Proggetti 2023

Afin de préparer la mise en place d’une conduite d’hydrogène et de ses installations en Suisse, un projet prometteur réunissant les bases techniques pour la planification, la construction, l’exploitation ainsi qu’une étude préliminaire concernant la faisabilité d’une telle conduite ont été réalisés. Soutenu conjointement par l’OFEN et le distributeur d’énergie bâlois IWB, le projet a été mis en œuvre par la SVGW (Association pour l'eau, le gaz et la chaleur), IWB et l’entreprise Gruner AG.

Le projet conclut que les conduites d’hydrogène et les réseaux d’hydrogène peuvent être conçus, construits et exploités selon les mêmes principes de base que l’infrastructure gazière existante. Les normes européennes sont d’ailleurs en passe d’être étendues à l’hydrogène. Les bases techniques ont été réunies dans la recommandation H1000 de la SVGW, qui précise comment les conduites d’hydrogène doivent être planifiées, construites et exploitées. Ces bases se fondent sur le savoir tiré des infrastructures d’hydrogène et de gaz existantes et les standards et règles qui en découlent. Elles tiennent compte des législations techniques nationales comme internationales. L’état actuel de la recherche et l’expérience pratique de réalisations concrètes en Suisse et à l’étranger ont aussi été intégrés. La recommandation H1000 peut maintenant être utilisée pour des projets de conduites de transport d’hydrogène et servira de base pour le développement futur du corpus réglementaire. L’étude préliminaire permet de répondre à des questions fondamentales concernant l’évaluation des infrastructures réseau pour l’hydrogène. Elle montre les différentes possibilités concernant le choix des matériaux, le niveau de pression et formule les réflexions qui doivent être faites concernant le tracé.

Une équipe de chercheurs de la Haute école spécialisée de Suisse orientale (OST) travaille depuis 2017 en collaboration avec différents partenaires, à commencer par l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), sur l’électrolyse à haute température, dans le but de rendre la transformation de courant en méthane plus efficiente. Le projet HEPP (High Efficiency Power-to-Methane-Pilot) vise à accroître le rendement total de la conversion pour une installation à l’échelle industrielle. Afin de garantir un environnement idéal dans l’installation de recherche power-to-X et de pouvoir l’utiliser à des fins de démonstration, la plate-forme dispose, au-delà des raccordements au réseau d’énergie, d’une installation photovoltaïque, d’une petite éolienne, d’un dispositif de captage du CO2 de l’atmosphère et d’une station de remplissage GNC qui fournit du gaz 100 % renouvelable.

Dans une configuration de démonstration (environ 15 kW), le prototype d’électrolyseur à haute température a été comparé avec un électrolyseur Pronton Exchange Membrane (PEM) usuel dans l’industrie, tous deux en combinaison avec une méthanation catalytique. La principale différence entre les deux techniques d’électrolyse réside en ceci que l’électrolyse à haute température utilise de la vapeur d’eau à température très élevée, tandis que l’électrolyse PEM utilise de l’eau à l’état liquide.

Le cœur de cette installation de démonstration novatrice réside dans le fait que l’énergie nécessaire pour produire la vapeur provient de la chaleur générée par la synthèse du méthane en aval. La chaleur qui se dégage est récupérée au lieu de la laisser s’échapper dans l’atmosphère. L’expérience montre que cette nouvelle technologie permet d’accroître l’efficience de l’installation. Si les résultats se vérifient à l’échelle industrielle, cela pourrait représenter un accroissement potentiel de l’efficience de l’ensemble du processus power-to-methan, qui passerait d’un rendement actuel d’environ 50 % à 70 % grâce à l’électrolyse à haute température en combinaison avec un système de gestion de la chaleur optimisé. C’est un pas important vers le stockage d’énergie renouvelable à l’échelle industrielle.

Afin de promouvoir les gaz renouvelables comme le biogaz ou le gaz produit par des installations power-to-gas, il faut créer à terme un grand nombre de points d’injection supplémentaires sur le réseau gazier, avec pour conséquence potentielle que la qualité et la composition du gaz ne soient pas toujours égales aux différents points d’injection. Il faut donc un système de gestion de la qualité du gaz à la fois novateur et bon marché, qui puisse être produit en quantité industrielle. Un dispositif unique pour l’ensemble du réseau de gaz permettrait de contrôler et d’évaluer la qualité du gaz aux différents points d’injection.

L’entreprise MEMS AG ainsi que l’institut pour l’environnement et le génie des procédés physico-chimiques de la Haute école spécialisée de Suisse orientale (OST) mettent au point un tout nouveau senseur (système microélectromécanique) pour assurer le contrôle de la qualité du gaz et servir d’élément de pilotage et de régulation. Le dispositif doit permettre de gérer, de surveiller plus facilement la production et l’injection décentralisée de gaz renouvelables sans devoir faire appel à de coûteux appareils de mesure. Le projet Gasem (senseurs de mesure de la qualité du gaz pour les contrôles qualité à l’échelle industrielle et la gestion de points d’injection de gaz et d’installations power-to-gas) est soutenu par le fonds de recherche du canton d’Argovie.

Le projet OPTIM-EASE de la Haute École d’ingénierie et de gestion du canton de Vaud (HEIG-VD) vise l’optimisation du concept énergétique des bâtiments en tenant compte de l’impact environnemental et du couplage des secteurs. La stratégie énergétique de la Suisse vise à encourager l’utilisation des énergies renouvelables. Le secteur du bâtiment, qui pèse lourd dans la consommation énergétique, joue dans ce contexte un rôle essentiel. Il convient donc de mettre au point des concepts énergétiques qui tiennent compte de l’impact environnemental de l’électricité, à commencer par l’empreinte CO₂, et accroissent l’utilisation d’énergies renouvelables dans le secteur du bâtiment. Le cœur du projet consiste à trouver les modalités qui permettront de minimiser les coûts et l’impact environnemental grâce à des systèmes multi-énergies décentralisés pour des groupes de bâtiments. À ce jour, l’intégration d’appareils qui s’appuient sur les gaz renouvelables n’a pas encore été suffisamment explorée.

Le projet comprend plusieurs volets, qui examinent en profondeur les avantages de l’intégration des gaz renouvelables dans les communautés énergétiques. Les résultats permettront de mettre en évidence et de quantifier l’apport des gaz renouvelables pour le tournant énergétique en Suisse. La première phase du projet s’est concentrée principalement sur la modélisation des besoins énergétiques et de l’alimentation des bâtiments. Dans un deuxième temps, la sélection d’études de cas des services industriels, distributeurs de gaz et entreprises énergétiques, vise à valider le modèle à l’épreuve d’exemples concrets en Suisse.

Le projet FOGA « Deep Blue Hydrogen », qui a démarré en 2023, a pour but d’analyser le potentiel de la biomasse lacustre au niveau national et sa valorisation sous forme d’hydrogène ou de biométhane. La biomasse des macrophytes présents dans les lacs suisses présente un potentiel non négligeable. Cette biomasse comprend tous les végétaux d’ordre supérieur et d’ordre inférieur qui se développent en milieu aqueux. Les macrophytes englobent par conséquent les fougères, les plantes à fleurs, les mousses, les characées, de même que les chlorophycées. L’entreprise énergétique Viteos a lancé un projet concret d’utilisation de la biomasse lacustre en collaboration avec l’entreprise Clean Carbon Conversion AG.

Le but est de produire et de stocker de l’énergie tout en en réduisant les émissions de CO₂ et en favorisant la biodiversité. Le projet vise à déterminer le potentiel énergétique de la biomasse à l’échelon national, compte tenu du fait que les macrophytes sont systématiquement collectés pour libérer l’accès aux installations portuaires et aux zones de baignade. Le projet peut être étendu en développant la culture de macrophytes en aquaferme de grande taille afin d’accroître le potentiel de production énergétique. Les macrophytes sont d’abord récoltés et séchés, puis transformés en gaz dans un digesteur industriel pour produire de l’hydrogène ou du biométhane. Ce projet propose non seulement de produire des gaz renouvelables à partir de la biomasse lacustre, mais s’inscrit également dans un effort de dynamisation en faveur de la biodiversité lacustre et des ressources de la pêche.