Démonstration de la faisabilité technique et économique d'une boucle de stockage/déstockage d'électricité renouvelable sur méthane de synthèse au moyen d'une électrolyseur à haute température révesible – DEMETER

L’objet du projet DÉMÉTER est l’étude de faisabilité technique et économique d’une unité de stockage et de déstockage d’énergie électrique, d’origine renouvelable (EnR), sur du méthane de synthèse, au moyen d’un électrolyseur à haute température à fonctionnement réversible (SOEC/SOFC). Dans le concept DÉMÉTER, l’unité est reliée en amont (sens du stockage) à la source EnR, via le réseau éventuellement, et en aval au réseau de gaz naturel. En phase de stockage, l’électricité produite en excédent par les EnR sert à co-électrolyser de l’eau et du CO2 à haute température dans un SOEC. La quantité de CO2 introduite initialement dans la phase de stockage d’énergie est capturée dans la phase de déstockage. Le mélange gazeux H2 + CO issu du SOEC est envoyé dans un étage de méthanation où il est transformé en CH4, qui sera injecté dans le réseau de gaz naturel. Pour procéder au déstockage, le fonctionnement du système réversible est inversé, il passe alors en mode SOFC. Cette SOFC est alimentée par le méthane du réseau de gaz naturel, après passage de celui-ci dans un reformeur. L’énergie électrique produite par la SOFC participe ainsi à satisfaire la demande électrique du réseau. L’originalité du concept est sa capacité à transformer le système de stockage/déstockage en un système ouvert avec des connections en amont et en aval. Pour apprécier l’intérêt du concept DÉMÉTER, qui implique des composants fortement capitalistiques, et encore en partie au stade du développement, il est nécessaire, avant le passage à une démonstration technologique, d’investiguer les différents schémas de procédés envisageables et le coût énergétique et financier d’un kilowattheure stocké puis restitué. Pour répondre à cette attente, le projet DÉMÉTER vise à définir et évaluer technologiquement et économiquement le fonctionnement d’une unité DÉMÉTER en vue d’identifier les marchés de l’énergie et de la régulation du réseau électrique les plus propices. La démarche proposée s’appuiera sur la simulation énergétique d’une telle unité à fonctionnement réversible, et sur l’évaluation technico-économique du coût du kWh stocké et restitué, sur la base des performances réelles de chacun des composants de l’unité. Ces travaux utiliseront les résultats expérimentaux acquis dans le projet sur la co-électrolyse et son inversion à haute pression, ainsi que sur la synthèse et le reformage du méthane. Le livrable final est le dossier de spécifications d’une unité de démonstration du concept. Les partenaires impliqués sont le CEA pour sa connaissance et son expérience des objets SOEC/SOFC, leur dimensionnement et leur chiffrage économique, Mines Paris-Tech pour son expertise dans le domaine de la simulation énergétique des procédés et le dimensionnement et le chiffrage économique des autres composants, GEG pour sa connaissance des besoins sur les réseaux et leur gestion, Saipem pour sa compétence en tant qu’intégrateur d’unités énergétiques à gaz et sur les pompes à chaleur à haute température, le LMSPC pour son savoir dans le domaine de la synthèse et du reformage d’hydrocarbures, enfin l’INERIS pour son évaluation des risques à prendre en compte dans une telle installation.