(Encadrants : Robin Girard et Sylvain Frederic- GRDF)
On consomme aujourd’hui en France environ 500 TWh de gaz par an et dans un contexte de transition énergétique on peut penser qu’il ne sera plus possible de consommer ce gaz dans un avenir plus ou moins proche. En effet, soit le gaz naturel deviendra une ressource trop rare ou trop chère, soit les émissions de gaz à effet de serre résultant de la combustion du gaz naturel (environ 234 gCO~2~/kWh) rendront son usage prohibitif. Pourtant le gaz est une énergie beaucoup plus flexible à l’usage que l’électricité. En outre le gaz permet de produire de l’électricité pour compenser les fluctuations de la production renouvelable intermittente, le gaz permet de couvrir certains processus industriels nécessitant de très hautes températures, et le gaz peut être stocké en très grande quantité, transporté et distribué dans un réseau de gaz existant qui couvre tout le territoire.
Aussi, dans ce contexte de transition énergétique le biogaz est appelé à jouer un rôle important -nous parlons surtout du méthane-. Il existe trois grandes familles de procédés pour produire ce biogaz qui devront être étudiées rapidement : la méthanisation (à partir de déchets), la pyrogazéification (à partir de déchets) et la méthanation (ou « power to gaz » reposant sur une électrolyse préalable, ici le dihydrogène pourra faire partie de l’analyse). La France ne produit aujourd’hui que 7 TWh/an de biogaz mais la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) envisage des niveaux bien plus élevés à l’horizon 2030. D’autres pays ont un peu d’avance comme l’Allemagne avec 35 TWh/an [1].
L’objet de ce projet est de réfléchir à certaines questions relatives au développement du biogaz en partenariat avec GRDF. On pourra en premier lieu s’intéresser à la question des gisements et celle du coût et de la rapidité de déploiement. Comment déterminer ces gisements ? Quelles sont les méthodes utilisées dans les études comme [3,5] qui annoncent un gisement de 300TWh ? Quelles sont les limites de ces études ? Quelles sont les études alternatives, tiennent-elle compte de la concurrence avec l’utilisation des déchets comme fertilisant pour l’agriculture ? In fine, combien de TWh par an pourrions-nous produire dans l’idéal ? On pourra également s’intéresser à la question de l’émission de gaz à effet de serre, les procédés de production de biogaz n’étant pas parfaits [2] : quelles sont les émissions ? Quelles en sont les origines ? Quelles sont les perspectives d’amélioration ? Si le temps le permet, les questions soulevées par l’épandage des résidus de la méthanisation comme celles présentées dans [4] pourront également être abordées. Des données seront mises à disposition (rapports, utilisation du territoire) qui vous permettront d’attribuer à chaque parcelle de france un usage et de modéliser l’utilisation du territoire et sa disponibilité pour le biogaz. Il y aura donc ici un travail de bibliographie (comprendre les différents procédés, les études existantes) et un travail de calcul (à partir de python analyser des bases de données géographiques comme le registre parcellaire [6] pour déterminer le gisement).
Références :
[1] Regards croisés sur le biogaz en Allemagne et en France, Lena Müller-Lohse, OFATE, Février 2019
[2] Etude des impacts GE de l’injection de biométhane dans les réseaux de gaz naturel.
[3] https://www.ademe.fr/mix-gaz-100-renouvelable-2050
[4] La tête au carré, Agroécologie : les limites de la méthanisation https://www.franceinter.fr/emissions/la-terre-au-carre/la-terre-au-carre-18-novembre-2019
[5] Etude de Solagro https://afterres2050.solagro.org/a-propos/le-projet-afterres-2050/