Stockage d'énergie Power-to-X

Power-to-X, une technologie clé pour des solutions de stockage flexibles

Qu'est-ce que Power-to-X ?

La technologie Power-to-X est essentielle pour des solutions de stockage d'énergie flexibles. Elle englobe toutes les technologies qui convertissent les sources d'énergie renouvelables ou l'électricité excédentaire en énergie stockée. Les termes P2X et P2Y (PtX/PtY) sont également courants. P désigne le surplus temporaire d'électricité par rapport à la demande, et X ou Y représente la forme d'énergie ou l'usage prévu de cette énergie électrique convertie.

Pour assurer la transition énergétique complète vers des énergies 100 % renouvelables, condition indispensable à la décarbonation et à la protection du climat, les technologies de conversion d'électricité en énergie (Power-to-X) sont nécessaires en raison des fluctuations de certaines sources d'énergie renouvelables et pour alimenter les secteurs du chauffage et de la mobilité. En effet, avec la part croissante des énergies renouvelables, il arrivera que l'offre dépasse la demande, tandis que lors des périodes de faible production éolienne et solaire, les systèmes de stockage d'énergie devront prendre le relais.

L'objectif de la décarbonation est de transformer l'économie afin de réduire continuellement les émissions de carbone. Le carbone est présent dans la nature à l'état pur dans les diamants, le graphite et la chaoïte, et chimiquement lié sous forme de carbures, de carbonates, de dioxyde de carbone, de pétrole, de gaz naturel et de charbon. L'objectif écologique à long terme est la création d'une économie utilisant l'énergie sans émission de carbone.

Classification des technologies Power-to-X selon la forme de l'énergie

• Power-to-Gas
  (PtG) utilise l'électrolyse de l'eau et l'électricité pour produire un gaz combustible. Ce gaz (hydrogène, ammoniac, méthane) peut être stocké en vue d'une utilisation ultérieure. Il peut notamment servir dans le secteur des transports pour convertir l'électricité en carburant (en particulier pour les navires et les aéronefs), comme matière première pour l'industrie chimique (on parle alors de conversion de l'électricité en produits chimiques), ou encore être stocké dans le réseau gazier pour être reconverti ultérieurement en électricité dans des centrales thermiques au gaz.

• électricité en chaleur (Power-to-Heat ou PtH)
  désigne la production de chaleur à partir d'énergie électrique. Cela peut se faire au moyen de chaudières électriques ou de pompes à chaleur.

• La technologie Power-to-Liquid (PtL)
  désigne la conversion de l'électricité en carburant liquide. Le procédé PtL comprend une série de sous-processus. Bien qu'il ne soit pas encore utilisé à l'échelle industrielle, ce procédé pourrait permettre de fournir du carburant à partir d'électricité renouvelable à des secteurs qui ne peuvent se passer de carburant liquide (comme l'aviation). Outre l'énergie et l'eau, le CO₂ est le troisième intrant essentiel du procédé PtL.

Classification des technologies Power-to-X selon leur utilisation prévue

• Conversion d'électricité en ammoniac :
  Ce procédé vise à rendre l'énergie issue de sources renouvelables transportable et stockable en la stockant chimiquement sous forme d'ammoniac. Cette énergie peut ensuite être libérée en utilisant l'ammoniac directement comme carburant décarboné ou comme source d'hydrogène.

• Le terme « Power
  -to-Chemicals » désigne un procédé dans lequel l'énergie électrique excédentaire provenant de sources d'énergie renouvelables est utilisée pour produire des matières premières chimiques par électrolyse de l'eau et étapes ultérieures en aval.

• L'expression « Power-to-Fuel »
  désigne généralement la production de carburants synthétiques à base d'électricité, appelés e-carburants, destinés au secteur des transports. Ce terme englobe diverses filières de conversion d'électricité en gaz ou en liquides, dans lesquelles l'énergie électrique issue de sources renouvelables est utilisée pour produire soit des gaz combustibles, soit des carburants liquides.

• Le terme « Power-to-Power »
  désigne une centrale de stockage d'énergie permettant de stocker temporairement l'énergie électrique lors de la production et de la transformation de l'énergie électrique. Selon le type de centrale, l'énergie électrique est convertie en énergie potentielle (énergie potentielle gravitationnelle), en énergie cinétique, en énergie chimique ou en énergie thermique, qui est stockée sous cette forme pendant une période déterminée puis reconvertie en énergie électrique en cas de besoin.

• De l'énergie aux protéines :
  les protéines alimentaires peuvent être produites par une combinaison de biosynthèse et de procédés électrochimiques. Ce procédé consiste à produire des protéines à partir de matières premières chimiques telles que le carbone, l'oxygène, l'azote et l'hydrogène.

• Production
  de gaz de synthèse à partir d'électricité et d'air. Le carbone oxydé (CO2) peut être obtenu à partir de l'air ambiant ou, plus concentré, à partir des gaz de combustion par lavage aux amines, puis converti en méthane par le procédé Sabatier.

 

Convient à:

• Abri de voiture solaire avec stockage d'électricité comme borne de recharge solaire pour voitures électriques
• Stockage d'Energie
• Énergies renouvelables : désormais, tout tourne autour des systèmes de stockage d'énergie

 

Nombre d'usines Power-to-X en Allemagne

service en 2020 (données de novembre 2020). Plusieurs avaient été mises en service en 2019. Le terme Power-to-X désigne la conversion de l'électricité issue de sources d'énergie renouvelables en hydrogène (électrolyse de l'eau) et, si nécessaire, en méthane (méthanisation). Le gaz ainsi produit peut ensuite être injecté dans le réseau de gaz naturel et y être stocké.

Consommation mondiale d'énergie primaire par source d'énergie

Nombre d'usines Power-to-X par type d'usine en Allemagne

projets ont été recensés en 2020 (données de novembre 2020). Parmi ceux-ci, 23 étaient en phase de planification. Certains projets ont déjà été abandonnés, comme une station de remplissage d'hydrogène à Hambourg. Le terme « power-to-X » désigne la conversion d'électricité issue de sources d'énergie renouvelables en hydrogène (électrolyse de l'eau) et, si nécessaire, en méthane (méthanisation). Le gaz ainsi produit peut ensuite être injecté dans le réseau de gaz naturel et y être stocké (power-to-gas).

Nombre d'usines Power-to-X par produit final en Allemagne

En Allemagne, 16 installations Power-to-X étaient en service en 2020, de l'hydrogène comme produit final (données de novembre 2020). Le terme Power-to-X désigne la conversion d'électricité issue de sources d'énergie renouvelables en hydrogène (électrolyse de l'eau) et, si nécessaire, en méthane (méthanisation). Le gaz ainsi produit peut ensuite être injecté dans le réseau de gaz naturel et y être stocké (Power-to-Gas).

Power-to-X

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