Qu'est-ce que l'alimentation-to-x et les e-carburants ?

Qu’est-ce que le power-to-x ?

Le « Power-to-x » fait référence à une série de techniques et de voies permettant de convertir, de stocker et d'utiliser l'alimentation électrique renouvelable. L'alimentation-to-x s'applique spécifiquement lorsqu'il y a un excès d'électricité renouvelable produite à partir de ressources solaires ou éoliennes. Plutôt que d'être gaspillée - le terme spécifique de l'industrie pour cela est « réduit » - l'électricité excédentaire est utilisée de manière productive. Le « x » peut désigner une variété de vecteurs énergétiques ou d'applications. L'alimentation à hydrogène est la génération d'hydrogène à partir d'électricité renouvelable. L'alimentation à alimentation fait référence au stockage de l'électricité dans des batteries. L'alimentation pour le chauffage consiste à utiliser de l'électricité pour chauffer une maison ou une entreprise, généralement associée à un accumulateur de chaleur. Le sens de l'alimentation en méthane devrait être facile à deviner.

Qu'est-ce qu'un e-carburant ?

Les e-carburants sont des carburants synthétisés à l'aide d'électricité renouvelable, souvent à partir de matières premières inorganiques. Ils sont le « x » de l'alimentation à x lorsque « x » est un carburant. Les e-carburants comprennent des hydrocarbures liquides et gazeux tels que le méthane et divers carburants similaires à l'essence et au diesel, des alcools tels que l'éthanol et le méthanol, ainsi que des carburants non carbonés tels que l'hydrogène et l'ammoniac. 

Pourquoi avons-nous besoin d’e-fuels et de power-to-x ?

Le système Power-to-x permet de découpler la production d’électricité et la demande d’électricité. À chaque instant, la quantité totale d’électricité générée sur un réseau électrique doit correspondre précisément à la quantité totale d’électricité consommée par les utilisateurs. En d’autres termes, la génération et la demande sont normalement étroitement couplées. Si la génération n’est pas en mesure de répondre à la demande, par exemple si trop de centrales d'alimentation se déclenchent en même temps, le réseau électrique peut rapidement s’effondrer. Contre toute attente, il en va de même si la production dépasse la demande. Lorsque de grandes quantités de ressources énergétiques renouvelables variables telles que l’éolien et le solaire sont en ligne, la production d’énergie renouvelable peut rapidement dépasser la demande. Lorsque cela se produit, les ressources renouvelables sont limitées pour éviter l'effondrement du système. 

Dans certains marchés, le prix au comptant de l'électricité peut, par conséquent, devenir négatif lorsque la production d'énergie renouvelable est élevée. Cela signifie que les participants au marché sont rémunérés pour utiliser plus d'électricité. 

Les projets d'alimentation à x tirent parti de l'excès d'énergie renouvelable et des périodes creuses pour produire quelque chose d'utile. C'est une situation gagnant-gagnant : les producteurs d'alimentation à x peuvent acheter de l'électricité renouvelable bon marché sans CO2, et les parcs solaires et éoliens peuvent vendre de l'électricité qui aurait autrement été perdue. 

Les e-carburants produits dans le cadre d’un projet d’alimentation à x peuvent être utilisés des heures, des semaines ou des mois plus tard pour produire de l’électricité. 

L'e-hydrogène, par exemple, peut être utilisé dans une entreprise équipée d'une pile à combustible et de panneaux solaires pour générer de l'électricité le soir et la nuit. Les entreprises peuvent utiliser cette configuration pour réduire les frais de demande facturés par le service public d'électricité aux consommateurs ayant une forte demande de pointe. 

Au niveau du réseau, l'e-hydrogène peut être stocké de façon saisonnière. La ville de Los Angeles, en Californie (États-Unis), par exemple, parraine un vaste projet d'alimentation en hydrogène et d'alimentation dans l'Utah. Le projet créera de l'hydrogène à partir d'électricité provenant de ressources éoliennes et solaires voisines. Pendant l'été, l'hydrogène sera stocké sous terre dans une formation géologique. Pendant l'hiver, l'hydrogène sera utilisé pour générer de l'électricité, qui sera ensuite transportée directement à Los Angeles via une ligne de transmission à haute tension existante.

Pour les consommateurs d'électricité, l'e-hydrogène représente une solution pour réduire leur empreinte carbone au-delà de ce qui peut être réalisé uniquement avec des panneaux solaires et des éoliennes. Pour les entreprises de services publics et les opérateurs de systèmes de réseau, l'e-hydrogène est particulièrement précieux, car il s'agit de l'un des rares moyens sans CO2 d'équilibrer les ressources d'énergie renouvelable intermittentes et variables.

Les avantages de l'utilisation des e-carburants ne se limitent pas à l'application de génération d'alimentation. Ils peuvent être utilisés dans les véhicules et d'autres secteurs industriels avec un grand bénéfice. Les chariots élévateurs fonctionnant à l'e-hydrogène sont une application de carburant qui a gagné en popularité dans le secteur de la logistique, et les chariots élévateurs à hydrogène électrique répondent à plusieurs critères. Ils ont peu de temps d'arrêt. Ils ne génèrent aucune fumée ni gaz d'échappement, et dans un environnement clos comme un entrepôt, cette fonctionnalité est essentielle. De plus, ils sont exempts de CO2.

Au-delà de l'e-hydrogène, les e-carburants liquides ont un processus de production différent, qui est plus complexe. Ces e-carburants liquides sont particulièrement utiles pour l'alimentation d'applications lourdes telles que les applications marines. 

Pour les applications où l'hydrogène n'est pas une option pratique, plusieurs e-carburants alternatifs peuvent être synthétisés à partir de l'hydrogène. Voici quelques-uns des principaux :

Qu'est-ce que l'e-méthanol ?

Le méthanol est un produit de base utilisé à grande échelle dans l'industrie chimique pour produire une variété de substances. Le méthanol est parfois connu sous le nom d’alcool de bois et est utilisé depuis longtemps comme carburant dans des véhicules spécialisés tels que les avions RC, les motos tout-terrain et, oui, les monster trucks. Plusieurs procédés ont été développés pour synthétiser du méthanol à partir de CO₂, d'hydrogène et d'électricité renouvelable. Leur produit est un vecteur d'énergie propre et neutre en carbone : l'e-méthanol. L'utilisation du méthanol comme carburant marine suscite un intérêt croissant. Le méthanol et l’e-méthanol pourraient aider les remorqueurs, les bateaux de pêche, les ferries et d'autres navires utilisant des moteurs spécialement modifiés à respecter des réglementations de plus en plus strictes limitant les émissions de NOx et de soufre dans les zones côtières densément peuplées et, dans le cas de l’e-méthanol, à diminuer leur empreinte carbone.

Qu'est-ce que l'e-méthane ?

Le méthane, principal constituant du gaz naturel, est un carburant fossile largement utilisé. Aux États-Unis, le méthane est la principale source d’alimentation utilisée dans la production d’électricité. Le méthane et le gaz naturel sont également des carburants de plus en plus prisés pour les véhicules à moteur. Un système d'alimentation en méthane combine un processus de production d’e-hydrogène avec du_CO2 pour produire de l’e-méthane neutre en carbone. Plusieurs procédés de production d’e-méthane sont en cours de développement et d’industrialisation. En dehors de l'alimentation, le secteur exploitation minière a manifesté un grand intérêt pour ces processus. Pour les mines situées dans des zones reculées, le coût du transport par camion de l'essence ou du diesel peut être très élevé. Ces mines peuvent potentiellement réaliser d'importantes économies en alimentant leurs camions lourds avec de l’e-méthane sur site, en utilisant de l’électricité renouvelable générée localement.

Qu'est-ce que l'e-diesel ?

Des entreprises et des institutions de recherche du monde entier développent des procédés pour produire en masse des hydrocarbures liquides à partir de CO₂ et d'eau en utilisant de l'hydrogène électrique. La production d'essence synthétique, de carburant pour aviation et de diesel est envisagée. L’un des avantages de ces e-carburants est qu’ils peuvent être utilisés comme carburant d’appoint dans des moteurs standard, ce qui permet un fonctionnement neutre en _CO{sub>2} sans qu’il soit nécessaire de modifier les véhicules ou l’infrastructure de ravitaillement. 

Qu'est-ce que l'e-ammonia ?

L'ammoniac est un autre produit chimique très répandu. L'industrie des engrais l'utilise en grandes quantités, et il a été utilisé occasionnellement comme carburant dans des situations spécifiques. La Belgique, par exemple, a converti les bus urbains pour qu'ils fonctionnent à l'ammoniac pendant la Seconde Guerre mondiale (les bus ont été mis au rebut dès que les combustibles fossiles sont redevenus disponibles). 

Dans les années 1960, la NASA a fait voler l'avion propulsé par fusée X-15 en utilisant de l'ammoniac comme carburant. La production d'ammoniac à partir d'hydrogène est un processus bien établi. L’ammoniac, ou e-ammoniac, pourrait ainsi être produit industriellement sans aucune émission de CO₂ dans un système d’alimentation en hydrogène et en ammoniac. L’e-ammoniac est perçu comme une alternative potentielle à l’hydrogène, car il est plus facile à stocker et à transporter. Tout comme l’hydrogène, l’ammoniac peut être utilisé dans des piles à carburant spécialement conçues, des moteurs à combustion interne et des turbines à gaz sans émettre d’émissions.

Les e-carburants présentent un potentiel prometteur, mais tous doivent encore surmonter des défis qui freinent leur adoption généralisée. Dans presque tous les cas, les coûts de production constituent le principal enjeu. En dehors de certains cas d'utilisation spécifiques, il existe souvent d'autres alternatives à faible teneur en CO₂ avec lesquelles les e-carburants doivent rivaliser. Les biocarburants et les batteries électriques ont une avance à cet égard, car ils sont sur le marché depuis plus longtemps. 

Les coûts d'infrastructure représentent un autre défi, notamment dans le cas des e-carburants non hydrocarbonés. Moins de navires peuvent adopter le méthanol si le méthanol n'est pas largement disponible dans les ports. Les coûts, cependant, diminueront à mesure que la technologie des e-carburants mûrira et que la production augmentera. Pour faire un parallèle, le coût des batteries lithium-ion (celles utilisées dans les véhicules électriques et la plupart des stockages d’énergie stationnaires) a baissé de 98 % au cours des 30 dernières années. Si les e-carburants connaissent une partie de cette progression, il ne faudra pas longtemps avant que vous puissiez les trouver dans votre station-service locale.

En plus des e-carburants, n’oubliez pas de consulter ce que sont les carburants à faible teneur en carbone et les avantages des carburants alternatifs et de la flexibilité des carburants.

Alimentation-to-x, e-carburants, et votre entreprise

Vous êtes probablement déjà en train de centrer votre réflexion sur les besoins de votre entreprise et de vous demander comment ces différents carburants alternatifs peuvent jouer un rôle pour satisfaire vos besoins.

En plus du carburant lui-même, pensez également à prendre en compte la disponibilité locale, les réglementations et votre cas d'utilisation. Ces facteurs supplémentaires complètent les avantages uniques que chaque carburant alternatif offre.

Ces facteurs supplémentaires sont également dus à l’échelle locale. Si vous souhaitez avoir une discussion spécifique à votre entreprise, nous vous recommandons de contacter un partenaire local qui comprend mieux votre entreprise et vos besoins.