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Point de vue d’Anthony Mazzenga, Chef du pôle Stratégie – Délégation Stratégie Régulation

Le concept de Smart gas grids est moins connu que celui de Smart grids. La problématique de l’équilibre entre l’offre et la demande n’est en effet pas aussi prégnante en gaz qu’en électricité puisque que le gaz est une énergie stockable et transportable avec une très forte puissance unitaire dans les infrastructures. Les mécanismes et les matériels utilisés dans le domaine du gaz sont plus simples et plus robustes que ceux utilisés en électricité.

Pourtant, des travaux sont en cours sur ce sujet à l’échelle européenne depuis 2011 dans le cadre de la Task Force Smart grids de la Commission européenne. Le groupe d’experts n°4 de cette Task force a ainsi défini les quatre grandes fonctionnalités que développent les réseaux de gaz pour devenir des réseaux de gaz intelligents :

  • accroître la flexibilité du système énergétique en devenant un lieu de stockage de l’électricité fatale ;
  • renforcer leur capacité à accepter les gaz non conventionnels. Ce terme ne fait pas référence aux gaz de schiste mais au biométhane et à l’hydrogène. Ces gaz n’ont pas les mêmes spécifications que le gaz naturel, ce qui pose des interrogations quant à leur injection sur le réseau ;
  • améliorer l’exploitation, la sécurité et la continuité d’approvisionnement (télérelève et télépilotage des infrastructures) ;
  • et développer les usages du gaz smart, tels que les pompes à chaleur gaz, les micro-cogénérations ou les chaudières hybrides qui combinent une petite pompe à chaleur électrique et une chaudière à condensation.

À ces quatre grandes fonctionnalités, GrDF rajoute traditionnellement la fonctionnalité de comptage communicant, qui apportera de nombreuses avancées à la fois en connaissance et, donc, en optimisation du réseau pour le distributeur, mais également en développement de services pour les collectivités, les consommateurs et les fournisseurs de service de maîtrise de la demande en énergie.


Source : GrDF

Cette vision du réseau de distribution de gaz intelligent est partagée par l’ensemble des gestionnaires de réseaux de distribution de gaz en Europe. Ainsi, au Pays-Bas, le gestionnaire du réseau de distribution Alliander a représenté l’évolution de son réseau de distribution de gaz, intégrant un certain nombre d’éléments nouveaux : injection de biométhane, compteurs communicants, capteurs, installations de contrôle et de télé-exploitation. Cette réflexion sur l’évolution des réseaux de gaz est également en cours pour les réseaux de transport de gaz.


Source : GrDF

Concernant la première fonctionnalité « Réseau flexible », les associations spécialistes des problématiques gazières travaillent sur les complémentarités possibles entre le réseau électrique (en rouge sur l’image ci-dessous) et le réseau de gaz (en vert sur l’image ci-dessous). L’une de ces complémentarités réside dans le stockage d’énergie.

En France, les capacités d’énergie stockable dans les Stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) s’élèvent à 50 GWh, ce qui représente quelques heures de stockage. En revanche, les capacités de stockage des réseaux de gaz souterrains sont de plusieurs mois, soit une capacité d’énergie stockable trois mille fois supérieure à celle des STEP.

Ces capacités de stockage seront utilisées de plusieurs façons :

  • sur la production et le réseau de transport de gaz : les centrales à cycle combiné gaz et les chaudières à cogénération sont des composantes importantes du mix énergétique parce qu’elles apportent une très grande efficacité énergétique et de très faibles émissions de CO2 par rapport à leurs homologues charbon et une grande flexibilité pour pallier l’intermittence des énergies renouvelables électriques ;
  • sur le réseau de distribution et pour un meilleur approvisionnement en énergie des territoires, il est possible de transformer l’électricité excédentaire produite par les installations d’énergie de source renouvelable en hydrogène et de l’injecter sur le réseau. GrDF est engagé dans différents projets pilotes sur le sujet.

Le projet GRHYD expérimente l’injection d’hydrogène dans le réseau en testant l’ensemble des spécifications techniques (assurance de la sécurité sur le réseau mais également du côté des consommateurs, robustesse des matériaux, etc.). L’objectif est également de tester différents mélanges gaz naturel/hydrogène pour aller jusqu’à une part de 20 % d’hydrogène (aujourd’hui les spécifications du gaz naturel limitent à 6 % le volume d’hydrogène dans le gaz naturel).


Source : GrDF

Concernant la deuxième fonctionnalité « Acceptation des gaz non conventionnels », l’objectif actuel est d’améliorer la capacité du réseau de distribution à absorber et véhiculer le biométhane, un gaz vert produit localement (voir les projets de Lille en 2011 et Morsbach en fin d’année 2012 ci-dessous). Le procédé consiste à collecter les déchets fermentés cibles (par exemple déchets agroalimentaires, déchets du tri sélectif des ordures), à les méthaniser dans un méthaniseur (processus de fermentation) pour produire du biogaz.

Traditionnellement, ce biogaz est utilisé dans la cogénération pour produire de la chaleur. Cependant, il n’existe bien souvent pas de « débouché chaleur » à proximité des sites de traitement des déchets. L’épuration de ce biogaz en biométhane (qui a les mêmes spécifications que le gaz naturel) permet donc de trouver un nouveau débouché par l’injection de ce gaz dans le réseau de GrDF.

Le biométhane est aujourd’hui également utilisé sous forme de carburant. Ainsi, l’ensemble de la flotte de bus de Lille est alimentée en biométhane. Le Syndicat mixte de transport et de traitement des déchets ménagers de Moselle-Est (Sydeme) fait aujourd’hui rouler l’ensemble de sa flotte de bennes à ordures, camions et véhicules utilitaires de service de Morsbach au gaz naturel véhicule. Ils seront demain alimentés en biométhane.

Le cadre réglementaire de cette filière a été mis en place fin 2011. Par conséquent, si aujourd’hui encore peu de sites injectent, beaucoup se sont déclarés intéressés et poursuivent l’instruction de la faisabilité technique et économique. Ainsi, plus de 350 projets d’injection sont en cours d’instruction.


Source : GrDF

Parmi les solutions de production de gaz vert, la méthanisation des déchets est la solution au potentiel technique le plus fort aujourd’hui, notamment par valorisation des déchets agricoles. D’autres filières de valorisation de biomasse sont en cours de développement :

  • la gazéification de biomasse, un procédé de thermolyse à haute température qui permet de valoriser la biomasse sèche et ligneuse (bois et paille). Un projet pilote est actuellement en cours dans le Morbihan : le projet Gaia vise à démontrer la faisabilité technique de ce procédé pour qu’à l’horizon 2018-2020, il soit possible de construire les premiers sites industriels en France ;
  • un procédé de valorisation des microalgues est également à l’étude. Il s’agit de produire artificiellement et de manière industrielle de la biomasse dans des bassins ou des photobioréacteurs. Ces microalgues ont des propriétés intéressantes de bioremédiation et de traitement des affluents. Elles peuvent produire des composés à haute valeur ajoutée utilisés notamment en pharmacie. Une fois que ces composés ont été extraits, la biomasse restante peut être facilement méthanisée.

Le potentiel de production d’électricité à partir de l’hydrogène et de la méthanation est de 20 à 35 TWh (bornes du scénario ADEME et du scénario Négawatt, deux scénarios ambitieux de Facteur 4 qui recourent à ces technologies).

L’addition des potentiels de l’ensemble de ces procédés représente 400 à 550 TWh, soit un ordre de grandeur équivalent à celui de la consommation de gaz en France en 2011 (520 TWh).

Si, économiquement, toutes les solutions décrites précédemment ne seront pas accessibles, il sera possible, en combinant maîtrise de la demande et développement de ces solutions, d’augmenter la part du gaz vert dans nos réseaux. Certains transporteurs européens ont même annoncé à l’été 2012 qu’ils souhaitaient travailler de concert pour aller vers 100 % de gaz décarboné dans leurs réseaux à l’horizon 2050.


Source : GrDF

Concernant la troisième fonctionnalité « Exploitation, sécurité et continuité d’approvisionnement », il s’agit de développer le pilotage, le contrôle et la télérelève des équipements du réseau de distribution de gaz. En effet, aujourd’hui, la majorité de ces équipements ne le sont pas : par exemple les détendeurs se règlent au fil de l’eau par rapport aux conditions de pression. La grande souplesse qu’apporte le réseau de gaz permet de fonctionner sans opération en continu, contrairement à ce qui se passe sur les réseaux électriques pour assurer l’équilibre offre/demande.

Cependant, avec l’injection de biométhane sur les réseaux, le gestionnaire du réseau de distribution devra gérer l’équilibre offre/demande sur les différentes zones de distribution. Pour cette raison, mais également pour des raisons de qualité d’acheminement et d’optimisation de l’exploitation du réseau, GrDF met actuellement en œuvre un projet de téléexploitation. Ce projet se fera en trois étapes :

  1. télérelève d’un certain nombre d’informations pour améliorer la connaissance du réseau à l’échelon local, mais également à l’échelon national et être capable d’anticiper les écarts ;
  2. mise en place d’un système de télépilotage (Supervisory Control And Data Acquisition SCADA) d’un certain nombre de composants et des automatisations pour intervenir en évitant l’interruption de service ;
  3. optimisation de l’injection locale de biogaz puisque tout l’intérêt du système sera d’absorber en priorité le biométhane et donc de réduire les coûts associés au transport et à la distribution du gaz.

À partir de 2013, GrDF installera 7 000 équipements sur le réseau de distribution. En 2017, le gestionnaire de réseaux de distribution a pour objectif la mise en place d’un système SCADA qui lui permettra de téléexploiter son réseau de manière centralisée pour la sécurité et la bonne performance des installations.


Source : GrDF

Concernant la quatrième fonctionnalité « Usage du gaz smart », l’objectif est de compléter l’usage classique du gaz (chaudière à condensation dans le résidentiel tertiaire notamment) par de nouveaux usages plus performants :

  • le couplage des solutions gaz avec des énergies renouvelables, soit directement avec des pompes à chaleur qui utilisent du gaz, soit avec le solaire thermique ou la biomasse ;
  • le développement des micro-cogénérations, en remplacement d’une chaudière individuelle, qui permet de produire de l’électricité au plus près des besoins des consommateurs avec une très bonne performance ;
  • le développement des chaudières hybrides combinant une petite pompe à chaleur électrique et une chaudière à condensation. Cette solution permettra de sélectionner la meilleure des deux solutions, aujourd’hui en fonction de la température extérieure et demain en fonction d’un signal tarifaire, et ainsi de basculer d’une énergie à l’autre et d’optimiser les réseaux de gaz et d’électricité.


Source : GrDF

Pour GrDF, le comptage communicant est également une fonctionnalité des Smart gas grids. Le projet Gaspar vise à déployer 11 millions de compteurs communicants.

Aujourd’hui, le déploiement est terminé sur l’ensemble des gros consommateurs du réseau. Ainsi 30 % des volumes acheminés sur le réseau font l’objet d’un comptage communicant et d’une relève à fréquence a minima quotidienne.

L’objectif est avant tout d’équiper les petits consommateurs résidentiels pour :

  • améliorer la qualité de service : il sera possible de réaliser à distance les modifications de contrats (changement de fournisseur, changement de tarif avec index réel) ;
  • optimiser les réseaux de distribution : en connaissant mieux les consommations, GrDF pourra mieux dimensionner ses ouvrages, mieux définir ses modèles de prévision de consommation et mieux exploiter son réseau ;
  • développer la maîtrise de l’énergie : la première étude technico-économique qu’avait menée la CRE montrait clairement que le projet n’avait de sens pour la collectivité que s’il était capable de générer de la maîtrise de la demande, soit par une prise de conscience des consommateurs qui auront des éléments factuels pour comprendre leur consommation, soit par les services que développeront les fournisseurs. Les collectivités locales et les bailleurs sociaux seront également en mesure d’accompagner les consommateurs pour lire et comprendre leur consommation.

Le projet Gazpar est aujourd’hui dépendant d’un arrêté des ministres chargés de l’Energie et de la Consommation pour son déploiement généralisé.


Source : GrDF

À l’avenir, le réseau de gaz sera interconnecté avec les autres réseaux énergétiques des collectivités (Smart grid électrique, de chaleur, d’eau usée), ce qui permettra aux villes d’optimiser leur planification énergétique globale. L’ensemble des gestionnaires de réseau (gaz, électricité, chaleur, etc.) devront y travailler ensemble.


Source : GrDF

Alors qu’aujourd’hui, la France est en plein débat sur la transition énergétique, le réseau de gaz a déjà vécu plusieurs transitions énergétiques :

  • au début du XIXe siècle, le gaz était produit à partir de charbon (hydrogène et monoxyde de carbone). Chaque ville avait son usine locale de production de gaz ;
  • en 1956, ces usines locales ont été remplacées par des usines de production centralisées. Les grandes infrastructures nationales d’interconnexion des réseaux de distribution ont été construites pour acheminer le gaz. Certains usages ont été remplacés : l’éclairage au gaz est tombé en désuétude et le chauffage, l’eau chaude sanitaire et l’industrie sont devenus des usages du gaz prépondérants ;
  • aujourd’hui, une nouvelle transition est en marche : les ressources primaires évoluent à nouveau (énergies renouvelables par exemple), le vecteur énergétique change (méthane, hydrogène), de nouveaux usages (micro-cogénération) et de nouvelles formes d’organisation (solidarité énergétique des réseaux sur un territoire) apparaissent.


Source : GrDF


Anthony Mazzenga
19 février 2013





Anthony Mazzenga est chef du pôle Stratégie au sein de la Direction Stratégie Régulation de Gaz Réseau Distribution France (GrDF).



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