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16 avril 2012 Lhydrogène et la ville durable. Des solutions durables au service de la ville de demain.

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Présentation au sujet: "16 avril 2012 Lhydrogène et la ville durable. Des solutions durables au service de la ville de demain."— Transcription de la présentation:

1 16 avril 2012 Lhydrogène et la ville durable

2 Des solutions durables au service de la ville de demain

3 La Road-map technologique Gaz Naturel Performances Énergétiques, EnR & Production délectricité Écogénérateur Stirling PAC Hybride 3

4 Feuille de route pour les solutions gaz en résidentiel- tertiaire -Production combinée chaleur / électricité -Energie renouvelable en direct (pompe à chaleur gaz) ou par couplage gaz / EnR (solaire thermique ou photovoltaïque) En plus de lefficacité des solutions individuelles, optimisation globale à léchelle des quartiers -Récupération de la chaleur des eaux usées ou boucle géothermique via des pompes à chaleur gaz naturel 4 Amélioration de la performance et intégration des EnR en résidentiel - tertiaire

5 Développement de la production décentralisée d'électricité et des solutions deffacement Développement de la production décentralisée délectricité -Rendement inégalé supérieur à 80% contre 50% pour les cycles combinés gaz naturel, -Production au plus près des besoins qui évite pertes électriques et thermiques Capacité du gaz à gérer la pointe électrique en offrant des solutions deffacement -Pompe à chaleur hybride = petite pompe à chaleur électrique intégrée à une chaudière à condensation -Capacité de seffacer pendant les vagues de froid (quelques heures à plusieurs jours) Chaudière gazPAC élec 5

6 Biogaz & Biométhane Biométhane 2G Biométhane 3G Hydrogène / Méthane de synthèse Gazéification- Méthanation Phototrophie /valorisation MéthanisationMéthanisation Micro Algues Phototrophie hors sol Biomasse lignocellulosique (Bois, paille, déchets de bois,….) Biomasses déchets fermentescibles déchets non fermentescibles Ressources Horizon Immédiat Electrolyse/hydrogénationElectrolyse/hydrogénation Electricité renouvelable et CO 2 Un réseau qui incorporera de plus en plus dEnR 6

7 Hydrogène + Gaz Naturel : une vraie valeur de flexibilité et darbitrage, un vecteur énergétique pour des villes durables Directive européenne 20% EnR à horizon 2020; difficultés liées à la part croissante des EnR intermittentes (production et consommation parfois en décalage délestages nécessaires) Flexibilité/arbitrage nécessaire pour une intégration optimale de ces EnR à moindre coût Lhydrogène permettrait de valoriser cette électricité « fatale », via les usages gaz naturel Disposer dun arbitrage entre différentes utilisations finales pour une gestion couplée et optimisée des énergies électriques et gazières Un nouveau vecteur énergétique pour des villes durables En mélange (620%) lH2 permettrait de bénéficier, si faisabilité avérée, en complément du biométhane, dun gaz plus vert (efficacité énergétique, CO2, préservation ressources primaires) La synergie des savoir-faire, infrastructures et utilisations gaz naturel permettrait dintroduire à moindre coût une part dH2 dans le mix énergétique Une passerelle entre réseaux énergétiques ouvrant la voie à un « Smart Energy Grid » et à une optimisation globale des systèmes électriques et gaziers 7

8 Production électrique de la France en 2020 En 2010, les capacités thermiques (1/4 des capacités installées) ne produisent que 12% de lénergie marge de flexibilité. Toutefois, cette marge va diminuant car les capacités thermiques flexibles vont diminuer (charbon et fuel) entre (13% des capacités, 11% de la production) alors que la production nucléaire de base et les EnR intermittentes augmenteront. Lénergie éolienne et solaire représenteront 10% de la production ( valeur globale sur lannée). % électricité SER dans lélectricité totale produite : Eolien = 2 % en 2010 Eolien = 9 % en 2020 PV = 0,1% en 2010 PV = 1,0% en 2020 Sources ENERDATA, PAN et vision UFE 2020 EnR intermittentes 8

9 Production électrique de lAllemagne en 2020 Une diminution très importante de la production délectricité, notamment nucléaire et thermique (objectifs très ambitieux de lAllemagne) Les énergies éolienne et solaire représenteront 32 % de la production ( valeur globale sur lannée). Ces pourcentages pourront être en réalité inférieurs si la sortie du nucléaire et la diminution des puissances thermiques sont ralenties. % électricité SER dans lélectricité totale produite : Eolien = 7 % en 2010 Eolien = 23 % en 2020 PV = 2% en 2010 PV = 9% en 2020 EnR intermittentes Sources ENERDATA et DENA, PAN (EnR 2010 et 2020) 9

10 Types de valorisation de lélectricité Sources délectricité renouvelables ou bas carbone Valorisation sur le réseau électrique Electricité excédentaire = Production H2 par électrolyse, stockage et distribution carburant Valorisation Hythane® flotte véhicules (bus, BOM, etc) Electricité excédentaire = Production H2 par électrolyse, stockage et distribution gaz Injection H2 en réseau de distribution et utilisations gaz Les bénéfices de la filière GN+H2 pour la ville durable 10

11 Divers pays sintéressent au stockage dEnR via lH2 injecté en réseau gaz A Falkenhagen, une installation pilote destinée à convertir l'électricité éolienne en H2 stocké dans le réseau de transport est en cours de développement par E.ON Début 2013, 360 m3/h produits et injectés: mélange à 5% en volume de H2 A moyen terme: 15% la totalité de la production actuelle d'électricité d'origine renouvelable pourrait être stockée dans le réseau gazier allemand. Greenpeace Energy développe en Allemagne loffre mélange GN/ 5%H2 à partir de fin 2012 a déjà conquis 4000 clients pour cette commercialisation expérimentale Injection de 15%vol dH2 issu de PV en réseau gaz sur lIle dAmeland (Pays Bas) 14 maisons déconnectées du réseau de distribution et alimentées par une conduite à partir du système (électrolyseur - stockage H2 et mélangeur) Utilisations : chauffage – ECS et cuisson Mais également utilisation de gaz de synthèse à partir de Naphta contenant des proportions significatives dH2 à Hawai et à Hong Kong 11

12 Les principaux enjeux techniques : Enseignements issus du projet NATURALHY Enjeu sécurité: ne pas dépasser 20%vol dH2 dans le gaz naturel Teneur 20% acceptable par : matériaux de réseau, utilisations et compteurs testés Mais Pas de test sur matériaux connexes, ni sur utilisations existantes (dont cuisson) Seule une démonstration permettrait de conclure sur la faisabilité technico-économique et le pourcentage maximum envisageable, le cas échéant 12

13 Althytude : les bénéfices du carburant Hytane® Émissions de GES du puits à la roue : 1559 g éqCO2/km = GNV - 8 % = Diesel - 14 % Bénéfices de lH2 sur la combustion moteur à léchappement : 0,47 g NOx/km = GNV - 10 % = Diesel - 95 % Ces deux bus euro III respectent leuro VI Économie dénergie des bus en service sur la ligne : – 657 kWh/100 km = GNV - 7 % 13

14 Althytude : les bénéfices du carburant Hytane® LHythane® est une solution pragmatique apportant des bénéfices à court terme sur des marchés spécifiques. LHythane® fait partie des candidats pertinents pour renforcer le développement de transports urbains propres. LHythane® exploite le savoir-faire et les installations GNV. Par simple retrofit, les bus GNV euro III respectent leuro VI. LHythane® permet dintroduire une part dénergie renouvelable : H2 éolien, biométhane, etc. LHythane® amorce lintroduction de lhydrogène énergie dans le paysage énergétique, sans investissement lourd en véhicules et infrastructures. Fourchette de surcoût à terme, solution mature: 0 à 20 % par rapport au prix du GNV 14

15 Des études techniques et des projets démonstrateurs seraient nécessaires pour établir les impacts et les possibilités de lutilisation dH2 avec le gaz naturel, au service de la ville de demain : Faible densité énergétique volumique Réglementation à construire Coûts de production élevés Impacts réseaux restent à évaluer : % max Vecteur énergétique non mature dun point de vue industriel et technologique Hydrogène énergie pour « relever le défi énergétique du XXIème siècle? » 15

16 Hydrogène énergie pour « relever le défi énergétique du XXIème siècle? » Bénéfices CO2, indépendance énergétique, polluants locaux Vecteur Produit à partir de toute énergie primaire dont EnR Stockable Multiples applications Réduction des polluants locaux ; part renouvelable et faiblement carbonée à la chaîne gazière Complémentarité H2 / gaz naturel Infrastructures réseau existantes Vecteur de flexibilité et darbitrage de production : o Régulation et gestion de léquilibre entre loffre et la demande o Sécurisation et optimisation du système électrique Interconnexions et synergies entre vecteur et infrastructures électriques et gazières Solution à horizon

17 Si faisabilité GN/H2, lhydrogène pourrait représenter une nouvelle valeur pour … les clients finaux utilisateurs de lénergie gaz naturel qui verraient une réduction encore plus importante de leur empreinte environnementale les producteurs dénergies renouvelables et gestionnaires dénergie qui disposeraient dune flexibilité complémentaire pour valoriser leurs productions dans le mix énergétique et une opportunité complémentaire dajuster offre / demande les énergéticiens et exploitants qui pourraient proposer de nouvelles offres de « gaz vert » à leurs clients les collectivités locales qui pourraient mettre en place de nouvelles démarches de création de valeur environnementale et sociétale les exploitants dinfrastructures gaz qui pourraient contribuer encore davantage à leffort général de développement des EnR. 17

18 Merci de votre attention

19 Annexes

20 Gaz acheminés (1/5) – gaz naturel Des ressources disponibles et diversifiées avec la révolution des gaz non conventionnels mais enjeux environnementaux Réserves prouvées entre 120 et 250 ans à consommation actuelle Source : BP Statistical Review 2010 /Kawate et Fujita (Université Tokyo=

21 Gaz acheminés (2/5) – biométhane Gaz EnR: méthanisation mature – gazéification en développement Méthanisation : valorisation des réseaux de distribution gaz des collectivités locales : vers une économie circulaire territoriale grâce à la valorisation des déchets Gazéification : le bois sous forme gazeuse au cœur des villes, sans ses inconvénients (pollution de lair, logistique lourde…) Biomasse « humide » et non ligneuse Voie biologique Basses températures (35-55°C) Méthanisation Voie biologique Basses températures (35-55°C) Méthanisation Procédé MaturePilotes industriels Biomasse « sèche » et ligneuse Voie thermique Haute température (700°C) Gazéification + méthanation Voie thermique Haute température (700°C) Gazéification + méthanation Voie thermique Très haute température (1500°C) Gazéification + Fischer-Tropsch Voie thermique Très haute température (1500°C) Gazéification + Fischer-Tropsch Chaleur / Cogénération / Biométhane Carburant In situ ou via injection réseau Chaleur / Cogénération / Biométhane Carburant In situ ou via injection réseau Biocarburant liquide Rendement 35%-60% Rendement 35%-60% Rendement 55%-70% Rendement 55%-70% Rendement 25%-35% Rendement 25%-35% 21

22 Gaz acheminés (3/5) – biométhane dalgues Perspective après 2020 : combiner traitement des effluents et biométhane 22 Encore au stade de R&D : opérations pilotes en cours de montage. Etude du potentiel en France en cours avec lADEME, le MINEFI et le MAAP

23 Ressources (4/5) : hydrogène & syngaz Possibilité dinjection dhydrogène et de méthane de synthèse notamment pour le stockage délectricité Stockage délectricité excédentaire sous forme de : -Hydrogène – jusquà 6% dH2 dans les réseaux gaz sans contrainte -Méthane de synthèse : méthanation de lhydrogène 2H 2 + CO 2 = CH 4 + O 2 Ouvre la possibilité du stockage saisonnier délectricité via les stockages souterrains de gaz (+ de 150 TWh / 30% de la consommation actuelle) 23

24 Conclusion sur le distributeur en 2030 Le réseau fera le lien entre lévolution des consommateurs et lévolution des gaz acheminés. Le distributeur sy prépare Evolution des gaz acheminés Gaz naturel et non conventionnels Biométhane issu de méthanisation ou gazéification Biométhane dalgues Evolution du réseau Smart meter Smart pipe Smart networks Smart-men Evolution des consommateurs Bâtiment BBC et BEPOS Ecoquartier Usine de demain Mobilité durable Production décentralisée Le distributeur de demain sera en charge dun réseau de distribution avancé, capable dacheminer des gaz « verts », exploité par des « smart-men » au service de consommateurs finaux exigeants 24


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