Smart Gas Grid – Quand le réseau de gaz favorise la transition énergétique

Le concept de « smart gas grid », plus récent que celui de « smart grid » électrique, émerge depuis quelques années, en particulier avec l’essor des gaz verts décentralisés qui bouleverse les modèles opérationnels traditionnels de gestion des réseaux de gaz. Son développement est soutenu par les nouvelles opportunités offertes par les TIC et plus récemment par les objets connectés.

 

Le Smart Gas Grid apparaît ainsi comme un levier incontournable pour valoriser au mieux les infrastructures gazières existantes, qui disposent de réserves de capacité et de flexibilité pouvant être mises au service d’une transition énergétique à coût maîtrisé pour l’ensemble du système énergétique. L’enjeu de l’accueil des nouveaux gaz est de maximiser la capacité du réseau à intégrer la production décentralisée des différentes natures de gaz verts (biométhane, méthane de synthèse, hydrogène) pour accompagner la transition énergétique des territoires (verdissement des usages gaz traditionnels, mobilité au bioGNV, …).

 

GRDF s’est fixé avec les autres opérateurs de réseaux gaz une ambition de 30% de gaz verts d’ici 2030. L’étude « Un mix de gaz 100 % renouvelable en 2050 ? » publiée par l’ADEME en janvier 2018 démontre même que le potentiel technique de gaz renouvelable peut couvrir à horizon 2050, 100% des besoins d’acheminement, pour des investissements modérés et un coût complet du même ordre de grandeur que le coût complet d’une électricité 10% renouvelable.

 

Le biométhane issu de la méthanisation sera le principal contributeur à ce verdissement des réseaux gaz. La filière de méthanisation transforme des déchets agricoles et urbains en énergie. Outil d’économie circulaire et de l’indépendance énergétique des territoires, cette filière est porteuse d’impacts locaux positifs d’ores et déjà démontrés par la dynamique actuelle. Plus de 500 sites sont ainsi attendus à horizon 2023.

 

A terme, le verdissement du réseau de gaz sera également rendu possible par le biométhane issu de pyrogazéification et le power-to-gas.

La pyrogazéification est un procédé thermo-chimique, permettant de convertir de la biomasse ou des déchets en biométhane de synthèse, soit du gaz vert. Cette filière contribuera à l’économie circulaire des territoires en permettant de valoriser des déchets difficiles à traiter aujourd’hui.

 

Concernant le power-to-gas, dès à présent et de manière croissante dans les prochaines années, le développement des énergies renouvelables électriques va faire apparaître des contraintes sur le réseau électrique, aussi bien à la maille locale que nationale, rendant l’équilibrage et la maîtrise de la qualité de la fourniture de plus en plus complexe.

 

A moyen et plus long terme, le réseau de gaz sera ainsi amené à jouer un rôle essentiel au service de la transition énergétique de l’ensemble du système énergétique, grâce notamment à sa capacité de stockage et à sa flexibilité. Grâce aux nouvelles générations de produits gaz de plus en plus performants (micro-cogénérations à moteur, piles à combustibles, chaudières hybrides), expérimentés dans le cadre du démonstrateur européen Interflex dans la Nice Smart Valley, le réseau de gaz pourra apporter des solutions de flexibilité au réseau électrique.

 

En amont, le réseau apportera ses capacités de stockage et de flexibilité au réseau électrique via des installations de power-to-gas : l’électricité excédentaire, convertie en hydrogène via électrolyse, peut en effet être injectée dans le réseau de gaz naturel, soit directement (mélange hydrogène – méthane), soit après avoir été transformée en méthane par une étape supplémentaire de méthanation. En France, 2 grands projets sont actuellement en cours pour préparer l’émergence de ces solutions d’avenir au service de la complémentarité des réseaux : GRHYD, sur le territoire de Dunkerque, qui teste l’injection d’hydrogène en mélange avec le gaz naturel (à des taux de 6 à 20% en volume), sur le réseau de distribution et Jupiter 1000 à Fos-Sur-Mer, qui teste l’injection d’hydrogène et la méthanation sur le réseau de transport.

 

L’intégration des sites de production de gaz renouvelables impose par ailleurs une refonte des modèles d’exploitation et de pilotage du réseau : aux points d’injection traditionnels s’ajoutent des sites décentralisés, prioritaires, aux productions peu modulables à court terme. L’enjeu est d’assurer toute l’année une capacité d’injection suffisante pour ces sites, sur les mailles où ils sont implantés. Cela nécessite une connaissance plus fine des débits estivaux sur le réseau et passe par une coordination accrue des infrastructures gazières. Le développement des filières de gaz renouvelables nécessite quelques adaptations du réseau. Ces adaptations sont technologiquement accessibles : mise en place de maillages, de rebours (solution de décongestion d’une zone de distribution par compression du gaz vers le réseau amont), entre autres. Ces innovations technologiques sont notamment testées dans le démonstrateur en région ouest West Grid Synergy, qui expérimente un rebours distribution – transport, ou encore dans la région de Troyes avec un rebours distribution – distribution dont la mise en service devrait intervenir d’ici 2019.

 

Enfin, le Smart Gas Grid est un réseau qui se digitalise, avec de nouveaux équipements connectés et performants : production et mise à disposition de données de plus en plus fines, aussi bien pour les métiers internes des opérateurs de réseaux, que pour les parties prenantes du réseau gaz, pour favoriser les services de maîtrise de la demande d’énergie, la planification énergétique ou encore les projets de rénovation.

Chez le client final seront ainsi progressivement déployés les compteurs communicants gaz, qui permettront d’avoir accès à des données de consommation individuelles journalières, et des chaudières connectées qui faciliteront les réglages optimisés des consignes de températures.

Sur le réseau, des capteurs supplémentaires sont en train d’être déployés en s’appuyant sur les nanotechnologies et l’IoT. Alors que le réseau de transport est équipé depuis longtemps de capteurs et d’automates, pilotés depuis le centre de dispatching, le réseau de distribution va également déployer une supervision centralisée. Ces actions vont permettre un pilotage plus fin, une gestion plus performante, … bref un réseau toujours plus efficace, au service de la transition énergétique et des différentes parties prenantes.

 

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