Stocker l’électricité solaire ou éolienne en produisant du biogaz

MicrobEnergy-GmbH-Power-to-Gas-Viessmann

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L’entreprise allemande MicrobEnergy GmbH (Groupe Viessmann) développe, avec le soutien du Ministère fédéral de l’alimentation, de l’agriculture, et de la protection du consommateur (BMELV), une nouvelle version du procédé Power-to-Gas [1] ayant lieu directement dans le fermenteur [2]. Le dioxyde de carbone contenu dans le biogaz et l’hydrogène produit dans le fermenteur via une électrolyse y sont convertis en méthane supplémentaire. Le procédé permet non seulement d’augmenter le rendement en méthane, vecteur énergétique utile, mais contribue également à stocker l’électricité excédentaire produite à partir de sources renouvelables intermittentes comme le soleil et le vent. Il permet ainsi de découpler la consommation d’électricité de la date et du lieu de sa production. Le projet, lancé le 1er juillet 2013 pour une durée de deux ans, est encadré par l’Agence des matières premières renouvelables (FNR).

Les composés de carbone issus de la biomasse sont transformés dans la centrale au biogaz en méthane, via des micro-organismes. Ceux-ci ont besoin, pour cette transformation, d’hydrogène, qui leur est apporté au cours des étapes préalables du processus. Cependant, l’hydrogène mis à disposition par ces étapes ne suffit pas à une méthanisation totale de la biomasse, puisque le biogaz obtenu à la fin ne contient pas plus de 75% de méthane, le reste étant constitué de dioxyde de carbone, de vapeur d’eau et de divers gaz présents sous formes de traces. Les scientifiques de MicrobEnergy, dans le cadre de leur projet « BioCharge », envisagent donc d’injecter de l’hydrogène supplémentaire afin d’augmenter le taux de méthanisation du biogaz. Pour cela, ils souhaitent produire de l’hydrogène par électrolyse directement dans le fermenteur. Des tests de laboratoire initiaux ont montré que les micro-organismes utilisent immédiatement l’hydrogène supplémentaire pour méthaniser le CO2 présent. Le taux de méthanisation pourrait ainsi être augmentés pour atteindre 95%.

Plus précisément, les scientifiques se consacrent désormais aux tâches suivantes :

  • préparation et vérification de deux concepts d’électrolyse dans l’installation de méthanisation en laboratoire,
  • construction et optimisation d’une usine pilote fonctionnant avec un substrat de biogaz,
  • essai de longue durée à l’usine pilote pour déterminer le rendement réel en fonction de diverses conditions de fonctionnement et de chargement.

Les deux concepts d’électrolyse in situ ont l’inconvénient d’un rendement moindre et d’une plus faible densité de courant, en comparaison des électrolyseurs classiques. Toutefois, ils présentent certains avantages potentiels, parmi lesquels :

  • l’utilisation optimale de la chaleur fatale [3] générée par l’électrolyseur sous forme de chaleur industrielle dans la centrale au biogaz,
  • la répartition optimale de l’hydrogène produit dans le fermenteur,
  • le design simple et sûr,
  • l’élimination de composants onéreux tels que le circuit d’eau de refroidissement, le stockage temporaire du gaz et éventuellement l’eau ultra pure,
  • l’absence d’exigences particulières sur la sécurité du système, car l’hydrogène pur n’attaque aucune partie de l’installation.

L’objectif du projet est de démontrer que ces avantages peuvent compenser les inconvénients mentionnés. Les composants qui seront développés devront également être appropriés aux centrales au biogaz existantes. Ainsi, cette nouvelle méthode pourrait être introduite plus largement. Elle permettrait de fournir beaucoup plus de méthane pour compenser les énergies solaire et éolienne intermittentes.

Notes

  • [1] Le procédé Power-to-Gas consiste à transformer l’électricité produite en surplus à partir de sources renouvelables, en hydrogène par électrolyse de l’eau, permettant de stocker cette électricité sous forme d’hydrogène ou de méthane (après une étape de réaction de l’hydrogène avec du dioxyde de carbone) dans le réseau gazier existant (source : Agence allemande pour l’énergie (dena)).
  • [2] Un bioréacteur, appelé également fermenteur ou propagateur, est un appareil dans lequel on multiplie des micro-organismes (levures, bactéries, champignons microscopiques, algues, cellules animales et végétales) pour la production de biomasse (écologie), ou pour la production d’un métabolite ou encore la bioconversion d’une molécule d’intérêt (Wikipédia).
  • [3] L’expression « énergie fatale » désigne la quantité d’énergie inéluctablement présente ou piégée dans certains processus ou produits, qui parfois – au moins pour partie – peut être récupérée et/ou valorisée (Wikipédia).

Contact : Doris Schmack, MicrobEnergy – Tél. : +49 9431 751 281 – doris.schmack@microbenergy.com

Origine : BE Allemagne numéro 628 (27/09/2013) – ADIT – www.bulletins-electroniques.com

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