Efficacité dopée

Innovations techniques «made in Switzerland»: voici comment les chercheuses et chercheurs de l’Ost à Rapperswil améliorent l’efficacité de la technologie Power-to-Methane à Rapperswil.

Le «High Efficiency Power-to-Methane Pilot», le projet de production de sources d'énergie renouvelables de la Haute école spécialisée de l'OST à Rapperswil, entre dans la prochaine phase. Source : OST «Il ne s’agit pas de rêver, mais de passer à l’action sans attendre», déclarait la conseillère fédérale Simonetta Sommaruga dès 2019 lors de l’événement swisscleantech «L’avenir énergétique maintenant!», avant d’ajouter: «Vous êtes ceux dans le pays qui savent comment faire.» Les chercheurs et les développeurs de l’ancienne haute école technique HSR de Rapperswil qui, avec la FHS de Saint-Gall et la NTB de Buchs, forme depuis le 1^er septembre 2020 l’Ost, Haute école spécialisée de la Suisse orientale, lui donnent une nouvelle fois raison. Avec l’installation HEPP (abréviation de «High Efficiency Power-to-Methane Pilot»), leur projet de production d’énergies renouvelables entre en effet dans une nouvelle phase. À Rapperswil, le dioxyde de carbone (CO₂) et l’hydrogène (H₂) sont convertis en méthane (CH₄) grâce à un catalyseur à base de nickel. Ce processus est appelé méthanation catalytique. La chaleur qu’il génère est utilisée directement dans l’installation, permettant ainsi une exploitation plus efficace de l’énergie primaire employée. L’équipe de projet concentre à présent ses efforts de perfectionnement de l’installation HEPP sur d’autres moyens d’améliorer son rendement. Elle travaille en ce moment sur l’intégration d’une cellule d’électrolyse à haute température (aussi appelée électrolyseur à oxyde solide, SOE) livrée par l’antenne de l’EPFL à Sion et qui fonctionne à environ 700 °C. Cette technologie offre, grâce à la température très élevée, une grande efficacité dans la conversion de la vapeur d’eau en hydrogène, ce qui permettra de faire passer le rendement de l’ensemble du processus de 55 % aujourd’hui à environ 70 %. Son intégration dans l’installation HEPP de Rapperswil la fera passer du stade d’essai en laboratoire à celui de projet pilote. «Nous voulons, grâce à notre installation, éprouver cette technologie dans des conditions proches de la réalité industrielle et répondre aux questions qui se poseront», explique Luca Schmidlin, ingénieur de projet. «Notre but est également de la rendre plus mature. Il s’agit certes d’un test à petite échelle avec une puissance d’environ 10 kilowatts, mais il est effectué en conditions réelles.» L’Ost réalise par ailleurs la première série d’essais d’un réacteur «SEM» (sorption enhancend methanation). Comparée aux approches traditionnelles, la méthanation améliorée par sorption offre des avantages évidents: d’une part, la production de méthane pur et sec en une seule étape et d’autre part, une réaction de conversion optimisée. «L’eau résultant de la méthanation est dissociée directement sur place. On obtient donc du méthane de synthèse sec à la sortie du réacteur. La séparation de l’eau déplace également l’équilibre chimique selon la loi de Le Chatelier, ce qui permet d’obtenir une conversion complète de l’hydrogène utilisé, et donc d’améliorer l’efficacité», explique Luca Schmidlin. Détails de l'usine de production d'électricité à partir du méthane à Rapperswil. Source : OST De nouveaux systèmes de catalyseurs insensibles au soufre et autorisant donc l’emploi de biogaz sont également intégrés à l’installation HEPP et testés. Le biogaz est une source possible de CO₂, mais il contient également des impuretés (notamment du sulfure d’hydrogène) qui, même en très petites quantités, détruisent les catalyseurs conventionnels. Les essais réalisés à l’Ost permettront de tirer des conclusions sur le comportement à long terme de ces nouveaux systèmes de catalyseurs et sur leurs coûts d’exploitation. «Nous pouvons ainsi jeter les bases d’un futur passage de la technologie Power-to-Methane à l’échelle du mégawatt», indique l’expert. «En plus d’être intégrée au réseau de gaz et d’électricité, l’installation HEPP nous permet de disposer de notre propre station-service de GNS (gaz naturel de synthèse)/biogaz et ainsi de démontrer que le GNS fait partie des solutions de mobilité, en tant que carburant pour les véhicules GNC par exemple.» L’autre emploi possible du méthane produit par l’installation HEPP est son acheminement vers la station de réduction de pression d’Energie Zürichsee Linth, où il est injecté dans le réseau de gaz local. Celles et ceux qui souhaitent examiner de plus près l’installation et en apprendre davantage sur la technologie Power-to-Methane peuvent s’inscrire pour une visite à l’adresse besuch-ptx@ost.ch. (jas, le 13 novembre 2020) Le méthane synthétique (SNG) produit peut être utilisé dans la station-service SNG/biogaz de l'entreprise, par exemple pour le ravitaillement des véhicules au GNC. Source : OST