Evaluation technico-économique et environnementale du stockage par méthane des énergies renouvelables, dans les conditions spécifiques de la Roumanie et dans un cas générique européen

Techno-economic and environmental evaluation of renewable energy storage as methande in the current specific Romanian context and in a general European case.

• Auteur / Autrice : Ovidiu Mihai Balan
• Direction : Daniel Froelich, Adrian Badea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie énergétique
• Date : Soutenance le 08/12/2016
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM en cotutelle avec Universitatea politehnica (Bucarest)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Conception de Produits et Innovation (LCPI) - Laboratoire Conception de Produits et Innovation
• Jury : Président / Présidente : George Darie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Froelich, Adrian Badea, Jérôme Payet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Brissaud, Marcel Istrate

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergies renouvelables

Hydrogène

Énergie -- Stockage

Mots clés libres

Stockage d'énergie

Power-To-Gas

Hydrogène

Sng

Energy storage

Power-To-Gas

Hydrogen

Sng

Résumé

Dans le contexte de la transition énergétique, les grandes technologies de stockage d’énergie à grande échelle sont considérées comme l’une des options qui peut faciliter une pénétration élevée des sources d’énergie renouvelables. La thèse est concentrée sur l’évaluation de la mise en œuvre le Power-to-Gas sur le marché énergétique roumain, qui a enregistré une croissance significative des énergies renouvelables et les enjeux auxquels devra faire face. Après avoir établi l’approche générale, les deux voies techniques du Power-to-Gas, l’Hydrogène et SNG, sont techniquement dimensionnés et économiquement évalués du point de vue des investisseurs dans deux scénarios temporels (2015 et 2030), afin d’évaluer la situation économique actuelle et les prix appliqués pour atteindre une rentabilité positive. Les résultats indiquent que des facteurs de grande capacité sont nécessaires afin de compenser les coûts d’investissement élevés, mais même dans cette situation un prix élevé est nécessaire pour la faisabilité économique, 68,1 Euro / MWh pour la voie Hydrogène et 112 Euro/MWh pour Power-to Gas SNG. Le marché d’équilibrage est également étudié comme un marché à haute valeur ajoutée dans le contexte français, avec des résultats indiquant une amélioration de 4% de la NPV, mais soulignant également les limites dans le cadre de l’analyse. Un avantage significatif, en termes d’impact GWP et utilisation de l’énergie fossile, a été identifié dans l’évaluation du cycle de vie de base de plusieurs scénarios d’alimentation au gaz, qui a également révélé l’importance de la source d’électricité utilisée pour la compression d’hydrogène.

In the energy transition context, large scale energy storage technologies are considered as one of the options that can facilitate a high penetration of renewable energy sources. The Thesis focuses on evaluating the implementation of Power-to-Gas in the Romanian energy market that recorded a significant growth in the share of renewables and will potentially face the related issues. After establishing a general approach, the two technical pathways of Power-to-Gas, Hydrogen and SNG, are technically sized and economically evaluated from an investor’s point of view in two temporal scenarios (2015 and 2030), in order to assess the current economic feasibility and the required price premiums that have to be put in place in order to reach a positive business case. Results indicate that high capacity factors are needed to compensate for the high capital costs, but even in this situation price premiums are required for economic feasibility, 68.1 Euro/MWh for the Hydrogen pathway and 112 Euro/MWh for Power-to-Gas SNG. The balancing market is also investigated as a high-value market in the French context, with results indicating a 4% improvement in NPV, but also highlighting the limitations of the proposed analysis framework. A significant benefit in terms of GWP impact and fossil energy use has been identified in. the basic life cycle assessment of multiple Power-to-Gas scenarios that also revealed the importance of the source of electricity used for hydrogen compression.