4 RAPPORT ANNUEL 2012 DU FOGA

L'installation de micro-cogénération Kirsch L4.12 dans une maison familiale à Bramois (VS). Francisco Rodriguez de VISA Technologies (à gauche) explique les données affichées à l'architecte Albert Raynard.

Gros temps sur le secteur énergétique:l’ensemble de l’approvisionnement de laSuisse va au-devant d’une refonte com-plète. J’ai la conviction que le gaz naturelva accompagner et soutenir la marchevers un avenir énergétique plus vert,notamment grâce à des développementstechnologiques proches de la commer-cialisation. Témoin les programmes prio-ritaires lancés ces dernières années pourles pompes à chaleur à gaz et les instal-lations de micro-cogénération, qui sontmaintenant déjà réalité. Plus récemmentencore, nous avons lancé en 2012 le pro-gramme prioritaire pour les piles à com-bustible, qui vise à évaluer les produitsactuellement proches de la commerciali-sation. Il y a de cela déjà 18 ans, le FOGAavait accordé une contribution substan-tielle au projet HEXIS de Sulzer à Winter -thour. Beaucoup trop chers et pas assezfiables, les appareils n’étaient toutefoispas encore mûrs pour le marché.

Entre-temps, plusieurs entreprises ontréalisé d’énormes progrès aux quatrecoins du monde. Au Japon, leader mon-

dial de la technologie de la pile à com-bustible, 23 000 unités au prix unitaire deenviron 8000 francs suisses ont été ins-tallées chez des clients finaux entre 2009et fin 2011 depuis le lancement de l’«Ene-Farm» par Panasonic. Le FOGA a doncdécidé de réévaluer cette technologie,car la pile à combustible s’adapte parfai-tement à la Stratégie énergétique 2050du Conseil fédéral:

• la pile à combustible permet d’adapterrelativement facilement le rapport entreélectricité et chaleur. Avec l’améliorationde l’efficacité énergétique du parc immo-bilier, le besoin de chaleur baisse subs-tantiellement;• l’efficacité énergétique d’une pile àcombustible, qui permet d’utiliser chaleuret électricité sur place, est supérieure àcelle d’une centrale à gaz convention-nelle;• partout dans le monde, des scénariossont conçus pour harmoniser au mieux lademande et la production toujours plusdécentralisée et plus fluctuante de cou-rant. Dans ce contexte, la mise en réseau

Contribuer à l’avenir énergétique

EDITORIAL

de piles à combustible ainsi que le réseaugazier existant peuvent apporter unecontribution essentielle à la sécurité del’approvisionnement électrique.

Avec la Stratégie énergétique 2050, laSuisse va au-devant d’une véritable révo-lution. Sans progrès technique, le viragene saurait guère être négocié sans dom-mages économiques. Le FOGA veut mon-trer la voie et aider notre industrie à poserles bons jalons pour l’avenir. Des exem-ples positifs existent déjà aujourd’hui,comme le montre notre rapport annuel.

Jean-Claude WeberPrésident de la Commission technique de coordination (FTK)

Association Suisse de l’Industrie Gazière

jeanclaude.weber@erdgaszuerich.ch

Des projets FOGA soutiennent la com-mercialisation de pompes à chaleur à gaznaturel (PACgaz) et assurent le suivi desappareils par des programmes demesure. Quelque 200 installations dusegment intermédiaire (plage de puis-sance comprise entre 18 et 70 kWth) sonten service aujourd’hui. La premièrePACgaz conçue pour une maison indivi-duelle a été installée fin 2011 à Zofingue(puissance thermique modulable entre1,5 et 10 kW). La zeoTHERM VAS 106/4de Vaillant est la toute première PAC quiutilise l’énergie solaire. En 2012, deuxprogrammes de promotion ont été lancésavec le soutien du FOGA dans le cadrede la feuille de route PACgaz: le premier

Les pompes à chaleurà gaz font leur chemin

pour 50 appareils zeoTHERM, et lesecond pour 30 PACgaz Robur E3/PRO.Cette PAC à absorption, d’une puissancethermique de 30 à 40 kW, a été conçuepour des immeubles locatifs et deslocaux industriels. A la fin de 2012, 44 installationszeoTHERM étaient annoncées. Le pro-gramme, qui prévoyait une contributionde 3000 francs par installation, estaujourd’hui épuisé. Sur les 30 appareilsRobur du programme, 6 étaient déjà ins-tallés et 24 étaient annoncés à la fin del’année. Ce programme, qui prévoit unecontribution de 5000 francs par installa-tion mise en service, devrait se termineren 2013.

Le Laboratoire fédéral d’essai des maté-riaux et de recherches (EMPA) à Düben -dorf est très impliqué dans le développe-ment de voitures à gaz naturel utilisablesau quotidien et efficientes. En collabora-tion avec deux instituts de l’EPFZ, departenaires industriels (VW et Bosch) etavec le soutien de l’économie gazièresuisse et allemande, l’équipe de ChristianBach travaille à la mise au point desmoteurs à gaz naturel de demain avec leconcours de spécialistes. Le but du pro-jet CLEVER (Clean and Efficient VehicleResearch) est de concevoir un nouveauprocédé de combustion pour des moteursà gaz naturel/biogaz équipés d’un turboet une hybridation pour ce type demoteur. A puissance égale, le projet del’EMPA/EPFZ doit émettre environ 45%moins de CO2 qu’un moteur à essence.Le concept a été présenté avec un proto-type basé sur un VW Touran. A côté d’unnouveau moteur turbo 1,4 l à gaz naturel,le véhicule dispose d’un moteur élec-trique, qui permet une conduite tout-électrique dans certaines phases. L’arbrede transmission du système à 4 rouesmotrices, qui actionne normalement l’es-sieu arrière d’un VW Tiguan, est simple-ment «détourné» dans le projet CLEVER:le moteur électrique, placé dans le plan-cher devant l'essieu arrière, exerce saforce sur les roues avant par le truche-ment de l’arbre. L’ordinateur de bordchoisit le meilleur mode de propulsion,de sorte que le moteur à gaz fonctionne

Rouler futé au gaznaturel/biogaz

toujours dans la plage optimale et que lacharge de la batterie soit toujours équili-brée. Ainsi, la voiture est totalementautonome et ne doit jamais être raccor-dée au réseau électrique.

Engagement pour le gaz naturelLes spécialistes de l’EMPA s’engagentdepuis plusieurs années pour l’optimisa-tion des véhicules à gaz naturel. Ils ontnotamment contribué au développementdes moteurs turbo à gaz naturel et à l’op-timisation des processus de combustionet des catalyseurs en mousse céramiquepour la propulsion au gaz naturel. Dansdes projets cofinancés par le FOGA, ilsont fait avancer la recherche et ont déve-loppé des technologies de propulsion quisont aujourd’hui sur le marché.

Le chef du projet Patrik Soltic montre lesconduites sous la console de test.

LE FOGA

Fondé en 1992, le Fonds derecherche, de développement etde promotion de l’industriegazière suisse (FOGA) soutient larecherche, le développement et lamise sur le marché de nouvellestechnologies permettant une utili-sation économe, propre et sûre dugaz naturel comme combustibleou carburant.Le Fonds est financé par lesentreprises membres del’Association Suisse de l’IndustrieGazière (ASIG). Depuis sa consti-tution voici 20 ans, le FOGA a soutenu plus de 130 projets pourun montant total d’environ 19 millions de francs.Outre l’appui financier, les mis-sions principales du FOGA recou-vrent l’encadrement administratifet technique des projets, ainsi quele transfert de savoir-faire entreles instituts de recherche et l’industrie.Le Fonds est administré par ladirection de la Société Suisse del’Industrie du Gaz et des Eaux(SSIGE), sur mandat de l’ASIG.

IMPRESSUM

EditeurAssociation Suisse de l’Industrie Gazière(ASIG)Grütlistrasse 44CH-8027 ZurichTéléphone 044 288 31 31www.gaz-naturel.ch/fogafoga@gaz-naturel.ch

SecrétariatFonds de recherche, de développementet de promotion de l’IndustrieGazière Suisse (FOGA)Martin SeifertEschenstrasse 10CH-8603 SchwerzenbachTéléphone 044 825 57 00

Photos/graphiquesPierre-Alain Kreutschy, ASIGAssociation Suisse de l’Industrie Gazière(ASIG), ZurichSociété Suisse de l’Industrie du Gaz etdes Eaux (SSIGE), ZurichJean-Pierre Maurer, LuganoEmpa, Dübendorf

Fonds de recherche, de développement et de promotion de l’Industrie Gazière Suisse (FOGA)

les paramétrages qui conviennent auxclients au moment de la mise en servicede l’appareil. Comme pour d’autres tech-nologies, la solution sera le plus souventle fruit d’un compromis entre confort etrendement de l’installation.

Plusieurs appareils en Suisse Quatre appareils différents ont été sélec-tionnés pour sonder le marché suisse.Tous les types sont aujourd’hui en ser-vice et suivis dans le cadre de pro-grammes de mesure. La compilation desdonnées supplémentaires en cours d’an-née permettra une appréciation globaleet des comparaisons.

RAPPORT ANNUEL 2012 DU FOGA 32 RAPPORT ANNUEL 2012 DU FOGA

Les énergies renouvelables sont aucœur de la Stratégie énergétique 2050du Conseil fédéral, qui soutient massi-vement la production d’électricitésolaire et éolienne. Cependant, cesénergies sont produites de manièreirrégulière et souvent dans lesmoments de basse consommation. Latechnologie «power-to-gas» peut ré -soudre l’équation, en stockant dans leréseau gazier le courant excédentaireconverti en hydrogène ou en méthane.

L’économie gazière suisse veut savoircomment la technologie «power-to-gas»peut être mise en œuvre dans la pratique.Dans un premier temps, elle a rédigé encollaboration avec l’Agence des énergiesrenouvelables et de l’efficacité énergé-tique (AEE) le rapport «Gaz renouvelableproduit à partir de courant électriquepour la Suisse», qui fait le tour des pro-blématiques posées et propose despistes. Le rapport conclut que le procédén’est pas encore mûr pour une applica-tion à large échelle et vise l’horizon 2030.Il faut préalablement créer les basestechniques pour une utilisation qui s’ins-crive dans la politique énergétique et quise défende sur le plan économique. Ungroupe de travail du FOGA planche spé-cifiquement sur le «power-to-gas», le butétant de rassembler des faits, chiffres et

Le réseau gazier, atout des énergies renouvelables

expériences avec des installations pilotesà l’étranger, puis en Suisse, le caséchéant avec le soutien du FOGA.

Un procédé chimique simpleLe procédé est au fond très simple:l’électricité est transformée en hydrogèneet en oxygène par électrolyse, en faisantpasser du courant continu entre deuxélectrodes immergées dans de l’eau. Enenrichissant l’hydrogène (H) en carbone(C), on obtient du gaz naturel (CH4). Leméthane renouvelable ainsi produit peutensuite être injecté dans le réseau gazier.

Il faut préciser qu’une conduite de gaznaturel à haute pression peut transporterjusqu’à dix fois plus d’énergie qu’uneligne à haute tension avec moins depertes. Et comme la Suisse dispose déjàd’un bon réseau pour le gaz naturel et lebiogaz, l’infrastructure peut être utiliséeaussi bien pour le transport que pour lestockage et l’équilibrage.

Plusieurs projets en coursPlusieurs projets qui, après concrétisa-tion, pourraient aussi bénéficier du sou-tien du FOGA sont déjà en gestation enSuisse. Le coordinateur est Peter Grafdes Services industriels de Saint-Gall(SGSW), et le groupe de travail rassembledes représentants de l’ASIG, de la SSIGE,de Swissgas et des entreprises gazièreslocales. Swissgas veut prendre part à un test pra-tique de stockage de courant éolien dansle réseau gazier, réalisé par E.ON Ruhrgasdans la région de Falkenhagen (Branden -burg) en Allemagne du Nord, afin d’ac-quérir de l’expérience avec cette nouvelletechnologie. Il est prévu que l’installationproduise et injecte jusqu’à 360m3 d’hy-drogène à l’heure. Elle passera en phasepilote au deuxième semestre 2013. Erdgas Zürich AG participera en collabo-ration avec le fournisseur zurichois d’élec-tricité ewz à un projet pilote de 250 kW àFoulum (Danemark). La mise en servicede l’installation est prévue pour l’été 2013. En Suisse aussi, un projet se concrétise:à Saint-Gall, un stade de football doit per-mettre de produire du méthane à partird’électricité solaire. Le gaz naturel de syn-thèse ainsi produit pourra alimenter lesbus des transports publics locaux.

Chaleur et courant tirés du chauffageUn chauffage qui ne se borne pas à pro-duire de la chaleur, mais génère aussi enparallèle une partie du courant utilisédans le ménage: tel est le chauffage dedemain. Avec le soutien du FOGA, l’éco-nomie gazière suisse a placé 34 appareilsde micro-cogénération en Suisse en 2012dans le cadre d’un programme d’obser-vation et d’introduction sur le marché(road map). Le contingent de 50 installa-tions prévues par le programme seraépuisé en cours d’année.

Priorité chaleurL’appareil de micro-cogénération met lapriorité sur la production de chaleur.Conçu pour une utilisation dans des mai-sons individuelles et des petits immeu-bles locatifs, il est livré sous la forme d’unappareil compact clés en main. Sa puis-sance électrique est inférieure à 5 kW,tandis que sa puissance thermique resteen deçà de 26 kW. Pour optimiser lestemps de fonctionnement, tous cesappareils doivent intégrer un accumula-teur combiné.

Données de deux périodesUn total de 18 installations de quatrefabricants fait l’objet d’un monitorage surdeux périodes de chauffage dans lecadre d’un programme de mesure.Toutes les données sont enregistrées àl’aide d’un package mis au point par laSSIGE. Fondé sur le standard M-Bus,l’équipement de mesure comprend uncompteur de chaleur, un compteur degaz et un compteur électrique, ainsiqu’une sonde de température extérieure

et une autre pour le ballon de stockage.Le traitement et le stockage des donnéessont intégrés dans un boîtier compactsur place.

Deux technologiesLe test pratique porte sur des appareilsutilisant deux technologies différentes: lemoteur Otto classique à gaz en formatmicro et le moteur Stirling. Les piles àcombustible, qui sur le principe peuventêtre assimilées à un appareil de micro-cogénération, n’entrent pas dans ce testpratique, mais font l’objet d’une feuille deroute distincte.

Premiers résultats positifsL’analyse des premiers résultats de l’ap-pareil Viessmann Vitotwin 300-W est glo-balement positive. Il apparaît d’ores etdéjà que la micro-cogénération présenteun gros potentiel en Suisse et que,moyennant des mesures positives, ellesaura convaincre. De manière générale,les appareils peuvent déjà être qualifiésde très fiables, un très petit nombre d’er-reurs ayant été enregistré. Les rende-ments atteints jusqu’ici sont bons, àpeine en deçà des valeurs de référencedes fabricants. L’intégration hydrauliqueet électrique des appareils dans les ins-tallations existantes est généralementaisée et ne requiert pas de connais-sances techniques particulières.Il est toutefois apparu que, contrairementaux chaudières à condensation, le com-portement et le rendement des appareilssont influencés par l’environnement. Lesfabricants doivent donc veiller à trouver

Aperçu du Vitotwin 300-W à moteur Strirling (en bas, à gauche).

ErdgasBiogas

Electricité éolienne (excédent)

Electricité solaire (excédent)

Electricité CCF (excédent)

Energieéolienne

Electricité solaire

HydrogèneH2

Gaz éolienGaz solaire

CO2

CH4

CH4CH4

H2O

CO2

Eau

(à fonction tampon)

Biogaz

© gaz-naturel.ch

ChaleurElectricitéElectro-lyse

CCF

Consommateur final

Chaleur à distance

Methani-sation

Centrale à bois

Réseau de gaz naturel

Gaz naturel

H2 Couplagechaleur-force

(CCF)

déchets biogènes,lisier, bois

site de stockage

Réseau électrique

Energie nucléaire

Charbon

Force hydraulique/Centrale de pompage-turbinage

Centrale à gaz ou à turbines à vapeur

L

Réseau éle

pompage-turbinagece hydraulique/Centrale de For

Réseau électrique

pompage-turbinagece hydraulique/Centrale de

éoliennegieEner Electricité solair

éoliennegie

Electricité solair

Centrale 2CO

eElectricité solair

e Electricité solair

à boisCentrale

Chaleur à distanceChaleur à distance

Charbon

gie nucléairEner

Charbon

egie nucléair

(excédent)Electricité solair

(excédent)Electricité éolienne

2H CH

(excédent)e Electricité solair

(CCF)cefor-rchaleu

Couplage4CH

2CO

Electricité

Consommateur final

CCF

Electricité CCF

Chaleur

Consommateur final

CCF

à turbines à vapeurCentrale à gaz ou

lisier

à turbines à vapeurCentrale à gaz ou

déchets biogènes,

Biogaz

, boislisier déchets biogènes,

Biogaz

Eau2H

Hydr

EauO2

eGaz solairGaz éolien

ogèneHydr

stockagesite de Biogas

Erdgas

(excédent)Electricité CCF

Réseau de gaz natur

Gaz natur

el

elGaz natur

Réseau de gaz natur (à fonction tampon)

CH

n tampon) m

4CH4CH2H

gaz-natur© el.ch gaz-natur

Piles à combustible au test FOGALes piles à combustibles pour les mai-sons individuelles et les petits immeublessont dans les starting-blocks: des testsde terrain avec des unités de HEXIS et deCeramic Fuel Cells de dernière générationont démarré en Suisse avec le soutien duFOGA. Les premiers appareils devraientêtre prêts à la commercialisation au milieude 2013. Par le placement et l’exploitationde 5 piles à combustible Hexis du type«Galileo 1000N» et 5 unités Gennex dufabricant australien Ceramic Fuel Cells(CFC), l’économie gazière entend accu-muler de l’expérience et des donnéespour évaluation. Les deux types d’appa-reils utilisent des solid oxide fuel cells(SOFC). Ils transforment le gaz naturel etl’oxygène directement en courant et enchaleur par un procédé électrochimiqueinodore et pratiquement exempt d’émis-sions nocives. Ils intègrent une chaudièreà condensation à gaz pour assurer aubesoin un apport calorifique supplémen-

Les réseaux d'énergie du futur.

Schéma de l'installation et technique de mesure.

taire. En sus de la production de chaleur,l’appareil de HEXIS atteint un rendementélectrique de 35%, celui de CFC, de 60%.

Premiers appareils installésLa première unité HEXIS du programmede promotion a été installée en automnedans une maison individuelle du quartierde Zelgli à Aarau. Grâce à un senseurtactile, l’unité de commande permet dedéfinir tous les paramètres du système etd’extraire toutes les données d’exploita-tion. Parallèlement à cela, le systèmepeut aussi être commandé en toute sim-plicité par un PC grâce à l’interface RS-232 intégrée à l’appareil de chauffage. EnSuisse romande, un premier appareil deCeramic Fuel Cells a été mis en service àPully dans le cadre du programme d’en-couragement et de mesure. La mise enexploitation de quatre autres installationsdu programme est prévue dans le cou-rant de 2013.

Ballon tampon

By-pass hydraulique

Ballon ECS

Sonde de température extérieure

Technique de mesure de la SSIGE

CC Compteur de chaleurCG Compteur de gazCEL Compteur électriqueT Sonde de température

CEL

CG

CC

CC

CC