image: The new white paper now being presented by PSI researchers, together with colleagues from six other Swiss universities and research institutions, is concerned with the perspectives of so-called Power-to-X technologies. In such technologies, for example, electricity from new renewable energy sources is used to produce hydrogen (H2) or methane (CH4) thus storing surplus energy. This can then be recovered at a later point in time, for example as fuel for heating or to generate electricity again. The white paper analyses various sub-areas and perspectives for the Swiss energy system. view more
Credit: Paul Scherrer Institute/Jörg Roth
Dans le cadre dun projet de recherche commun mené par cinq centres de compétences dans le domaine de la recherche énergétique, des chercheurs de lInstitut Paul Scherrer PSI, du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa), de lEcole polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich), de lUniversité des sciences appliquées de Zurich (ZHAW), de la Haute école technique de Rapperswil (HSR), de lUniversité de Genève et de lUniversité de Lucerne ont élaboré un livre blanc à lattention de la Commission fédérale pour la recherche énergétique (CORE). Lobjectif de ce livre blanc est de rassembler les principales connaissances disponibles sur les technologies Power-to-X. Létude éclaire entre autres dans quelle mesure certaines technologies, qui reposent sur la conversion et le stockage de différentes formes dénergie, pourraient contribuer à la stratégie énergétique suisse. Ces expertes et experts présenteront leurs conclusions le 8 juillet à lETH Zurich.
La Suisse sest fixé pour objectif de réduire radicalement ses émissions directes de gaz à effet de serre. Selon la Stratégie énergétique 2050, cette réduction devrait atteindre 50% en 2030 par rapport à 1990, et 85% au maximum dici 2050. Après 2050, lapprovisionnement énergétique de la Suisse devra être climatiquement neutre, cest-à-dire ne plus produire démission de gaz à effet de serre comme le CO2. Les procédés dits Power-to-X forment un composant pour atteindre cet objectif. Ils consistent à utiliser le courant excédentaire issu de nouvelles énergies renouvelables pour produire des vecteurs énergétiques liquides ou gazeux comme lhydrogène, le méthane ou encore le méthanol par conversion électrochimique. Ces derniers sont ensuite utilisés dans les secteurs de consommation pour la propulsion de véhicules ou pour produire à nouveau de la chaleur et du courant. Avantage de ces vecteurs énergétiques liquides ou gazeux: il est possible de les stocker durant une longue période avant de les réutiliser.
Dans le cadre de la Stratégie énergétique 2050, les procédés Power-to-X sont intéressants, entre autres parce que les nouvelles énergies renouvelables issues du photovoltaïque ou de léolien ne sont pas disponibles de manière continue et restent soumises à dimportantes fluctuations. Lidée est dutiliser le stockage intermédiaire de lénergie générée lors de phases très productives pour compenser les phases de faible production de courant, notamment à laide de procédés Power-to-X. Ces vecteurs peuvent contribuer à équilibrer loffre et la demande dénergie sur une longue période, améliorer la flexibilité à court terme dans le réseau électrique grâce à une gestion intelligente des charges et générer pour lindustrie des produits de remplacements aux carburants, aux combustibles et aux matières premières fossiles.
Option de flexibilité et maillon entre production et consommation dénergie
Avec leurs collègues de six hautes écoles et centres de recherche de Suisse, des scientifiques de lInstitut Paul Scherrer PSI viennent de réunir des informations détaillées sur différents aspects des technologies Power-to-X, entre autres sur le potentiel de ces procédés pour la Stratégie énergétique 2050, les défis auxquels la technologie fait face et les facteurs clés susceptibles de favoriser sa diffusion. Tom Kober, responsable du groupe Economie énergétique au PSI et lun des principaux auteurs du livre blanc réalisé sur mandat de la Commission fédérale pour lénergie, résume ainsi lun des résultats de ces travaux: «Comparé aux autres nouvelles énergies renouvelables, il existe en Suisse un important potentiel pour le courant généré par les installations solaires. Dans ce contexte, le Power-to-X représente une importante option de flexibilité et sinscrit dans un système énergétique durable peu émetteur de CO2 comme un maillon entre production et consommation dénergie.»
Les contributions que le Power-to-X est susceptible dapporter dans chaque secteur énergétique comme le transport, le chauffage ou encore la reconversion en courant sont très diverses. Ainsi, la reconversion en courant à partir de vecteurs énergétiques comme lhydrogène ou le méthane produits par des procédés Power-to-X est encore très coûteuse: «Mais les coûts pour ce type de procédés Power-to-X pourraient cependant baisser de deux tiers dici 2030 grâce aux progrès techniques et à lexpérience croissante dans le domaine de la gestion de ces nouvelles technologies», estime le spécialiste. Reste à voir dans quelle mesure les technologies Power to Power réussiront à simposer face à dautres options de flexibilité dans le système électrique. Cela dépendra notamment des évolutions du marché européen et des conditions afférentes pour la Suisse en termes de commerce international de lélectricité.
Le rôle clé de lintégration dans le système
Les carburants et combustibles produits dans les cadre de procédés Power-to-X avec du courant issu dénergies renouvelables peuvent remplacer les vecteurs énergétiques fossiles comme le mazout, le gaz naturel, lessence et le diesel, et ainsi contribuer à réduire les émissions de CO2. Mais lexercice ne sera rentable que si les mécanismes dincitation correspondants en termes de politique environnementale sont appliqués. Les procédés de conversion doivent être réalisés de manière aussi efficace que possible pour, dun côté, minimiser les coûts et, de lautre, ménager les ressources. Ces aspects ont un impact sur le choix des sites des installations Power-to-X, mais aussi sur la manière dont la technologie peut être intégrée dans différents marchés.
Létude conclut donc quun élément, notamment, sera décisif pour une utilisation réussie du Power-to-X dans le cadre de la Stratégie énergétique 2050: il faudra que la recherche et linnovation se concentrent sur une intégration optimale du Power-to-X dans lensemble du système énergétique Suisse.
Le livre blanc, commandé par la Commission fédérale pour la recherche énergétique (CORE) a été élaboré par les partenaires des SCCER Heat and Electricity Storage, Biosweet, Crest, Furies et Mobility. Il a été financé par Innosuisse et lOffice fédéral de lénergie (OFEN).
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Les chercheurs présenteront les résultats de leur analyse pour le livre blanc «Power-to-X: perspectives en Suisse» le 8 juillet à loccasion dune session dinformation à lETH Zurich.
Lieu: ETH Zurich (centre-ville) HG D 7.1; Rämistrasse 101, 8092 Zurich
Début de la session dinformation: lundi 8 juillet à 17 heures
Pour en savoir plus https://indico.psi.ch/event/7516/
Texte: Institut Paul Scherrer/Sebastian Jutzi
Des illustrations peuvent être téléchargées sur https://www.psi.ch/fr/node/29168.
A propos du PSI
LInstitut Paul Scherrer PSI développe, construit et exploite des grandes installations de recherche complexes quil met à la disposition de la communauté scientifique nationale et internationale. Les domaines de recherche de linstitut sont centrés sur la matière et les matériaux, lénergie et lenvironnement ainsi que la santé humaine. La formation des générations futures est une préoccupation centrale du PSI. Cest pourquoi environ un quart de nos collaborateurs sont des apprentis, des doctorants ou des postdocs. En tout, le PSI emploie 2100 collaborateurs, ce qui fait de lui le plus grand institut de recherche en Suisse. Son budget annuel sélève à environ 407 millions de francs. Le PSI fait partie du domaine des EPF avec lETH Zurich, lEPF Lausanne et trois autres instituts de recherche: lEawag, lEmpa et le WSL. La publication 5232 Le magazine de lInstitut Paul Scherrer vous donne un aperçu de la recherche passionnante du PSI avec des points focaux changeants trois fois par an.
Contact
Dr Tom Kober
Responsable du groupe Economie énergétique
Institut Paul Scherrer, Forschungsstrasse 111, 5232 Villigen PSI, Suisse
Téléphone: +41 56 310 26 31, e-mail: tom.kober@psi.ch [allemand, anglais]