Le 9 juin dernier, l’OFATE (Office Franco-Allemande pour la Transition Énergétique) organisait une conférence afin d’échanger sur différents sujets tels que la décarbonation, l’électrification des usages ou encore la flexibilisation des systèmes énergétiques.

Ce rendez-vous fut aussi l’occasion d’aborder la question de l’intégration sectorielle qui pourrait jouer un rôle majeur dans l’atteinte de l’objectif européen de neutralité carbone en 2050.

Energystream vous propose de revenir sur cette thématique.

Qu’est-ce que l’intégration sectorielle ?

On parle d’intégration sectorielle, ou couplage sectoriel, lorsque l’électricité est transformée en un autre vecteur énergétique (hydrogène, méthane, etc.) pour des utilisations variées dans des secteurs comme l’industrie, le transport ou encore le bâtiment.

Cette transformation constitue un moyen de stocker et de revaloriser l’énergie électrique lors d’un surplus de production qui pour le moment est souvent écrêtée, c’est-à-dire volontairement réduite pour préserver la stabilité des réseaux. Cette solution trouve tout son intérêt lorsqu’elle est combinée à la production intermittente des énergies renouvelables. L’énergie issue de production renouvelable, écrêtée en cas de pic de production, peut ainsi être revalorisée grâce au couplage de vecteurs énergétiques. Deux bénéfices en résultent : une décarbonation des vecteurs utilisés (power-to-X) et une contribution à l’équilibrage du réseau grâce à la flexibilité apportée par le stockage (X-to-Power).

Par exemple, l’un des processus de power-to-gaz, consiste en la transformation de l’électricité en hydrogène par électrolyse de l’eau. Ce procédé permet donc de stocker de l’électricité non consommée sous la forme de gaz.

Le schéma suivant présente quelqu’une de ces transformations :

L’intégration sectorielle permettrait ainsi de garantir :

  • Une meilleure stabilité du réseau grâce à un système plus résilient et adapté aux transformations à venir
  • Une sécurité d’approvisionnement supplémentaire, le stockage d’énergie permettant de déplacer sa consommation dans le temps et l’espace
  • Un pas de plus vers un mix décarboné, grâce à l’intégration de plus d’énergies renouvelables et d’un réseau dit plus « flexible », c’est-à-dire capable de moduler volontairement la puissance qui y est injectée ou soutirée.

L’intégration sectorielle se veut ainsi être un outil à destination des décideurs. Elle serait un levier permettant aux états membres de l’UE d’atteindre leur objectif de neutralité carbone en 2050. Son développement présente malgré tout certaines limites de coût et d’efficacité et est à adapter en fonction de la situation spécifique de chaque pays.

Quelles avancées réglementaires sont nécessaires ?

Les différentes solutions étudiées (power-to-gaz, power-to-heat, etc.) présentent un rendement relativement faible dû à la perte d’énergie qui intervient lors de la conversion énergétique, ce qui rend ces solutions peu compétitives pour le moment.

Le développement de l’intégration sectorielle ne se fera pas sans une harmonisation réglementaire à l’échelle européenne, une ambition partagée et une augmentation de la tarification du CO2. Des études menées par l’Institut Technologique de Karlsruhe (KIT) ont ainsi conclu que le développement de l’intégration sectorielle nécessitera une taxe carbone élevée : 160 €/tonne pour une décarbonation complète (aujourd’hui située entre 35€ et 40€). Cette taxation élevée permettrait de valoriser davantage le développement de technologies de production d’énergies bas carbone.

Quelles sont les expérimentations en cours ?

Les technologies nécessaires au couplage sectoriel sont aujourd’hui en grande partie développées : méthanisation, électrolyse de l’eau, pompes à chaleur… Des études et démonstrateurs sont toujours à l’œuvre pour rendre ces solutions plus efficaces et permettre d’injecter de plus grandes quantités d’énergie sur les réseaux d’électricité et de gaz.

Ainsi, plusieurs projets et études visent à lever les freins réglementaires et technologiques avec des problématiques propres à leur secteur. En voici quelques exemples :

Exemples de projets

Neutralité carbone et couplage sectoriel : Quelles perspectives envisager ?

En France, la Stratégie Nationale Bas-Carbone (SNBC) précise les 4 grands objectifs permettant d’atteindre la neutralité Carbonne d’ici 2050 :

  • Décarboner complètement la production d’énergie
  • Réduire de moitié les consommations d’énergie
  • Réduire les émissions non liées à l’énergie
  • Augmenter les puits de carbone

La trajectoire proposée tient compte de l’évolution à venir du mix énergétique française (baisse de la part du nucléaire au profit des énergies renouvelables) et repose en partie sur l’usage des technologies de couplage sectoriel.

Des études menées par Bloomberg NEF arrivent à la conclusion que l’usage de technologies de couplage sectoriels permettraient de passer en Europe d’une consommation électrifié de 11% en 2020 à 50-60% en 2050. Elles relèvent notamment que cet usage entrainerait une réduction des émissions de gaz à effet de serre à hauteur de 68% par rapport à 2020 en combinant des actions sur 4 secteurs : l’énergie, le transport, le bâtiment et l’industrie.

Enfin, chaque pays va devoir agir en tenant en compte de ses spécificités. Il sera alors primordial d’aborder les sujets relatifs aux infrastructures, au développement de la flexibilité et à l’efficacité énergétique. Les interconnexions entre pays pourront par exemple être un levier pour pallier les différences structurelles de réseaux, modes de productions et de consommation.

L’intégration sectorielle semble être un outil précieux dans la résolution d’une équation difficile : combiner à la fois l’électrification des usages, l’ambition de neutralité carbone en Europe et le développement des énergies renouvelables intermittentes.