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Biométhane :

Enjeu et perspectives

Anthony Mazzenga – P02 Chef de Pôle Stratégie - GrDF

[email protected]

mailto:[email protected]

2

Biogaz et biométhane : quelques définitions

Biogaz : gaz combustible issu d’une réaction biologique

- la méthanisation. Il est produit en décharge ou en

installation de méthanisation

Biométhane : biogaz

traité puis épuré. Le

biométhane appelé

parfois « gaz vert »

présente la même

composition que le

gaz naturel

Épuration du biogaz :

élimination des composés

comme le dioxyde de

carbone, l’azote et

l’oxygène contenus dans

le biogaz

6 novembre 2013 Mines Paristech / GrDF - biométhane

3

La méthanisation de déchets : une technologie

mature


4

Quelles conditions pour injecter du biométhane

dans les réseaux ? Des exigences

en matière de conformité des intrants à la réglementation

• gaz produit par la méthanisation des déchets (agricoles, de l’industrie

agroalimentaire, urbains ménagers et verts, de la restauration collective)

• gaz obtenu par captage en ISDND (installations de Stockage de Déchets Non

Dangereux ou décharges)

En discussion : boues de STEP urbaines

en matière de qualité du biométhane

Il doit être conforme aux spécifications techniques de GrDF (publiées décret )

En matière de « quantité injectée »

Le débit injecté doit être en permanence inférieur ou égal aux consommations de

la zone concernée par le biométhane

Lorsque ces conditions sont réunies, le biométhane est

acheté au producteur à un tarif garanti sur 15 ans : le Tarif d’Achat.


5

Tarifs d’achat biométhane et garanties d’origine


0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0 50 100 150 200 250 300 350 400

c€/kWh

débit d'injection en Nm3/h

Les tarifs d’achat du biométhane

dechets agricoles/agroalimentaires

boues de STEP

déchets urbains

méthanisation

ISDND

• Tarif d’achat biométhane (différence de prix payée par

consommateurs de gaz via Contribution Injection Biométhane)

• Système ouvert à tous les fournisseurs avec un registre de garantie

d’origines (GrDF désigné gestionnaire de ce registre)

6

Exemple de Lille Métropole :

déchets collectifs et bioGNV


Réseau de gaz naturel

Centre de valorisation Organique de LMCU

Alimentation en bioGNV des 130 bus de Transpole

Installation d’injection de

LMCU

Pilote Carrefour : 3 camions bioGNV en test

Projet pionnier - injection depuis juillet 2011

7

Exemple du Sydeme en Moselle Est :

déchets collectifs et bioGNV


Méthaniseur du SYDEME

Epurateur Air Liquide

Installation d’injection

GrDF

Station GNVERT Distribution publique de BioGNV

Réseau de gaz naturel

Véhicule au BioGNV (33 véhicules SYDEME, 6

bus de la collectivité)

Injection depuis mai 2012

8

Dernier succès en date :

Bioénergie de la Brie – effluents agricoles


Poste d’injection GrDF

Unité d’épuration Air Liquide

Digesteur

1ere opération agricole

1ere opération « industrialisée » :

• Démarrage au premier essai

• Aucune non-conformité depuis

En septembre et octobre, les

5 communes on été

alimentées uniquement par le

biométhane local

Injection depuis août 2013

9

Injection : une filière en plein développement

• Point sur la filière, pour GrDF 495 projets dont 364 toujours actifs

sur réseau GrDF

3 injections effectives – 1 à venir d’ici fin 2014


SPEGN

N

3 projets Réseau GDS

2 GEG

1 Gaz de Barr

2 REGAZ

1 SOREGIES ?

2014-2014 - 2015

2015- standby

2016

2014-2016

?

GRTgaz 80 projets en cours

10 sous convention

d’études

Premières

injection

prévues en 2015

TIGF 38 sollicitations

2 projets en convention

2 autres bientôt en

convention

Injection fin

2014-2015

• Depuis 2011, une dynamique continue d’entrée de projets mais 4 à 6 ans pour monter un projet

Pour les autres réseaux

Livraison du poste d’injection de Sioule

13/09/2013

10

Des projets de plus en plus territorialisés


4%

40%

45%

5% 6%

inférieur à 60 (n)m3/h

entre 60 et 200 (n)m3/h



supérieur à 500 (n)m3/h

Total 257 projets

Non clos, info renseignée

Des projets en moyenne de

taille plutôt importante

Moyenne des débits des projets « vivants »

240 Nm3/h, soit 20 GWh/an

240 Nm3/h de biométhane injecté pendant 1 an =

la consommation annuelle de 1000 logements Hyp : 8000 h d’injection - maisons existantes, chauffage+ECS, soit

20000kWh/an/logt

… en augmentation 86 projets enregistrés en 2012 : une moyenne

de 270 Nm3/h

164 projets enregistrés en 2011 : une

moyenne de 210 Nm3/h

11

Une situation européenne contrastée

Grande hétérogénéité des réglementations et des mécanismes de soutien :

Allemagne : développement tiré par la cogénération et les cultures dédiées

Suède : carburant et déchets mais historiquement peu de réseau de gaz


12

Des potentiels techniques importants

en France, essentiellement agricoles

• Un potentiel technique brut supérieur à 200 TWh

Essentiellement agricole avec 170 TWh

• En raison de la taille modeste des exploitations et de l’éloignement au réseau, un potentiel économique estimé à 56 TWh dans les conditions actuelles (+STEP)


Etude de potentiel ADEME-SOLAGRO 2013

TW

h

0

50

100

150

200

250

Potentiel brut Potentiel éco actuel

Ménages et collectivités

IAA et commerces

Cultures intermédiaires

Résidus de culture

Déjections d'élevages

13

100% gaz renouvelables : un avenir techniquement

imaginable pour la France


203020202010 2040..

Méthanisation de déchets

Gazéification de biomasse

Micro-algues

Hydrogène &

Méthanation

30 TWh

210 TWh

150 TWh

19-33 TWh

Potentiel

technique

440 TWh•Sources

Méthanisation : étude AFNGV/ADEME Hydrogène : scénario ADEME / scénario Negawatt

Gazéification/ micro-algues : étude GrDF/MEDDE/MAAF/MEF

390-550 TWh

20-35 TWh

10 -25 TWh

160-280 TWh

200 TWh

Développement progressif

14

Dynamique à court terme- prévisions GrDF


0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

TWh TWh Perspectives d'injection de biométhane

TWh injectés DISTRIB+TRANSPORT hyp basse

TWh injectés DISTRIB+TRANSPORT hyp haute

20 TWh d’injection dans les

réseaux :

« 5% de gaz vert en 2020 »

2020 Analyse des projets de GrDF et extrapolation

Scénario optimiste GrDF DNTE 2013

Scénario tendanciel GT injection 2008

6 TWh d’injection dans les

réseaux, évaluation avant la

mise en place définitive du

cadre réglementaire

15

Mix de production de gaz renouvelable en 2050 – cadre Facteur 4


Negawatt ADEME 2030-2050 GrDF Facteur 4

153

140

033

72,333,6

015,5

Méthanisation Gazéification

Microalgues H2/Méthanation

121 TWh

56%

266 TWh

73%

321 TWh

>90%

88

133

1530

7234

015

2050 Perspectives long terme Scénarios facteur 4 Débat Transition Energétique : ADEME, GrDF, Negawatt

Merci de votre attention

www.injectionbiomethane.fr

http://www.injectionbiomethane.fr/

Annexes Autres filières de production

18 6 novembre 2013

Gazéification de biomasse ligneuse :

Une solution d’avenir à haut rendement

Mines Paristech / GrDF - biométhane

Gazéification

1 MW Chaleur

≈ 0,56 MW

Biométhane

Carburant

Biomassebois, paille…

ÉpurationMise aux

spécifications réseau

Gazéification 850 C

CO + 3 H2 CH4 + H2O

Chaleur

Méthanation catalytique

CO H2 CH4 CO2

0 % 2 % 36 % 32 %

CO H2 CH4 CO2

25 % 36 % 9% 19 %

+ polluants traces

CO H2 CH4 CO2

0 % <1% > 96% 0%

19 6 novembre 2013

Gazéification : déjà une réalité en

Autriche, bientôt en France


Site de Güsing (1 MW) opérationnel en Autriche – rendement démontré de 56%

Gazéification de la biomasse Méthanation et mise aux spécifications

Biomasse

ligneuse Biométhane

• Pilote français en cours de construction à Saint-Fons (Grand Lyon) dans le cadre

du projet GAYA de GDF SUEZ soutenu par l’ADEME - opérationnel fin 2013

Gazéification

20 6 novembre 2013

Les atouts de la gazéification pour la

production de biométhane carburant


Gazéification

Coût cible :

60€/MWh

Coût cible :

> 1€/l biodiesel

• 50% de carburant en plus – coût du carburant au moins 35% inférieur par rapport

au biodiesel

21

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Bois Résidus agricoles

Autres résidus Cultures énergétiques

6 novembre 2013

Un potentiel considérable

De 90 à 280 TWh selon les scénarios


Etude de potentiel GrDF, comité de pilotage :

GrDF, ADEME, MEDDE-CGEDD, MEDDE – DGEC, MINEFI – DGTrésor, MINEFI – DGCIS, MAAF

– CEP, MAAF – DGPAAT

TW

h

Potentiel technique max 2020

TW

h

Potentiel technique max 2050

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Bois Résidus agricoles

Autres résidus Cultures énergétiques

Gazéification

22

22


CULTURE des µALGUESProduction du site

CO2 NOx - SOx

Eau

Nutriments

2 Tonnes

40 m3

N 100 kg

P 10 kg

Rendement photosynthétique ≈ 1 - 5%

1 Tonne 420 Nm3

PRODUITSFilière Biométhane 3G

PRODUCTION ENERGIE VERTE

ENTRANTS Effluents gazeux, liquides,…

BIOREMEDIATION

4.6 MWh

@ 15 - 20 °CRESIDUAL HEAT recycling

5.6 MWh

Recyclage eau + nutriments azotés

Digestat vers

valorisation agricole

Microalgues : technologie en devenir de

production de biomasse et bioremédiation Microalgues

23

23


Maturité sur certains marchés, des

ruptures nécessaires pour l’énergie

Les laboratoires de recherche et les

entreprises de microalgues et de macro-

algues en France en 2011

Des acteurs très nombreux et de taille

internationale

Microalgues

• Procédés industriels utilisés dans la pharmacie, les compléments alimentaires,

la nutrition animale…

• Gain important de productivité et réduction des coûts nécessaires pour l’énergie

24

• Potentiel concentré dans

quelques secteurs pouvant

valoriser les coproduits et la

bioremédiation :

• Chimie, raffinage et pétrochimie

• Alimentation animale

• Services à l’environnement

24


Potentiel biométhane déterminé par la

co-valorisation et la surface accessible

0

5

10

15

20

25

Total 2020 - Hors complément de surfaces

TOTAL 2020 - Avec complément de surfaces

TOTAL 2050 - Avec complément de surfaces

1,1

9,3

19,3

3,5

TW

h

Etude de potentiel GrDF, comité de pilotage :

GrDF, ADEME, MEDDE-CGEDD, MEDDE – DGEC, MINEFI – DGTrésor, MINEFI – DGCIS, MAAF

– CEP, MAAF – DGPAAT

Microalgues

25 6 novembre 2013 Mines Paristech / GrDF - biométhane

H2 et méthanation, une possibilité pour

convertir les excédents d’électricité verte

Electrolyse de l’eau (r < 80%)

2H20 -> 2H2 + O2

Méthanation (r < 80%)

2H2 + CO2 -> CH4 + O2

Réseau g

az n

atu

rel

Réseau é

lectr

ique

Jusqu’à 6% en volume ?

Hydrogène

• Développement technologique en cours en Allemagne mais aussi en France

(CEA, Areva, Rhodia, GDF SUEZ…) : optimisation des briques matures

(electrolyse, méthanation…), nouveaux procédés (électrohydrogénation…)

• GRHYD, un projet de recherche sur 5 ans démarré à Dunkerque en 2012

(10MEUR). Objectif: étudier les maturités technique et économique d’un

mélange jusqu’à 20% d’hydrogène.

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