Renforcer l’attractivité des énergies éolienne et solaire grâce à un meilleur stockage de l’excédent d’électricité
L’objectif de l’UE, pour 2050, consiste à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) de 80-95% par rapport à 1990. Par conséquent, les sources renouvelables, comme l’énergie éolienne ou solaire, occupent une part de plus en plus importante dans les systèmes nationaux de production d’électricité. La nature fluctuante de ces sources d’énergie impose d’avoir recours à des technologies efficaces pour stocker l’électricité en période de surproduction. Le projet ECo (Efficient Co-Electrolyser for Efficient Renewable Energy Storage), financé par l’UE, avait pour ambition de développer une technologie innovante basée sur l’électrolyse à oxyde solide (SOE) afin de convertir l’électricité provenant de l’énergie éolienne et solaire en méthane stockable.
Convertir l’électricité en molécules stockables
Les accumulateurs SOE (SOEC) produisent du H2 par électrolyse de l’H2O. La co-électrolyse de la vapeur d’eau (H2O) et du CO2 donne du monoxyde de carbone (CO) et du dihydrogène (H2), un mélange appelé gaz de synthèse (ou «syngas», en anglais). Celui-ci peut être converti en divers hydrocarbures tels que l’e-gaz (gaz naturel synthétique) ou le méthane, par le biais de processus catalytiques bien établis. Anke Hagen, coordinatrice du projet, explique: «L’idée maîtresse consistait à utiliser de l’électricité provenant de sources renouvelables pour produire du gaz naturel synthétique, ce qui permettrait un stockage et une distribution à grande échelle en utilisant les infrastructures européennes dédiées au gaz naturel existantes; celles-ci peuvent actuellement stocker sous forme de méthane environ 50 % de l’électricité produite à partir de ressources renouvelables.»
Obtenir plus que la somme des parties grâce au travail en équipe
Bien que le procédé d’électrolyse affiche des rendements de conversion proches de 100 %, il reste des problèmes à résoudre en matière de coûts et de durée de vie. ECo a réussi à améliorer les performances et la durée de vie des SOEC et des batteries d’accumulateurs, tout en réduisant les coûts d’investissement et de maintenance. Comme l’explique Anke Hagen: «Le SOEC est composé de différentes couches, dont la composition et la structure des matériaux déterminent les performances et la durabilité. Le projet ECo est parvenu à produire des versions améliorées de ces accumulateurs, de conception véritablement transeuropéenne, en intégrant au sein d’un même accumulateur des composants développés par différents partenaires. L’équipe d’ECo a démontré que les SOEC étaient capables de fonctionner dans des conditions réelles, en supportant par exemple les fluctuations des entrées d’électricité, sans perte de durée de vie, aussi bien au niveau des accumulateurs que des batteries, permettant ainsi de réduire les émissions de GES et de convertir efficacement l’électricité “verte” en un média stockable.»
L’impact économique et environnemental de l’intégration de la technologie SOE dans les installations existantes
Une fabrique de SOE a été conçue dans le cadre du projet ECo, avant d’être intégrée à trois installations différentes émettrices de CO2: une usine de production de ciment, une usine de gazéification de biomasse et une usine de production de biogaz. Anke Hagen précise: «Avoir accès à une électricité propre (pauvre en CO2) et peu coûteuse est crucial pour la viabilité économique d’ECo. La part des énergies renouvelables dans la production d’électricité joue sur son impact environnemental. Dans tous les cas, l’intégration de cette technologie est potentiellement bénéfique. Les avantages environnementaux les plus importants ont été observés dans le cas de la mise en œuvre d’ECo dans une cimenterie.» Dans le cas de la France, avec 23,6 % de l’apport d’électricité provenant du photovoltaïque, il est possible d’atteindre une réduction des émissions se chiffrant à 239 000 tonnes équivalent CO2 par an (en termes de potentiel de réchauffement climatique). Plus les réseaux mixtes européens deviendront «propres», plus la solution ECo sera avantageuse. Des outils permettant d’évaluer les avantages potentiels pour n’importe quel type de conditions locales ont été également développés durant le projet ECo. La version de la technologie SOEC améliorée par ECo pourrait jouer à l’avenir un rôle déterminant dans le stockage des énergies renouvelables, aidant ainsi l’UE à atteindre ses objectifs en matière de réduction des émissions de GES tout en assurant un approvisionnement énergétique stable et fiable à ses citoyens.
Mots‑clés
ECo, électricité, énergie, renouvelable, dioxyde de carbone (CO2), cellule d’électrolyse à oxyde solide (SOEC), SOE, gaz à effet de serre (GES), méthane, gaz de synthèse, énergie renouvelable, émissions, stockage de l’énergie
