et Panorama du Gaz Renouvelable 2019).

Des usages décarbonés

Dans le domaine industriel, les gaz renouvelables se substituent aux énergies fossiles dans les procédés de production. La chimie, le raffinage, ou encore l’électronique et l’agroalimentaire s’alimentent en biogaz.

En matière de mobilité, GRTgaz développe le réseau d’avitaillement des véhicules roulant au Gaz Naturel Véhicule (GNV), carburant contribuant à réduire les gaz à effet de serre (- 25 % de CO2 par rapport à l’essence et – 10 % de CO2 par rapport au diesel). Lorsqu’il est issu du biométhane (bioGNV), le GNV est 100 % renouvelable. En permettant un raccordement au réseau de transport pour les stations économiquement pertinentes, la loi d’orientation des mobilités (LOM) facilite le raccordement de nouveaux projets sur le réseau de GRTgaz. À la fin 2019, 162 points d’avitaillement GNV/bioGNV maillaient déjà le territoire français. Le GNV s’impose comme une alternative aux carburants maritimes.

Tous secteurs confondus, 7 milliards d’euros vont être investis par la France entre 2020 et 2030 dans le cadre de la stratégie nationale pour le développement de l’hydrogène décarboné, en lien avec le plan de relance.

Publications

Panorama du gaz renouvelable 2020
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Panorama du gaz renouvelable en 2020

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Gaz renouvelables : des solutions d’avenir pour nos territoires

Nous sommes les gaz renouvelables. (campagne de communication soutenue par GRTgaz)

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