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Méthane pour les transports et la mobilité

 

Le gaz naturel de synthèse (GNS) en tant que carburant renouvelable peut contribuer à rendre le transport routier durable. Les technologies et une grande partie des infrastructures nécessaires à cet effet sont disponibles dès aujourd’hui. Les deux principaux paramètres devant être améliorés sont les émissions de CO2 par km (sur l’ensemble du cycle de vie) et les coûts de production du GNS.

Contexte (Projet de recherche terminé)

Le recours aux carburants synthétiques renouvelables tels que le GNS est une solution prometteuse car elle résout deux problèmes à la fois. (i) Le développement de l’énergie photovoltaïque et éolienne conduira à de grandes fluctuations de la production d’électricité. La conversion d’électricité en carburant peut contribuer à stabiliser le réseau électrique et à faire un usage satisfaisant des surplus de production. (ii) Bien que la Suisse se soit engagée à respecter le protocole de Kyoto, les émissions de CO2 issues du transport routier, qui représentent 50 % des émissions de CO2 anthropiques de Suisse, ne diminuent pas. En plus des efforts visant à modifier les comportements en matière de mobilité, le recours au GNS en guise de carburant constitue un complément judicieux à la mobilité électrique pour un transport routier durable.

Objectif

Ce projet avait pour but d’évaluer le potentiel du GNS comme carburant pour le transport routier dans la perspective de la concrétisation de la Stratégie énergétique 2050 et de la réduction des émissions de CO2 dans le transport routier..

Résultats

La production de GNS nécessite de l’eau, du CO2 et de l’électricité. Le facteur limitant côté approvisionnement est le montant d’électricité renouvelable disponible. Pour produire du GNS pour une voiture parcourant en moyenne 12 000 km par an, il faut 12 000 kWh d’électricité, ce qui correspond à une surface photovoltaïque de 90 m².

Côté demande, les facteurs limitants sont le prix du GNS à la station-service et l’acceptation par les consommateurs. Les principaux facteurs influençant les coûts de production sont le prix de l’électricité et l’investissement dans l’électrolyseur. Dans des conditions optimales, il est possible d’atteindre des coûts de production de 12 ct/kWh (PCS), mais en conditions normales, le prix est plutôt de l’ordre de 30 ct/kWh. La différence de prix entre le GNS renouvelable et les carburants fossiles peut principalement être influencée par des régulations, telles que la liberté d’utilisation du réseau électrique ou l’introduction d’une taxe d’incitation sur les carburants fossiles.

On peut ainsi affirmer que la mesure dans laquelle le GNS sera utilisé à l’avenir en guise de carburant est davantage une question politique que technique.

Importance

Implications pour la recherche

C’est la première fois que les principaux flux de carbone d’un pays ont été intégralement identifiés et présentés. Sur cette base, les chercheurs ont pu développer des arguments quant aux sources de CO2 susceptibles de permettre la production de GNS renouvelable.

Pour la première fois, les usines de production de GNS ont été intégrées à un outil de simulation de la production et de la consommation d’énergie électrique suisse avec des intervalles de 15 minutes. Ceci permet d’étudier différentes stratégies d’exploitation des usines.

Afin de poursuivre les recherches visant à développer des électrolyseurs plus efficaces, un modèle caractéristique a été développé pour calculer l’efficacité.

Implications pour la pratique

Selon les conclusions de ce projet, il n’y a quasiment pas de restrictions au développement du photovoltaïque et de l’énergie éolienne. Les éventuels excédents peuvent servir à produire du GNS.

En dehors de la construction d’usines de GNS, seules quelques adaptations sont nécessaires pour une introduction à grande échelle du GNS en guise de carburant: le réseau de stations-service doit être étoffé et, selon la quantité de GNS injectée, le réseau de gaz doit être étendu pour fonctionner en mode bidirectionnel.

Titre original

Renewable Methane for Transport and Mobility (RMTM)

Responsables du projet

  • Prof. Markus Friedl, Institut für Energietechnik, Hochschule für Technik Rapperswil, Rapperswil
  • Prof. Andreas Züttel, EPFL Valais Wallis, Sion
  • Peter Graf, Sankt Galler Stadtwerke, St. Gallen
  • Prof. Karl Frauendorfer, Institut für Operations Research und Computational Finance, Universität St. Gallen
  • Prof. Urs Baier, Institut für Biotechnologie, ZHAW Wädenwsil