Le réseau de gaz naturel peut servir de tampon pour l'électricité en fonction des conditions météorologiques provenant du vent et du soleil. Cela nécessite des procédés économiquement efficaces pour utiliser l'électricité pour la production de vecteurs d'énergie chimiques. Le projet européen HELMETH coordonné par KIT a maintenant franchi une étape importante, démontrant que l'électrolyse à haute température et la méthanation peuvent être combinées dans un processus de conversion au gaz avec une efficacité de plus de 75 pour cent.

"Pour la première fois, nous avons utilisé les synergies entre l'électrolyse et la méthanisation et atteint une efficacité qui dépasse celle des technologies standards d'environ 20 pour cent, " dit Dimosthenis Trimis de KIT, coordinateur du projet HELMETH EU. "Grâce au large éventail de disciplines couvertes par notre consortium, nous avons réussi à franchir une étape importante dans la maîtrise de la transition énergétique."

Une installation industrielle conventionnelle de production d'électricité au gaz convertit environ 54 pour cent de l'énergie électrique de l'énergie renouvelable en énergie chimique du combustible méthane. Le prototype du projet HELMETH EU qui s'insère dans deux conteneurs de fret maritime conventionnels d'environ 6 m de long chacun a atteint une efficacité de 76% dans les mesures finales. Cela laisse espérer un rendement de 80 % à l'échelle industrielle. En parallèle, l'efficacité économique et le bilan climatique de la nouvelle technologie ont été étudiés. « Ces hauts rendements font de la technologie power-to-gas une technologie très prometteuse, " dit Trimis. Des rendements de plus de 80 pour cent semblent possibles, à condition que les étapes de processus limitatives identifiées dans HELMETH soient abordées dans des recherches futures.

Un grand potentiel exploité dans HELMETH était l'utilisation optimale de la chaleur de procédé de la méthanisation pour couvrir la consommation de chaleur de l'électrolyse. L'électrolyse à haute température à environ 800°C et à haute pression présente des avantages thermodynamiques qui augmentent le rendement. Pendant l'électrolyse, l'énergie est d'abord utilisée pour décomposer l'eau en oxygène et en hydrogène, vecteur d'énergie. Puis, l'hydrogène réagit avec le dioxyde de carbone ou le monoxyde de carbone en méthane, constituant principal du gaz naturel, avec dégagement de chaleur. L'avantage du méthane par rapport à l'hydrogène réside dans le fait qu'il peut être introduit dans l'intrastructure de gaz naturel existante sans aucune limitation ni aucun traitement ultérieur. L'alimentation en hydrogène pur du réseau peut éventuellement nécessiter des efforts d'adaptation plus importants en matière de transport et d'utilisation, car la densité énergétique et les propriétés chimiques diffèrent considérablement. Le substitut de gaz naturel produit dans le cadre du projet HELMETH contenait toujours des concentrations d'hydrogène inférieures à 2 vol. pour cent. D'où, il pourrait être injecté dans l'ensemble du réseau de gaz naturel allemand sans aucune restriction.