La méthanisation est - avec la pyrogazéification et le power-to-gas - l'un des trois procédés qui permettent la production de gaz vert. Cette énergie renouvelable non fossile est proche de la neutralité carbone et contribue à la transition écologique. Le gaz vert est produit à partir de déchets organiques : résidus agricoles, agroalimentaires, ménagers. Il présente les mêmes propriétés que le gaz naturel et peut donc facilement être injecté dans le réseau de distribution. Le contenu carbone du biométhane produit en France est en moyenne de 23,4g CO2eq/kWh PCI, soit environ dix fois inférieur à celui du gaz naturel. Ce premier tome d'Ingénierie et Gestion du Gaz propose aux futurs décideurs une vision complète de la méthanisation, de ses enjeux au coeur de la transition énergétique et offre une compréhension globale des contraintes des différentes parties prenantes : sociétés gazières, décideurs politiques, monde agricole, etc.
Cet ouvrage présente l'évolution tendancielle du modèle économique du gaz et intègre les nouvelles technologies. Ainsi, sont abordées successivement la méthanisation et la mutualisation d'épurateurs pour des réseaux biogaz, la méthanation issue de la méthanisation et de l'hydrogène renouvelable, ainsi que la valorisation du CO2 issu des unités de méthanisation. Pour chacun de ces volets, des études de cas technico-économiques complètent la présentation.
La technologie du Captage-Stockage du CO2 présente des perspectives de réduction d'émissions importantes et rentables à moyen terme. La valorisation du CO2 apparaît par conséquent comme une filière complémentaire de cette voie. Cette valorisation conjointe au captage du CO2 permettrait d'utiliser du CO2 déjà capté et concentré. Ce CO2, disponible en grande quantité, pourrait être utilisé, à court terme, sur site, ou, à plus long terme, à distance par la construction d'un réseau de pipelines de CO2, lorsque les technologies de captage seront déployées.
La valorisation du CO2 permet aussi d'accompagner l'essor des énergies renouvelables (éolien, solaire, ...) et se traduit par l'utilisation du CO2 comme matière première et comme source de carbone. Le CO2 peut alors servir soit à fabriquer des produits à valeur énergétique, soit des produits chimiques de base. La valorisation de CO2 s'insère donc dans un cadre "Green Business" et peut correspondre à un choix stratégique identifié comme un relais de croissance verte dans le cadre de la transition énergétique.
Cet ouvrage présente les principes de valorisation du CO2 et des débouchés stratégiques pour des produits chimiques et des produits à valeur énergétique : gaz de synthèse, éthanol, méthanol ou carburants de synthèse produits par voie électrochimique, hydrogénation du CO2 ou à partir du reformage à sec du méthane. Pour chaque produit, les contextes technique et économique sont précisés permettant ainsi aux étudiants, chercheurs, ingénieurs et décideurs économiques de comprendre ce marché émergent.
La pratique de l'effacement électrique à partir de technologies couplant gaz et électricité au niveau des consommateurs à l'échelle des réseaux de distribution confirme la complémentarité entre les vecteurs gaz et électricité dans une optique de transition énergétique. Parallèlement, le sujet du stockage ou de la conversion des excédents d'électricité renouvelable est apparu, mettant en lumière le rôle que les infrastructures de gaz pourraient y jouer via l'injection d'hydrogène ou de méthane de synthèse, souvent regroupé sous le vocable "technologie de conversion d'énergie en gaz combustible" (en anglais "Power-to-gas").
Le Power-to-gas trouve sa place dans les scénarios 2050 de transition énergétique intégrant une part importante d'énergies renouvelables. Il est présenté comme une solution envisageable à long terme permettant de convertir des excédents d'électricité décarbonée pour des quantités (dizaines de TWh) et des durées (plusieurs jours) importantes. Ainsi, l'injection d'hydrogène ou de méthane de synthèse dans les réseaux de gaz peut être une des voies de transition vers une économie décarbonée avant une hypothétique économie de l'hydrogène.
Cet ouvrage réunit les connaissances permettant de considérer cette option de stockage et valorisation des énergies renouvelables électriques. Il présente les informations techniques et économiques nécessaires pour acquérir une vision d'ensemble de cette filière et des "marchés ou applications" envisageables à moyen terme. Il s'adresse aux étudiants, chercheurs, ingénieurs et décideurs économiques qui souhaitent comprendre cette problématique pour assurer une meilleure transition énergétique.