Le biométhane : un gaz vert pour un système énergétique plus résilient

Par nos consultants et experts techniques.

25 Juillet 2022

Par Youness HSSAINI, Responsable efficacité énergétique - Direction Développement - CEGIBAT

Disons-le et insistons : le biométhane est un gaz vert, renouvelable et stockable.

La réussite de la transition énergétique de la France passera par la sobriété, l’efficacité énergétique et, en complément, par la substitution d’énergies carbonées par des énergies renouvelables ou bas carbone.

Cet objectif largement partagé est encore renforcé par la guerre en Ukraine qui rappelle ce que la crise sanitaire avait déjà mis en lumière : l’urgence de repenser notre modèle économique, diminuer notre dépendance aux approvisionnements extérieurs et renforcer notre souveraineté.

Le gaz vert fait partie des réponses aux conséquences de ce conflit et à la réussite de la transition énergétique.

biomethane

Le biométhane est un biogaz épuré qui participe au développement d'une économie circulaire territoriale

Rappelons la place essentielle du gaz naturel en France

Dans un contexte de prix de l’énergie encore jamais vu, où l’on entend que l’interdiction du gaz au profit d’une électrification massive des usages - notamment chaleur - serait souhaitable, il est nécessaire de repositionner le rôle du gaz dans le système énergétique français.

En France, le gaz couvre directement 40% des besoins de chaleur. Une maison sur trois, un appartement sur deux et la moitié des bâtiments tertiaires sont actuellement chauffés au gaz. Mais le gaz ne sert pas uniquement à se chauffer, il est également mobilisé pour produire 15% de l’électricité en France.

chauffage gaz

Figure 1 : part des bâtiments chauffés au gaz

Ces considérations purement énergétiques ne permettent néanmoins pas de souligner ce qui rend l’infrastructure gazière si essentielle pour l’équilibre du système énergétique : sa capacité à soutenir les pointes, notamment de chauffage en hiver. Lors des derniers hivers froids, 50% des besoins énergétiques du pays étaient assurés par le gaz, soit 130 GW contre 95 GW pour l’électricité, avec un parc nucléaire alors pleinement disponible.

Recourir davantage à l’électricité pour se chauffer dans l’objectif de diminuer notre dépendance au gaz signifie concrètement un recours accru aux centrales thermiques fossiles pour produire cette électricité dont les rendements électriques sont très inférieurs aux rendements des chaudières THPE.

Ceci conduirait à une augmentation des consommations de gaz ce qui aurait un effet contre-productif. L’électrification massive du chauffage et de l’eau chaude sanitaire dans le bâtiment reviendrait donc à ne considérer qu’une partie de l’équation complexe de l’équilibre du mix énergétique. Elle aboutirait sans grande surprise à un échec car la transition écologique ne signifie pas électrification massive des usages.

Elle doit passer par consommer moins (l’efficacité énergétique), consommer mieux et plus intelligemment (sobriété énergétique), et exploiter l’ensemble des gisements d’ENR de la France.

Parmi ceux-ci, le gaz vert occupe une place grandissante pour diminuer jour après jour notre dépendance au gaz fossile et atteindre 100% de gaz vert produit en France à l’horizon 2050. Cet objectif ambitieux est néanmoins réalisable pour peu qu’on s’en donne les moyens.

C’est par exemple la stratégie récemment adoptée par les Pays-Bas, qui après avoir lancé une politique d’électrification massive de tous les usages (Chauffage, ECS, automobile), réalise un virage à 180° et ambitionne désormais une stratégie plus équilibrée intégrant un soutien franc à la filière gaz vert associée à l’obligation d’installation de chaudières hybride dès 2026.

Le gaz vert connait une croissance remarquable qui doit encore s’accélérer

Différentes sources de production de gaz verts existent et n’entrent pas en concurrence avec les usages alimentaires :

Des intrants d'origine agricole : effluents d’élevage (fumiers, lisiers), résidus de culture, et des cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE) ;
Une fraction de la biomasse forestière disponible ;
Des déchets issus des activités économiques et industrielles : ils proviennent des abattoirs, des laiteries, des brasseries, des conserveries, etc… ;
Les déchets des collectivités locales et des ménages : déchets ménagers, déchets verts issus des entretiens des espaces verts, boues de station d’épuration des eaux usées (STEU) ;
Une production d’Hydrogène rendue environnementalement pertinente par l'électricité produite par des moyens essentiellement renouvelables au bas carbone

Energie renouvelable facilement stockable (ce qui est rare, soulignons-le) et non intermittente (ce qui est également rare), le gaz vert est un gaz renouvelable, produit localement. Ses propriétés physico-chimiques sont identiques à celles du gaz naturel fossile ce qui le rend donc injectable dans les réseaux de gaz existants.

Différents procédés existent : méthanation, pyrogazéification, gazéification hydrothermale. Le plus développé à ce jour est la méthanisation, qui permet de produire du biométhane.

L’essor de la filière biométhane est notable. Au 1er juin 2022 :

414 sites sont en service et 1150 en projet (vs 44 fin 2017)
7,1 TWh de capacité de production en service, soit l’équivalent de la consommation de 1 ,7 millions de logements neufs ou plus de 27 000 bus roulant au BioGNV (Biométhane destiné à un usage Gaz Naturel Véhicule).
En 1 année, 152 nouveaux sites de méthanisation ont été raccordés aux réseaux gaziers.

Chaque semaine, 2 à 3 sites de méthanisation sont mis en service !

Et la dynamique se poursuit : dès 2030, soit dans moins de 8 ans, nous pourrions avoir plus de 20% de gaz verts dans les réseaux, produit exclusivement en France.

développement biométhane

Figure 2 : dynamique de développement du biométhane

Marqueur de cette dynamique, le gaz vert est la seule énergie renouvelable à dépasser en 2022 les objectifs fixés par la PPE (Programmation Pluriannuelle de l’Energie) pour 2023. L’objectif PPE 2028 de 14 TWh pourrait quant à lui être atteint début 2024.

production biométhane

Figure 3 : Estimation de la production annuelle de gaz vert en France à horizon 2023 et 2030 (TWh)

La production de gaz vert est réalisée à coût maîtrisé

Le gaz vert constitue donc un atout majeur pour la réussite de la transition énergétique. C’est également un levier efficace pour décarboner à coûts maitrisés la société, tout en apportant des réponses aux problématiques environnementales et économiques dans les territoires : pérennisation des exploitations agricoles, gestion des déchets, optimisation du système énergétique.

La filière biométhane est également créatrice d’emplois locaux non délocalisables : En 2030, la filière gaz vert représentera 53 000 emplois directs et indirects.

Le coût de production moyen du gaz vert est aujourd’hui d’environ 100 €/MWh, soit un coût comparable aux autres EnR. Ce coût de production va encore baisser pour atteindre 65-70 €/MWh à l’horizon 2030.

Le potentiel de développement est supérieur aux consommations

Le potentiel total de production de gaz vert est estimé à 420 TWh à l’horizon 2050, ce qui est très nettement au-dessus des prévisions de consommation totale de gaz à ce même horizon temporel, que ce soit en considérant le scénario « SNBC gaz haut » ou le scénario « Territoires » des perspectives gaz.

conso biométhane

Figure 4 : Consommation de gaz par secteur en 2020 vs 2050 vs gisement de gaz vert en 2050

La mobilisation des intrants envisagée respecte la priorité aux usages alimentaire et matière et le potentiel de production assure une couverture des besoins quel que soit le scénario de consommation projeté à 2050 y compris en cas d’aléas :

Aléas dans la concrétisation de l’une des technologies de production ou dans la disponibilité d’une part des intrants envisagés
Aléas sur la trajectoire envisagée d’électrification des usages, ou sur la trajectoire de rénovation du bâti qui conduirait à un besoin énergétique supérieur

Le gaz vert est incontournable pour réussir la transition énergétique

Le système énergétique d’aujourd’hui repose sur un mix diversifié.

C’est une spécificité française qu’il faut conserver et exploiter pour accélérer la transition énergétique.

Le gaz vert comme le biométhane dispose de ses propres atouts, et peut de surcroit compter sur les infrastructures gazières déjà existantes, déjà amorties et ne nécessitant que peu d’investissement pour l’intégration massive de gaz vert.

Réussir la transition énergétique est un enjeu fort, la réussir à coût maitrisé est un défi pour la rendre acceptable. Le gaz vert continuera à y contribuer.

Par Youness HSSAINI, Responsable efficacité énergétique - Direction Développement – CEGIBAT

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Commentaires

1

13/06/2022 claude
Assurément le gaz vert quelque soit son origine est une solution intéressante. Mais je formulerais 2 critiques sue la façon dont cette question est actuellement traitée en France. Il y a plusieurs sortes de gaz verts qui peuvent l'un et l'autre atteindre les mêmes buts. Celui qui est issu de la méthanisation et celui qui est issu d'un process de pyrogazéîfication. Ces 2 procédés ne s'opposent pas puisqu'ils n'utilisent pas les mêmes intrants. La méthanisation a le vent en poupe, bénéficie d'un préjugé favorable et reçoit toutes les aides. Nous, pyrogazéïficateurs depuis fort longtemps regardons ce spectacle avec une amertune certaine. Qui ira faire un gaz vert avec des déchets de bois en méthanisation ou avec une chaudière biomasse : ridicule n'est-ce pas ?

Deuxième critique: Ce gaz vert produit un peu partout sur le territoire sert de base à la fabrication d'un bio-méthane qui est de plus en plus injecté dans le réseau? Sur le plan indépendance énergétique, c'est bien, mais sur le plan économique et sur le plan de l'intérêt des territoires producteurs dans le cadre d'une économie circulaire, c'est beaucoup plus douteux. Quant à la pyrogazéîfication, c'est clair, aujourd'hui dépourvue de toute aide, en France, elle ne sert pas à grand chose et c'est très dommageable.

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  19/07/2022 Youness Hssaini
  Bonjour,
  Merci pour votre commentaire.
  Concernant le premier point, « gaz vert » est effectivement à conjuguer au pluriel. Même si l’article se concentre plus spécifiquement sur la méthanisation, on y évoque également la pyrogazéification et la gazéification hydrothermale, ainsi que l’Hydrogène.
  Ce qui est important à retenir, et le sens de l’article, c’est que pour l’atteinte du 100% gaz vert en 2050, il faudra bien compter sur l’ensemble de ces filières de productions qui sont comme vous le soulignez complémentaires, mais pas encore tout à fait au même niveau de maturité.
  En ce qui concerne la pyrogazéification, nous notons plusieurs projets, avec ou sans injection et qui sont pour l’essentiels des démonstrateurs (ex de projets en cours (liste non exhaustive) : Gaya, Titan V, Synthane, Plainénergie, Piicto,…)
  Concernant les aides pour les projets de pyrogazeification, des AAP ADEME sont lancés régulièrement sur les thématiques « ENR et économie circulaire » ou dans le cadre du programme d’investissements d’avenir (PIA) . Le fond chaleur propose également une aide au développement de ces projets.
  
  Concernant le deuxième point, le biométhane s’intègre justement pleinement dans une logique d’économie circulaire des territoires, puisque la collecte des intrants se fait à proximité de l’unité de méthanisation, l’injection dans le réseau de gaz permet une consommation locale du biométhane, et le digestat coproduits est utilisé comme engrais naturel dans les exploitations agricoles proches.
  Espérant avoir répondu à vos questions.
  
  YH
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22/07/2022 claude
Finalement, je trouve que les réflexions, l'argumentation pour ou contre (pas d'opposition tranchée) , tout est intéressant.
La seule chose que je regrette, c'est l'absence d'encouragement (au moins pour ce qui concerne la pyrogazéïfication) aux petits et moyens projets totalement locaux , je veux dire production du gaz locale consommation locale, par l'environnement humain local (avec retombée maximale sur les emplois locaux) le tout bien sûr avec des combustibles locaux et disponible partout sur nos territoires. Accessoirement, le fait de décentraliser des petites centrales de cogénération (un mot devenu tabou en France mais qui a gardé tout son sens) peut assurer une certaine sécurité d'approvisionnement sur des boucles de réseau saines d'un réseau ravagé par les évènements climatiques violents à venir. Donc, c'est la non prise en compte de cette façon de voir les choses que je déplore et de ce point de vue, le récent appel d'offres à projets de pyrogazéïfication à destination de fabrication de biométhane pour injection réseau est assez significative. Il y a de la place et des arguments pour une multitude d'applications et toutes peuvent avoir un sens. Ceci étant, nous allons sans doute en profiter pour glisser notre savoir faire dans quelques projets de fourniture de syngas à des fins de fabrication de biométhane. Nous n'y sommes pas opposés.
Bien cordialement à tous.

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19/07/2022 Youness Hssaini
Bonjour,
Je ne reçois pas d’alerte à vos messages.
Le chiffre vient effectivement de l'étude de l’ADEME : « Un mix gaz 100% renouvelable en 2050 ? ». Voici le lien pour la consulter : https://librairie.ademe.fr/energies-renouvelables-reseaux-et-stockage/1548-mix-de-gaz-100-renouvelable-en-2050--9791029710476.html.

Par ailleurs, nous parlons ici d’une énergie renouvelable ce qui n’est pas le cas du nucléaire.
Cordialement,
YH

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10/06/2022 Boris
Très bien.
Qu'est ce qui est fait pour garantir que la filière soit entièrement respectueuse de l'environnement et acceptée par les populations voisines des méthaniseurs ?
On ne voit bien souvient qu'un volet idéal présenté ci-dessus et un volet calamiteux présenté par les opposants à cette filière.
N'y a t'il pas possibilité d'avoir un débat contradictoire, une concertation, et une charte acceptée et respectée par tous ?

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  19/07/2022 Youness Hssaini
  Bonjour Boris,
  Le point que vous soulignez est la question de l’acceptabilité locale. C’est effectivement un facteur clé de succès des projets de production de biométhane. Un projet d’injection peut susciter des inquiétudes chez les riverains, les associations. Ces inquiétudes sont légitimes : La méthanisation est un sujet complexe et encore méconnu. Les perceptions des parties concernées sont influencées par les propos diffusés en ligne, avec toutes les inexactitudes que cela implique.
  Une concertation initiée par le porteur de projet est donc un élément primordial pour favoriser l’appropriation locale. Elle doit permettre de fournir à chacun des éléments de compréhension du projet et ses implications. Les exploitants sont généralement très fiers de faire visiter leur site de méthanisation, ce qui doit également contribuer à l’acceptabilité de la méthanisation.
  
  Cordialement,
  
  YH
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  14/06/2022 claude
  Bonsoir Boris,
  Nous sommes tout prêts à expliquer à qui le souhaite pourquoi nous avons réussi à faire un syngas totalement exempt de vapeurs de pyroligneux qui si on refroidit le syngas se condensent sous forme de goudrons. Il n'existe aucune application viable avec un gaz chargé de goudrons. Notre gazéïfieur a délivré ses premiers m3 de syngas au début des années 80 et a été essayé par tous les constructeurs de moteurs gaz ou diesel-gaz existants à l'époque, et ce avec succès. L'application moteur (pour faire de l'électricité + de la chaleur ou du froid) est la plus complexe surtout sur un moteur suralimenté ce qui était la cas. Nous avons en 2008 ressorti les plans de ce que nous avions fait de meilleur au cours de ces années de crise. Nous avons modernisé, amélioré, automatisé un appareil qui délivre une puissance PCI du syngas de 2200 kWh . La suite de l'histoire est moins intéressante. Mais ne remet pas en cause notre technologie. Notre gazéïfieur est inclassifiable. Disons que la façon dont nous gérons les flux respectifs de gaz et de combustible solide est tres originale. L'absence de goudron ? le moyen de l'éliminer est décrit dans toute la littérature traitant de ce sujet : cracking thermique à 1100°C , ça c'est le principe, mais il est impossible de l'appliquer correctement sur un gazéïfieur conventionnel. Chercher sur le web "Edda-Energie " et vous trouverez le moyen de me joindre; Bien cordialement. Claude
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09/06/2022 jf
Bonjour,
Sur quelle étude est basé le chiffre de 420 TWh pour le potentiel du gaz vert en 2050 ?
Quelles sont les conditions pour réaliser e potentiel ?

Si la faisabilité est démontrée, ce serait complémentaire du nucléaire.

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  14/06/2022 jf
  puisque l'auteur ne répond pas ... j'ai trouvé une partie de réponse,
  
  Selon une étude de l’Ademe, sur les 460 TWh de gaz qui couvriraient l’ensemble de la demande en France en 2050, 30 % seraient issus de la méthanisation, 30 % du power-to-gas (stockage du gaz) et 40 % de la pyrogazéification.
  (https://www.valeurenergie.com/la-pyrogazeification-un-veritable-enjeu-davenir/)
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09/06/2022 Christophe
Bonjour,
La limite du biométhane est atteinte si on utilise des ressources qui ont normalement d'autres usages (ex : ensilage de mais qui normalement sert à nourrir les animaux)
ou si sa production repose sur un modèle peu vertueux (ex : ferme des 1000 vaches).
Sinon c'est effectivement un solution intéressante.

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  19/07/2022 Youness Hssaini
  Bonjour Christophe,
  Contrairement à nos voisins européens, les installations de méthanisation françaises reposent majoritairement sur des petites installations, ancrées dans les territoires avec un mix d’intrants en co-digestion et non sur des cultures énergétiques dédiées.
  
  Je vous invite à consulter l’observatoire du biométhane, sur lequel vous pouvez retrouver les chiffres clés et la liste exhaustive des installation de méthanisation en fonctionnement (avec nottament le détail sur leur taille et le type d'intrants). En voici le lien : https://odre.opendatasoft.com/pages/observatoire-biomethane/carte-2020#rgions
  
  Cordialement
  
  YH