Le Power-to-Gas - Technologies, enjeux et perspectives

Le Power-to-Gas est le procédé par lequel de l’énergie électrique est convertie en énergie chimique, sous forme gazeuse. Par rapport à l’électricité, le gaz ainsi produit a l’avantage d’être facilement stockable en grande quantité et sur du long terme. Le Power-to-Gas permet aussi de décarboner l’hydrogène industriel, de produire du gaz bas carbone et de créer des synergies entre les réseaux électriques et gaziers.

Le Power-to-Gas repose en premier lieu sur l’électrolyse, produisant de l’hydrogène (Power-to-H ₂ ) à partir d’électricité et d’eau. Les électrolyseurs alcalins, à membrane échangeuse de protons (PEM) et à haute température (SOEC) sont décrits dans cet article, ainsi que d’autres technologies émergentes. L’électrolyse peut être complétée par une étape de méthanation, permettant de faire réagir l’hydrogène avec du dioxyde de carbone pour produire du méthane (Power-to-CH ₄ ). Les méthaneurs catalytiques et biogéniques sont décrits dans cet article, ainsi que le captage et l’approvisionnement en CO ₂ . Les unités annexes suivantes sont aussi présentées : installations électriques, traitement de l’eau, traitement des gaz produits, compression, stockage et transport via les réseaux.

Cet article présente aussi les enjeux et perspectives du Power-to-Gas en termes de performances des technologies (rendements énergétiques, flexibilité et temps de réponse), bilan économique (coûts des installations et du mégawattheure produit, sous forme d’H ₂ ou de CH ₄ ), impacts environnementaux (émissions de gaz à effets de serre), fiabilité et durabilité (maîtrise des défaillances et des dégradations) et sécurité (maîtrise des phénomènes dangereux).

Cet article intègre les premiers résultats de recherche et développement (R&D) et retour d’expérience de Jupiter 1000, le premier démonstrateur industriel français de Power-to-Gas à l’échelle du mégawatt, exploitant deux technologies d’électrolyse et une de méthanation.