Gazenergie

Le réseau gazier du futur répondra à de multiples besoins

A l’horizon 2050, le réseau gazier du futur ne sera plus hiérarchisé par niveaux de pression, mais structuré d’après les mélanges gazeux et les fonctions. Il formera l’épine dorsale d’un approvisionnement énergétique climatiquement neutre en transportant de l’hydrogène ou des mélanges méthane-hydrogène.

Le réseau gazier tel que nous le connaissons aujourd’hui n’existera plus en 2050. Non pas parce que son inutilité aurait conduit à sa désaffectation, bien au contraire: il formera toujours l’épine dorsale de l’approvisionnement énergétique du pays, mais sur un autre mode. Sa future structure dépendra de deux avancées sur le terrain des gaz renouvelables.

Premièrement, la production de biométhane ou de gaz synthétique à partir d’électricité renouvelable est en pleine croissance, tant en Suisse qu’à l’étranger, ce qui augmentera par voie de conséquence les injections de gaz renouvelables dans les réseaux de transport et de distribution. Cette croissance est dynamisée par le développement des installations de biogaz classiques, qui fonctionnent soit sur le principe de la digestion anaérobie de la biomasse à l’état liquide, soit sur le principe de la pyrolyse de la biomasse à l’état solide. Elle est aussi entraînée par le développement des installations P2G (power-to-gas) qui produisent de l’hydrogène, lequel peut être ensuite méthanisé par combinaison avec du CO2.

Deuxièmement, l’hydrogène bleu et l’hydrogène vert – dont la production évolue également à la hausse – sont aujourd’hui déjà acheminés jusqu’aux consommateurs, en partie via le réseau gazier. L’hydrogène bleu est produit à partir de gaz naturel, moyennant capture du carbone, qui est ensuite stocké dans des réservoirs souterrains ou converti en matériaux nobles. L’hydrogène vert est produit à partir d’électricité renouvelable.

Réseaux hydrogène

A quelques exceptions près, les applications gaz actuellement en service dans les secteurs industrie et chauffage peuvent continuer de fonctionner sans problème en présence d’hydrogène, pour autant que les mélanges gazeux soient stables et que l’adjonction d’hydrogène ne dépasse pas 30 %. Une adjonction plus élevée ou très variable peut engendrer des problèmes techniques parce que le pouvoir calorifique du mélange gazeux devient fluctuant. L’exploitation d’un réseau dédié ne se justifie que si l’hydrogène est disponible en grandes quantités ou qu’une fourniture 100 % hydrogène est requise.

A court terme, le réseau gazier transportera toujours plus d’hydrogène et de gaz renouvelables. La concentration maximale d‘hydrogène qui fait référence en Suisse passera bientôt de 2 à 10 %. L’objectif à moyen terme est de porter cette limite à 30 %. La Suisse emboîte ainsi le pas de l’évolution internationale. Sur le long terme, on assistera à l’émergence d’un deuxième réseau de transport dédié à l’hydrogène non mélangé. Le cas échéant, la Suisse sera raccordée à deux réseaux: le réseau gazier classique qui transportera une part croissante de gaz renouvelables ou décarbonisés, et le réseau hydrogène qui transportera et distribuera 100% d’hydrogène.

Le réseau gazier européen: épine dorsale du système hydrogène

En juillet 2020, 11 distributeurs européens ont présenté le European Hydrogen Backbone, un modèle visionnaire qui se fonde sur l’analyse de 10 pays européens, dont la Suisse. Cette analyse parvient à la conclusion que les infrastructures gazières européennes sont parfaitement convertibles au transport d’hydrogène. Dans un premier temps, le réseau hydrogène devrait atteindre environ 6800 km de conduites. Il se compose essentiellement de conduites de gaz, déjà existantes pour la plupart, auxquelles viendront s’ajouter de nouvelles conduites dédiées à l’hydrogène. Ce réseau a des ramifications avec les Hydrogen Valleys – entendez les pôles industriels, les ports, les villes et les régions qui exploitent des applications commerciales ou qui sont en train de développer des projets pilotes promis à un développement à grande échelle. A l’horizon 2040, la longueur présumée du réseau hydrogène sera de 23‘000 km déjà. Il servira au transport d’hydrogène vert (produit à partir d’électricité solaire ou éolienne) à travers l’Europe et aux importations depuis les pays producteurs d’électricité excédentaire. Il existera toujours un réseau méthane en parallèle. Les coûts de transport seront limités dans la mesure où les infrastructures existent déjà. La demande en électricité spécifique par 1000 km de transport équivaut à 2% du pouvoir calorifique de l’hydrogène distribué.

Le réseau gazier du futur sera polyvalent

A l’échelon suisse, la mosaïque locale de l’offre et de la demande conduira à une spécialisation des filières. Les réseaux méthane transporteront des mélanges gazeux caractérisés par différentes teneurs en hydrogène. En parallèle, il existera des réseaux hydrogène et divers îlots gaziers spécialisés hydrogène ou méthane. Les gaz produits à partir d’électricité excédentaire en été seront stockés dans des réservoirs souterrains, ce qui permettra une fourniture déphasée pendant les périodes de forte consommation. Les conduites de gaz désaffectées pourront être converties par exemple pour le transport, le stockage et la fourniture du CO2 capturé par les différentes technologies de conversion.

Le réseau gazier du futur se développera de manière à répondre efficacement aux multiples besoins locaux et régionaux (chaleur renouvelable, carburants, électricité ou énergie industrielle). Il servira également au transport des gaz renouvelables issus de la production locale en pleine croissance.

Bibliographie:

  • Entsog (2019): ENTSOG 2050 Roadmap for gas grids
  • SSIGE (2020): L’hydrogène à la SSIGE
  • Réseau européen des gestionnaires de réseau (2020): European Hydrogen Backbone. How a dedicated hydrogen infrastructure can be created.