Thread by @kevin_arnoux

Le Biogaz : un outil de plus en plus mis en avant pour nous permettre d’atteindre la neutralité carbone…
De quoi parle-t-on ? Est-ce utile ? Quel potentiel et quelles limites ?

#Thread
(Sources à la fin)

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Petit rappel sur le « gaz naturel » : c’est une énergie fossile, responsable de 20% des émissions de gaz à effet de serre en France et dont 50% de l’utilisation sert à chauffer des logements ou des bureaux.

De plus, il est en quasi-totalité importé :

Il est donc urgent de trouver des alternatives à cette énergie, et c’est ce que propose le biogaz.
Il existe trois manières de produire du biogaz : la méthanisation, la pyrogazéification (ouch!) et l’électrolyse/méthanation (re-ouch !)

La méthanisation :

C’est le procédé majoritairement utilisé en France actuellement, il consiste à faire fermenter de la matière organique à l’aide de bactéries dans une installation confinée, appelée digesteur, en l’absence d’oxygène.

La matière organique peut être fournie à partir de déchets agricoles (revenus complémentaires pour agriculteurs), de déchets ménagers putrescibles ou encore de station d’épuration. Il y aussi des recherches pour utiliser des micro-algues dans un horizon plus lointain.

La pyrogazéification :

Procédé thermochimique qui consiste à chauffer une matière organique (essentiellement du bois) à plus de 1000°C en présence de faible quantité d’oxygène.

L’électrolyse/méthanation (ou Power-to-gas) :

Consiste à produire tout d’abord de l’hydrogène à partir d’électrolyse de l’eau, puis à transformer cet hydrogène en méthane via un processus appelé méthanation (oui le nom est proche de méthanisation ce qui n’est pas pratique !)

Le procédé le plus utilisé actuellement étant la méthanisation, c’est surtout de celui-là dont on parlera par la suite (je reviendrai sur les autres dans l’étude des potentiels du biogaz à 2050)

Le biogaz en France à l’heure actuelle

Fin mars 2020, le potentiel de production de biogaz en France est de 2,5 TWh/an (soit 0,5% de la consommation de gaz). 87% viennent d’installations agricoles, 7% des stations d’épuration et 6% des déchets ménagers (décharge).

Malgré une progression rapide, la France est plutôt en retard sur le biogaz par rapport à d’autres pays européens comme l’Italie ou l’Allemagne. Dans la Programmation Pluriannuelles de l’Energie (PPE), la France prévoit 7% de biogaz sur le réseau de gaz.

Ce développement est subventionné via des aides sous forme de tarifs d’achat garantis. La Commission de Régulation de l’Energie prévoit des achats de biogaz en 2020 à hauteur de 3TWh pour un montant de 311 M€, soit 103€/MWh en moyenne (à comparer à 20€/MWh pour le gaz fossile)

La PPE prévoit une baisse du tarif d’achat vers 60-80€/MWh à horizon 2028, soit un effort de -30% demandé aux producteurs, qui jugent cette cible très difficilement atteignable sur une échéance aussi courte.

Quel bilan pour le climat ?

La combustion de biogaz émet du CO2, mais c’est du CO2 qui avait été précédemment capté par les plantes donc le bilan est neutre. En revanche, il faut bien compter les dépenses énergétiques du processus de fabrication ainsi que les fuites de biogaz.

Et surtout, il permet d’éviter :
1)Les émissions liées à l’extraction et la combustion de gaz fossile
2)Les émissions des déchets agricoles lors de leur décomposition s’ils étaient juste stockés en plein air
Le bilan global est donc largement positif.

Quel potentiel de développement ?

Dans une étude nommée « 100% gaz renouvelable », l’ADEME chiffre à 2050 le potentiel maximum de la filière suivant les trois procédés pour faire du biogaz : Méthanisation, Pyrogazéification et Electrolyse/méthanation.

On retient de ce schéma un potentiel qui semble très important de 460TWh qui se décompose en
*30% Méthanisation (140TWh)
*40% Pyrogazéification (180TWh)
*30% Electrolyse/Methanation (140TWh)
En lisant un peu vite, on peut se dire que le problème du gaz est réglé grâce au biogaz!

Regardons de plus près les hypothèses (bien explicités par les auteurs).
Pour la méthanisation : hypothèse conservatrice de durabilité, à savoir l’exclusion de la culture spécifique pour faire du biogaz (pourtant autorisée à 15%), on est donc sur une approche raisonnable.

Concernant la pyrogazéification :
Est prise comme hypothèse que le bois serait utilisé en priorité pour faire du biogaz, à l’exception de l’usage « matière première » (industrie du bois) et donc avant l’utilisation du bois de chauffage.

Or, l’usage du bois de chauffage représente actuellement 125 TWh/an de ressource primaire (vs 230TWH de ressource primaire bois dans l’étude). On peut de plus imaginer que cette consommation de bois énergie ira en augmentant.
(1Mtep = 11,6 TWh, bois = biomasse solide)

De plus, une utilisation massive du bois demande de bien contrôler que cela ne conduit pas à de la déforestation. Et l’augmentation de la « culture » des forêts peut avoir des impacts importants sur la biodiversité comme rappelé par l’IPBES (« GIEC de la biodiversité »).

Quant à l’électrolyse/méthanation c’est un procédé intéressant mais qui a plusieurs limites. Tout d’abord, le passage par l’hydrogène entraine une perte d’énergie de l’ordre de 45% d’après le gestionnaire de réseau de gaz, sans compter l’utilisation qui sera faite du biogaz.

Ensuite, si l’hydrogène est fait par électrolyse avec une électricité bas-carbone (EnR, Nucléaire) alors il est lui aussi bas-carbone. Cependant, à l’heure actuelle, 95% de la production d’hydrogène est faite à partir d’énergie fossile.

Sur cette question de l’hydrogène, on peut d’ailleurs faire une parenthèse sur la voiture à hydrogène, qui souffrira pour son possible développement du rendement très faible de 25% de la chaîne électrolyse de l’eau->compression/transport->utilisation dans une pile à combustible.

C’est d’ailleurs pourquoi l’ADEME dans une étude précise qu’il est préférable d’opter pour le stockage sur batterie pour la mobilité. Je ne m’attarde pas plus sur l’hydrogène car j’ai cru comprendre qu’il ferait l’objet d’une prochaine vidéo de @Le_Reveilleur😉.

Au final, difficile donc d’être optimiste sur un potentiel supérieur à 200TWh (ce qui serait déjà très bien !). Dans ce scénario, le coût du biogaz serait environ 4x supérieur à aujourd’hui, il y aura donc une question sociale à traiter.

D’ailleurs, concernant le chauffage des logements, France Stratégie propose de surtout appuyer le développement des pompes à chaleur qui seront au final moitié moins chères qu’une chaudière au biogaz dans ce scénario.

C’est aussi la cible de la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) qui vise une décroissance importante du gaz dans le logement et tertiaire pour arriver au global à une consommation en cible « optimiste » de 200TWh/an en 2050.

Cette consommation pourrait donc être remplie par du biogaz on se concentrant sur les usages industrie, mobilité lourde (par exemple camions au bioGNV) ou pour des centrales électriques pour la gestion de la pointe ou de l’intermittence.

Conclusion

Le biogaz est un vrai outil de lutte pour limiter nos émissions de gaz à effet de serre qu’il faut développer, il faut cependant être conscient de son potentiel limité et mettre donc aussi l’accent sur la baisse de la consommation du gaz au global.

Bonus : Les offres de gaz vert
Attention si vous choisissez une offre de gaz vert sur deux aspects :
1) Quel pourcentage de biogaz sera injecté sur le réseau par rapport à votre consommation
2) Vérifier que l’offre porte bien sur du biogaz et pas de la compensation carbone !

Sources :
Emissions et utilisation du gaz, étude France Stratégie : strategie.gouv.fr/publications/p…
Importations gaz : connaissancedesenergies.org/le-gaz-consomm…
Le biogaz (IFPEN) : ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-pros…
Le biogaz (MTES) : ecologique-solidaire.gouv.fr/biogaz
Production biogaz France : …stiques.developpement-durable.gouv.fr/publicationweb…

Progression du biogaz (Sia Partners) : energie.sia-partners.com/20200513/5eme-…
Etude Carbone 4 biogaz : carbone4.com/wp-content/upl…
Financement soutien aux EnR (CRE) : cre.fr/Transition-ene…
PPE : …bliques.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/synthe…

Baisse tarif jugé difficile à atteindre par la filière : lesechos.fr/industrie-serv…
Scénario ADEME 100% Gaz Renouvelable : ademe.fr/sites/default/…
Usage du bois en France (CGDD) : …stiques.developpement-durable.gouv.fr/sites/default/…
Rapport IPBES sur la biodiversité : ipbes.net/sites/default/…

Rendement Méthanation (GRTGaz-GRDF) : grtgaz.com/fileadmin/enga…
Production Hydrogène : connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogi…
Etude ADEME Power-to-H2-to-Power : ademe.fr/sites/default/…
SNBC : ecologique-solidaire.gouv.fr/sites/default/…

Poke @M_Orphelin car vous vous posiez une question fort légitime sur le sujet pour une certaine plancha 😉

A noter : une parte importante des installations brûle directement le biogaz sur place pour faire de l'électricité et ne sont pas comptées dans les 2,5TWh/an. L’électricité associée est de 2,6TWh/an soit environ 6,5 TWhgaz/an, merci à @BenjiLAREDO pour la remarque pertinente!