Qu’est-ce que le “Power-to-X”?

Un article de Christian Bach, Abteilungsleiter Fahrzeugantriebssysteme Empa

Le terme “Power-to-X” (en abrégé PtX) désigne la transformation de l’électricité renouvelable (Power) en hydrogène, en hydrocarbures (p. ex. méthane synthétique, méthanol, essence, diesel, kérosène) ou en énergie thermique (chaleur). Le “X” est un espace réservé à la source d’énergie chimique ou à la chaleur correspondante. On distingue les carburants synthétiques “drop-in” et “non drop-in”. Le terme “drop-in” signifie qu’ils peuvent être mélangés à des sources d’énergie fossiles dans n’importe quelle proportion
(de 0 à 100%). De plus, ils peuvent utiliser les mécanismes commerciaux et les infrastructures de transport existants, peuvent être transportés sur de grandes distances à moindre coût et peuvent être stockés sous forme liquide pendant des mois (par exemple comme “stockage d’électricité” saisonnier).

Le procédé “Power-to-X” est également appelé photosynthèse artificielle, car les étapes biologiques de la photosynthèse sont reproduites par des procédés techniques. Cela se fait de la manière suivante:

Dans un premier temps, l’eau est décomposée en oxygène et en hydrogène au moyen d’une énergie renouvelable. Dans la photosynthèse, cela se produit lorsque la chlorophylle (vert des feuilles) des plantes transforme l’énergie solaire en énergie biochimique et décompose ainsi l’eau que la plante absorbe par les racines. Dans les installations PtX, l’énergie solaire est transformée en électricité au moyen du photo­voltaïque, de l’énergie solaire ou éolienne, ce qui permet de décomposer l’eau dans des installations d’électrolyse. La deuxième étape implique la transformation de l’hydrogène avec du dioxyde de carbone (CO₂) en hydrates de carbone (photosynthèse) ou en hydrocarbures. La plante absorbe le CO₂ de l’atmosphère par ses feuilles et, dans les installations PtX, le CO₂ est également prélevé dans l’atmosphère par le biais d’une filtration. Tout comme la photosynthèse, le Power-to-X ne se caractérise pas par une grande efficacité énergétique, mais par des cycles fermés. Le bois, par exemple, produit pendant sa combustion autant de CO₂ qu’il en a retiré de l’atmosphère pendant sa croissance. De même, une source d’énergie synthétique ne produit pendant sa combustion que la quantité de CO₂ extraite de l’atmosphère pendant sa production.

Selon les perspectives énergétiques 2050+ de l’OFEN, les besoins de la Suisse en agents énergétiques synthétiques sont estimés à 30 – 60 TWh par an, dont une grande partie pour le trafic aérien ainsi que pour les processus à haute température du transport routier international de marchandises, les machines spéciales ou, le cas échéant, pour la réinjection d’électricité en hiver. La production est fortement génératrice de pertes. Aujourd’hui, les installations PtX atteignent un rendement d’environ 50%. On peut donc s’attendre à ce que les installations PtX ne soient pas situées en Suisse ou en Europe centrale, mais dans la ceinture solaire, où le potentiel énergétique est énorme. Par m² de surface PV, le rendement en électricité renouvelable dans la ceinture solaire est deux fois plus élevé qu’en Suisse.