COP24  : biogaz ou gaz de synthèse, que choisir   ?

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(Crédits : DR)
Le recours aux biogaz ou à la biomasse pour produire de l'électricité décarbonée pose le problème de l'utilisation de terres agricoles qui se soustraient à l'agroalimentaire. Une autre solution consiste à recourir à la production de gaz de synthèse à partir d'énergie renouvelable. Par Charles Cuvelliez, Université de Bruxelles.

Il y a deux méthodes radicales pour décarboner l'économie : l'électrifier ou recourir à la production de gaz de synthèse, à partir d'énergie renouvelable. Un premier avantage de ce dernier, c'est son stockage et donc, le stockage de l'énergie renouvelable qui l'a produite. Car cette énergie renouvelable ne vient que quand elle en a envie. Les combustibles de synthèse ont un autre avantage : à peu de frais, comparé à l'option d'une électrification complète de notre vie quotidienne et de l'industrie, ils peuvent se déployer rapidement dans tous les secteurs : transport, chauffage, (re)production d'électricité. Les combustibles renouvelables seront même incontournables dans les secteurs qui ne peuvent se passer de source d'énergie à haute densité comme l'aviation, le transport maritime ou le secteur chimique, lorsqu'il fait usage de procédés à haute température. Un pays comme l'Allemagne dépend à 70 %, pour ses besoins, de source d'énergie chimique. Le côté stockable des combustibles de synthèse assure aussi une certaine sécurité d'approvisionnement.

Ces combustibles de synthèse peuvent prendre trois formes : hydrogène produite à partir d'électrolyse de l'eau, méthane de synthèse, directement injectable dans les réseaux de gaz naturel et les combustibles liquides de synthèse (méthanol, kérosène,...) avec notamment avec la célèbre synthèse Fischer-Tropsch, un procédé utilisé par l'Allemagne pendant la Deuxième guerre mondiale (elle a pu ainsi produire jusqu'à 9 % de ses besoins en essence).

Les combustibles renouvelables sont une arme à court terme pour réduire les gaz à effets de serre sans devoir attendre que les gens ne passent à la voiture électrique ou renouvellent leurs chaudières par des pompes à chaleur.

Ces combustibles synthétiques peuvent utiliser les infrastructures existantes, pipelines, réseau de distribution, capacités de stockage des combustibles fossiles (gaz naturel) : c'est un autre avantage face à la réticence du public lorsqu'il faut construire de nouvelles infrastructures, même pour assurer la transition énergétique ou ériger plus d'éoliennes pour compenser son côté intermittent. Dans le scénario d'une électrification complète de l'économie, on sait que ce ne sera pas négligeable (construction de nombreuses lignes à haute tension). A l'échelle européenne, les capacités d'exportation /importation d'électricité ne sont que de 14 GW contre 18.000 GW quand on additionne toutes les capacités de transport et de stockage de gaz et pétrole. Ceci dit, les pertes de la conversion d'énergie renouvelable vers du combustible synthétique imposeront aussi d'installer plus d'éoliennes ou de photovoltaïque... sauf qu'on pourra les installer ailleurs, dans des zones peu habitées ou désertiques.

Un tout nouveau marché pour redynamiser le commerce mondial

Les pays à fort ensoleillement tireront leur épingle du jeu, avec une production de combustibles de synthèse à plus faible coût car les frais de transport resteront négligeables. On pourra par exemple utiliser les filières classiques d'importation de gaz naturel. Au point de vue sociétal, ce n'est pas une mauvaise chose : ce ne sera plus une poignée de pays exportateurs de pétrole qui fera la loi mais un panel de pays, souvent peu gâtés jusqu'ici par la nature, situés près de l'Equateur. Ils profiteront d'investissements de la part de pays qui pourront importer de l'énergie à moindre coût. Et cela pourrait redynamiser le commerce international qui va en avoir de plus en plus besoin au fur et à mesure du protectionnisme ambiant. On ne pourra pas taxer l'ensoleillement des pays près de l'Equateur si on n'en a pas chez soi (encore que certains en seraient capables). Il existe des traités qui régissent ces investissements et qui peuvent rassurer les investisseurs, sans doute frileux d'investir pour un marché inexistant et dans des pays peu sûrs.

Qu'à cela ne tienne : on estime que le marché des combustibles renouvelables en 2050 pourrait atteindre 10.000 à 20.000 TWH/an soit 50% de la demande annuelle de brut d'aujourd'hui. Pour l'hydrogène uniquement, on estime qu'il faudra une capacité d'électrolyse de l'eau de l'ordre de 3.000 à 6.000 GW. C'est énorme.

Pas de marché, pas de demande

Car il faut bien réaliser qu'il s'agit de créer artificiellement un marché qui n'existe pas : pas de demande, une technologie qui n'a pas encore de masse critique, aucun (incitant) à l'investissement.

Un vrai marché des combustibles renouvelables demandera au préalable des réductions de coût et une industrialisation des technologies. A court terme, il faudra des compromis, comme créer une filière d'hydrogène bleu, à savoir la production d'hydrogène pas neutre au niveau du bilan de CO2 (production d'hydrogène, comme aujourd'hui, à partir de gaz naturel, avec relâchement de CO2 qu'il faudra capturer). Certaines filières de productions de combustibles liquides ont besoin de CO2 et cela coûte cher ! Récupérer le CO2 dans l'air ambiant coûtera jusqu'à 100 euros/tonne (projection pour 2030). On peut aussi récupérer le CO2 via la biomasse mais c'est à peine moins cher (90 euros/tonne). Le moins cher sera encore de capter le CO2 de nos émissions industrielles (30 euros à 50 euros/tonne).

Créer une demande pour des combustibles synthétiques qui ne seront pas distinguables des combustibles fossiles ne sera pas une sinécure : les consommateurs ne pourront pas faire la différence, ce qui imposera le recours à la régulation ou à des quotas pour générer une demande spécifique. Ce n'est pas l'idéal.

Prototypes

Enfin, il y a aujourd'hui peu de projets actifs de production de combustibles synthétiques. Ils sont tous de taille trop modeste. De vrais prototypes industriels sont encore nécessaires mais bonne nouvelle, à leur échelle, les projets actuels démontrent la faisabilité de la chaine de valeur et de la logistique à mettre en œuvre. Les coûts de l'électricité et les coûts des équipements restent pour l'instant rédhibitoires : l'électricité renouvelable entre pour 1/3 du coût total. Les coûts d'approvisionnement en CO2, un comble quand on sait qu'on en rejette trop, comptent pour 19 %, le coût de la synthèse proprement dite 15% à 17 %.

Les biogaz ou la biomasse ne sont en tout cas pas une alternative car il faut leur consacrer des terres agricoles qui se soustraient à l'agroalimentaire : l'acceptation sociale est faible et il y a des risques de déforestation qui pointent pour libérer plus de terre.

C'est dans doute un mixte d'électrification de l'économie avec une proportion importante de combustibles synthétiques qui sera notre avenir énergétique.

Pour en savoir plus :

INTERNATIONAL ASPECTS OF A POWER-TO-X ROADMAP, Frontier Economics, Oct 2018

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Commentaires
a écrit le 26/12/2018 à 11:29 :
Faut arrêter le délire du tout électrique nous rendant dépendant de matières premières dont les prix vont exploser!
Centrales au bois en cogénération avec transformation du CO2 en syngas carburant, production de biogaz avec les boues des stations d'épuration et les déchets verts (378 millions de tonnes par an en France, 4t = 1t de biocarburant).
Politique de reboisement massif + obligation d'équiper la totalité des stations services au gaz en deux ans!
Ne plus autoriser à la vente que des motorisation quatre cylindres et moins, au gaz!
Interdire le gaz pour les bâtiments, pour le remplacer par du solaire thermique et du bois énergie!
C'est très facile à mettre en place et cela provoquerait un boom de croissance!
Mais les énarques ploutocrates détournent notre argent pour faire leurs primes et leurs carrières sur fond de nucléaire!
Allez les Gilets jaunes, encore un effort!
a écrit le 26/12/2018 à 11:16 :
@wiki-Vous êtes bien le seul à faire 300 km avec une zoe. Je connais quelqu'un qui ne peut aller jusqu'à Valence en partant de Lyon nord,soit 100km.En plus vous devrez commencez par faire 50000km avant de contribuer à la lutte contre le réchauffement climatique car la fabrication des batteries est hyper polluante.Mais par contre l'avantage c'est que vous pompez les impots des autres contribuables.
a écrit le 26/12/2018 à 8:55 :
J'avoue être fatigué de lire ces bavardages, encore un effort et il vont essayer de nous vendre le mouvement perpétuel...
a écrit le 25/12/2018 à 21:41 :
Tout à fait d'accord avec vous Wiki. En revanche je vois deux aspects intéressant pour une transition alternative:
- cela éviterait l'utilisation de la biomasse pour produire du gaz (méthanisation), éviterait donc d'appauvrir les terres
- permettrait de produire des stocks d'énergie là où cela s'avère nécessaire. 10 ou 20 PWh/an, c'est pas rien ...
sincèrement
a écrit le 25/12/2018 à 16:10 :
Le Danemark a plus de 50% de ses bâtiments reliés à des réseaux de chaleur qui utilisent le solaire thermique avec un potentiel (avec stockage) jusqu'à 50% d'apport thermique (stockage estival). Il ne faut pas négliger le solaire thermique et les diverses récupérations de chaleur qui sont énormes en Europe. De même que le stockage du solaire estival (et de la chaleur rejetées des pompes à chaleur) dans des forages peu profonds pour réutiliser la chaleur en hiver. On le fait à Drake Landing au Canada comme en Suède près du cercle polaire avec des taux de couverture le plus souvent de 100%. L'hydrogène à plein d'applications et il y a plus d'une centaine d'unités de production d'hydrogène et méthanation en Europe donc le marché ne demande qu'à décoller : 25 pays européens sont alliés pour çà et il faut augmenter l'injection dans le réseau à un moins 10% (la GB entre autres vise 20% voire plus si facilement possible). La Russie pense exporter de l'hydrogène à partir de gaz exempts de carbone (rendu solide) par pyrolyse plasmatique. Il faut donc se méfier du coût qu'ils peuvent obtenir qui serait assez bas. Il faut utiliser à plein en toiture le solaire thermique et hybride et faire des bâtiments net zéro energy et producteurs d'énergie, on évite alors la partie lourde d'infrastructure et ses coûts.
a écrit le 25/12/2018 à 13:31 :
Vous semblez ne pas savoir que l'on peut produire l'hydrogène à partir de méthane ou de coupes pétrolières en grandes quantités(unités de 2500MW, voire plus) sur lesquelles il est possible d'extraire tout le CO2 formé.
Le prix de revient de cet hydrogène véhiculé bien sur par pipe est inférieur à contenu énergétique équivalent au prix du diesel ou de l'essence avec des temps de retour d'investissement très faible(quatre ans) et ce en incluant tous les coûts de compression hydrogène et CO2. Donc les solutions existent déja et sont les seules à pouvoir faire baisser les rejets de GES. De plus une voiture électrique ne peut se comparer à un véhicule hydrogène dont l'autonomie est équivalente à celle d'un véhicule essence.
Réponse de le 25/12/2018 à 21:58 :
Personnellement je ne vois plus l’utilité d’une voiture à hydrogène: la voiture coûte plus chèr qu’une voiture électrique même équivalente Cf tesla model 3 qui a 500 km d’autonomie si besoin, il faut un réseau dédié de distribution de l’hydrogène coûteux et inexistant actuellement, la durée de vie d’un pile à hydrogène est très limitée.
Et avec une zoe 41kw on peut faire déjà 300km ce qui est largement suffisant au quotidien
a écrit le 25/12/2018 à 12:59 :
Encore du Green washing: on part de l’hypothèse qu’on n’a pas basculé à la voiture électrique et à la pompe à chaleur. Personnellement j’ai une zoe depuis 3 ans et une pompe à chaleur depuis 10 ans, et je ne suis pas spécialement un précurseur: mon père avant déjà une pompe à chaleur il y a 35 ans.
Donc, cette supposition est déjà erronée, on pourrait directement basculer sur des dispositifs bas carbone avec les technologies actuelles, au lieu de tabler sur des technologies De transition inexistantes commercialement actuellement.

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