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Trajectoire de transitionénergétique pour la FranceZOOM sur le Power-to-Gas
Scénario négaWatt2017-2050
Soutenu par la FondationCharles Léopold Mayerpour le progrès de l’Homme
Marc JEDLICZKAPorte-paroleAssociation négaWatt
19/11/2019 - Visioconférence
Webinaire négaWatt
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2
Introduction
Scénario européen : • une campagne de financement
participatif réussie• étude de préfiguration terminée,
échanges techniques en cours
Une visioconférence sur le scénario négaWatt Zoom sur le Power-to-Gas : pourquoi, comment ?• Marc Jedliczka, porte-parole de l’association négaWatt
Informations techniques pour la visioconférence• Outil Q/R au bas de votre écran pour poser des questions• Visioconférence enregistrée
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3
L’Association négaWatt
Créée en 2001 par des experts et praticiens de l'énergie
Missions :
• Prospective énergétique : le scénario négaWatt
• Réflexion stratégique et politique
• Plaidoyer, lobbying à l'échelle nationale
• Mesures et propositions
Regroupe une vingtaine de membres actifs + 25 ambassadeurs
Plus de 1200 membres nous soutiennent
Créé en 2009
Filiale et outil opérationnel de l'association
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Le point de départ01.
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5
Bilan énergétique complet 2015Gaz• 450-500 TWh/an • Source : 100% fossile & importe• Usage : ≈ 100% chaleur
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Usage chaleur : vecteurs finauxFrance 2015
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Usage mobilité : vecteurs finaux France 2015
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Tous usages : vecteurs finauxFrance 2015
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9
Charbon4%
Carburants pétroliers
40%
Gaz 21%
Électricité24%
Chaleur réseau2%
Biocarburants2%
Bois6%
Géothermie1%
Tous usages 2015
Vecteurs finaux tous usages - France 2015
À noter :
1) La place des carburants pétroliers
2) L’équilibre gaz-électricité
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Le point d’arrivée02.
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11
Bilan énergétique complet 2050
Potentiel de réduction: - 965 TWh / -52%
Chaleur : 30% bois 22% gaz 15% électricité 9% RdC 18% géothermie 5% solaire th. 1% H2
Mobilité 72% gaz 14% élec 14% biocarb <1% H2
Production 99,6% renouvelable
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12
Bilan énergétique complet 2050
Gaz• 290 TWh/an • 100% made in France• 100% renouvelable
Power-to-Gas 30% Pyrogazéification 24%Biogaz 46%
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Bilan énergétique complet 2050
• Usages : chaleur 30% mobilité 70%
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Charbon4%
Carburants pétroliers
40%
Gaz 21%
Électricité24%
Chaleur réseau
2%
Biocarburants2%
Bois6%
Chaleur env.1%
Tous usages 2015
Vecteurs finaux tous usages – France 2050
Charbon0%
Carburants pétroliers
0,3%
Gaz 32%
Électricité31%
Chaleur réseau
5%
Biocarburants4%
Bois17%
Chaleur env.11%
Hydrogène0,1%
Tous usages 2050
1) La disparition des carburants pétroliers
3) Équilibre électricité/gaz maintenu MAIS 100% renouvelables !
2) La montée en puissance du bois et des pompes à chaleur
1) La disparition des carburants pétroliers
2) La montée en puissance du bois et des pompes à chaleur
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Le Power-to-Gas qu’es aquo ?03.
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Le Power-to-Gas, c’est :
- un système de conversion d’énergie électrique en énergie chimique sous forme gazeuse, pas une nouvelle source d’énergie primaire
- un assemblage de briques technologiques
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Electrolyse – principe
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Electrolyse – les différentes technologies
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Méthanation - principe
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Méthanation – les différentes technologies
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Méthanation – les sources de CO2
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Méthanation – exemple d’assemblage 1
Électrolyse PEM + méthanation catalytique
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Méthanation – exemple d’assemblage 2
Électrolyse PEM + méthanation biologique + récupération chaleur
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Rendements de conversion
- partie basse de la fourchette : valorisation seule du gaz de synthèse (H2 ou CH4)
- partie haute : avec valorisation chaleur
Source : E&E Consultant
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Coûts de production
Source : E&E Consultant
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Le Power-to-Gas à quoi ça sert ?04.
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27
L’équilibre électrique aujourd’hui …
En puissance(Pmax à la pointe : 102 GW)
En énergie (conso 2016 = 534 TWh)
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... et demain
EnR variables : éolien et PV
Pmax à la pointe63 GW
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29
Comment assurer l’équilibre électrique ?
« ordre de mérite négaWatt » (limitation des pertes physiques)
0%• Flexibilité de la demande : effacement, smart-grids …• Flexibilité de l’offre renouvelable (grande hydraulique)
10%• Interconnexion des réseaux : foisonnement offre-demande
20%
• Stockage dans les Stations de Transfert d’Energie par Pompage
30% • Power-to-Gas (électricité => H2 => CH4)
100%
• Déconnexion de la production renouvelable si excédent• Appel à la production non renouvelable en cas de déficit
Niv
eau
des
per
tes
éner
gétiq
ues
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Stockage de l’énergie : quels moyens pour quels besoins ?
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Ordres de grandeur des capacités de stockage
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
Residuallast nach allen Verbrauchern und Lastmanagement und PSW (Meteo-Jahr 2007)
Monat
Resid
ualla
st
(GW
)
Überschüsse: -110.9 TWh Defizite: 62.1 TWh Minimale Residuallast: -59.8 GW Maximale Residuallast 54.1 GW Defizite (Last > EE-Einspeisung)
Überschüsse (EE-Einspeisung > Last)
Déficit = 40 TWh Excédents = 180 TWh
Équilibre offre/demande en puissance sur l’année
40 millions de véhicules électriques
1 TWh
Potentiel de pompage-turbinage
(STEP) - 10 TWh
Capacité de stockage du réseau gazier
130 TWh
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Ordres de grandeur des capacités de stockage
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33
Comparaison des densités volumiques
Source : Prof. Sauer, RWTH Aachen
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La transition gazière au Danemark
Source : Energinet, 2013
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Vers une vision systémique05.
Quels vecteurs pour quels usages ? La complémentarité des réseaux
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36
0
200
400
600
800
1000
2000 2050
TWh
La question épineuse des transports
Par quoi remplacer le pétrole ?
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37
Pourquoi le pétrole ?
Le choix du pétrole n’est pas dû au hasard :
• Densité énergétique (kWh/l) remarquable :
Capacité d’emport
Autonomie
Vitesse de remplissage des réservoirs
• Très grande flexibilité d’usage
Facile à transporter (pipe-lines, wagons et camions-citernes)
Facile à stocker dans la durée (forme liquide)
Infrastructures de distribution existantes (stations service)
Son abondance a structuré toute la société depuis des décennies
Se défaire de cette drogue dure n’est pas chose simple !
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38
Quels vecteurs finaux pour la mobilité ?
Critères de comparaison
Vecteursfinaux
Stockage-distribution Trans-port
Flexi-bilité
Indus. auto.
Ress. minière Score
Densité Durée Infra.
Carburants liquides ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 14/14
Combustibles solides - ++ - – – – ++ 4/14
Électricité + + + ++ + - - 6/14
Gaz (H2) + ++ – + + - + 6/14
Gaz (CH4) ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ 14/14
L’électricité ne manque pas de qualités L’hydrogène pose de sérieux problèmes Le méthane (GNV ou bio-GNV) est très proche des carburants pétroliers sur tous les critères
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Vers une vision systémique06.
Quels vecteurs pour quels usages ? La complémentarité des réseaux
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40
La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
![Page 43: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/43.jpg)
43
La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
![Page 44: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/44.jpg)
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
![Page 45: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/45.jpg)
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
Industrie (1 MT/an)
Injection réseau (< 6%)
Piles à combustible (élec, mobilité, …)
Production de méthane
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
• Capture du C02 (chaufferies, indus., biogaz)
![Page 47: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/47.jpg)
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
• Capture du C02 (chaufferies, indus., biogaz)
• Production & injection de CH4
![Page 48: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/48.jpg)
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
• Capture du C02 (chaufferies, indus., biogaz)
• Production & injection de CH4
• Co-produits valorisables
![Page 49: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/49.jpg)
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La complémentarité des réseaux
Aujourd’hui
• Des vecteurs qui s’ignorent
• Des usages qui se concurrencent
• Une concentration de la production
Demain
• Diversification des usages
• Décentralisation de la production
• Nouvelles fonctions
Le Power-to-Gas
• Production d’hydrogène (H2)
• Capture du C02 (chaufferies, indus., biogaz)
• Production & injection de CH4
• Co-produits valorisables
• Écosystèmes locaux
![Page 50: Scénario négaWatt 2017-2050 - Association négaWatt€¦ · Trajectoire de transition énergétique pour la France ZOOM sur le Power-to-Gas Scénario négaWatt 2017-2050 Soutenu](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022050118/5f4ed27b40c51e1d2075bd15/html5/thumbnails/50.jpg)
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Pour aller plus loin
Toutes les informations sur le scénario négaWatt :
Rapport de synthèse du scénario ● Graphiques dynamiques ● Vidéos
Deux ouvrages :
https://negawatt.org/Scenario-negaWatt-2017-2050
www.decrypterlenergie.org
Les réponses aux idées reçues sur la transition énergétique :