L’essor des smart gas grids, au service d’un système gazier 100% renouvelable

Après les réseaux électriques, la transformation « smart » touche désormais les réseaux de gaz ! L’accélération de la dynamique de production de gaz verts, les besoins croissants de stockage d’électricité renouvelable ainsi que l’avènement des objets connectés et du big data sont autant d’accélérateurs en faveur de réseaux de gaz de plus en plus intelligents.

En France, les initiatives se multiplient notamment auprès des gestionnaires de réseau : retour sur les bénéfices attendus de ces smart gas grids dans la transition énergétique et coup de projecteur sur quelques initiatives emblématiques.

Accueillir la production décentralisée de gaz vert

L’avenir du gaz sera vert… ou ne sera pas ! La plupart des scénarios élaborés par les experts pour contenir le réchauffement climatique dans la limite des 2°C font largement appel au gaz naturel. En 2050, l’association Negawatt envisage une production de gaz vert en France de 280 TWh, dont 122 TWh issus d’environ 10 000 méthaniseurs répartis sur le territoire national.

Comme l’explique Alain Bissonnier, chef de mission smart grid chez GRTgaz, « le réseau de gaz répond très bien aujourd’hui aux sollicitations d’un système centralisé, mais l’intégration croissante de gaz verts rend indispensable un réseau de gaz plus intelligent : demain, le visage du réseau de gaz sera très différent. Le gaz vert sera produit localement, les clients seront également des producteurs et le distributeur remontera du gaz vers le réseau de transport. »

C’est dans les régions Pays de la Loire et Bretagne que GRTgaz a lancé avec 10 partenaires en 2017 le démonstrateur West Grid Synergy, qui vise à multiplier la production de gaz vert local et à faciliter son intégration dans le réseau. Une quinzaine de projets biométhane vont injecter du gaz vert dans le réseau, les volumes pourraient dépasser localement 50% de la consommation.

Lorsque la production excèdera la consommation locale, elle sera acheminée vers d’autres lieux de consommation par un réseau rendu bi-directionnel grâce à deux postes de « rebours » à l’interface du réseau de distribution et de transport.

Accroitre la flexibilité du système énergétique

Le stockage de l’électricité renouvelable est le « chainon manquant » de la transition énergétique. Le power-to-gas apporte une solution : en effet le gaz, lui, peut être stocké pendant plusieurs mois, dans des volumes importants, grâce aux infrastructures existantes (sites de stockage et stock en conduite).

Plusieurs démonstrateurs sont en cours : ainsi, ENGIE pilote depuis quelques années le démonstrateur GRHYD à Dunkerque, qui teste l’injection dans le réseau de distribution d’hydrogène obtenu par surplus d’énergie éolienne. Les tests visent à garantir l’absence d’impact sur la sécurité du réseau et les équipements de chauffage résidentiels, ainsi que le bon fonctionnement d’une flotte de bus au gaz carburant Hythane®.

A Fos-sur-Mer dans les Bouches-du-Rhône, le démonstrateur Jupiter1000 va être mis en service dès la fin de l’année prochaine. Deux électrolyseurs transformeront les surplus d’électricité renouvelable en hydrogène, converti ensuite en méthane de synthèse par le biais d’un réacteur de méthanation et d’une structure de capture de CO2 à partir de fumées industrielles voisines.

Lancé par GRTGaz avec un ensemble de partenaires tels que McPhy ou le CEA, ce démonstrateur a été rejoint récemment par RTE. « En participant à ce démonstrateur, RTE compte apprécier la capacité technique des technologies power-to-gas à fournir des services de flexibilité électrique. Des électrolyseurs industriels participent déjà à la flexibilité, il s’agit ici de tester l’ensemble de la chaine power-to-gas incluant la méthanation et la captation de CO2 : quelle intermittence possible, quel délai d’arrêt/redémarrage, quelles contraintes d’approvisionnement de CO2 ou de débouché à l’aval ? » nous explique Marc Le Du, expert à la R&D de RTE.

« D’autre part, nous allons améliorer nos connaissances des paramètres économiques en fonction des conditions d’exploitation. ». En apportant une vision sur les besoins de flexibilité en fonction de différents scénarios prospectifs, RTE va contribuer à l’élaboration du cahier des charges des scénarios de tests.

A l’aval, la complémentarité des réseaux prend également tout son sens comme l’explique Julie Pinel, chargée de mission smart gas grid chez GRDF dans sa présentation au forum smartgrid de la CRE : « On voit apparaître des mini-cogénérations, des systèmes de chaudières hybrides (des chaudières gaz avec des pompes à chaleur électriques) et des piles à combustibles. Ces solutions permettent au même titre que d’autres actifs de flexibilité de faire de la gestion de la demande. ». GRDF participe ainsi au démonstrateur européen Interflex piloté par Enedis dans le cadre du démonstrateur Nice Smart Valley, et dont les tests vont se dérouler en 2018.

Améliorer la performance du réseau

La baisse du coût des objets connectés combinée aux capacités croissantes de traitement intelligent des données apporte des opportunités de meilleure performance des réseaux de gaz. La multiplication des capteurs tout au long du réseau et de ses ouvrages fournit une vision plus fine de l’état du réseau aux centres de dispatching pour un meilleur pilotage de flux. D’autre part, la maintenance prédictive va permettre de réduire progressivement les coûts de maintenance de ces actifs industriels conséquents.

Du côté de GRTgaz, la refonte du système de télé-transmission industrielle est enclenchée et va rénover plus de 3 500 postes du réseau dans les années à venir. Plusieurs expérimentations IoT ont également été lancées par exemple sur le poste de détente connecté ou les fosses à vannes connectées (détection d’intrusion, présence d’eau…).

L’amélioration de la performance concerne également le réseau de distribution, avec notamment le programme télé-exploitation de GRDF, qui déploie une supervision centralisée des points critiques du réseau (postes de détente & protection cathodique) ainsi que des postes d’injection de biométhane.

Améliorer l’usage du réseau grâce à l’Open data

Si les données ont de la valeur pour les gestionnaires du réseau, elles en ont également pour l’ensemble des parties prenantes ! Le partage de données à des mailles plus fines et un pas de temps plus court avec l’ensemble des acteurs du réseau gaz concourt à un meilleur usage global du réseau : meilleur équilibrage de portefeuille par les expéditeurs, meilleure maitrise de leur injection par les producteurs de biométhane, et pilotage renforcé de leurs procédés par les industriels.

L’open data apporte également des données indispensables aux territoires, Régions et EPCI, dans leur exercice de planification énergétique. Deux initiatives ont été lancées au printemps : GRTgaz et RTE ont créé la plateforme Open Data Réseaux Energie, et 170 distributeurs d’énergie ont lancé leur agence de données. Ces plateformes comptent enrichir progressivement leurs jeux de données, tant quantitativement et qualitativement.

« Depuis son lancement, 6 partenairesont rejoint notre plateforme », nous précise Alain Bissonnier, « nous allons enrichir notre plateforme avec des données de stockage, de GNL, et également des données climatiques qui permettent une meilleure interprétation des données de gaz ».

Le développement des smart gas grids : quels défis pour demain ?

Au-delà des nombreux défis technologiques, règlementaires et économiques, un des principaux défis de l’essor des smart gas grid dans les prochaines années réside certainement dans les nouveaux modes de coopération qu’il génère. L’ensemble des parties prenantes (production, réseau, consommation) doit travailler collectivement afin de définir de nouveaux modèles économiques au service d’un optimum global du système. Comme le souligne Alain Bissonnier, « La discussion dépasse la seule chaine du gaz : il s’agit désormais d’une discussion transversale entre acteurs des systèmes gaz, électricité et chaleur ! ».

Rendez-vous en 2018 pour les premiers résultats de nombreux démonstrateurs !

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Pour prendre connaissance des feuilles de route smart grid des gestionnaires de réseaux de gaz :
http://www.cre.fr/reseaux/reseaux-intelligents/reseaux-de-gaz-intelligents