Le projet principal "Methane from Renewable Sources in Mobile and Stationary Applications" (MethQuest) lancé le 14 septembre, 2018 vise à développer des produits respectueux de l'environnement, abordable, et des approches réalisables pour une transition énergétique réussie. Le projet est financé à hauteur de 19 millions d'euros par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWi). La responsabilité de la coordination conjointe du projet a été confiée à Rolls-Royce Power Systems et au centre de recherche DVGW de l'Institut Engler-Bunte de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Les chercheurs du KIT participent à deux des six projets communs.

Au sein du projet principal MethQuest, des technologies doivent être développées et analysées qui permettront d'utiliser des carburants à base de méthane issus d'énergies renouvelables dans des applications mobiles et stationnaires, puis de les lancer sur le marché. Alors que l'utilisation du gaz est répandue, notamment pour le chauffage, son potentiel pour le passager, cargaison, et le transport maritime n'a guère été développé à ce jour.

« Pour une transition énergétique réussie, il est absolument essentiel que les secteurs de l'énergie et des transports soient couplés et considérés comme un tout. À la fois, les carburants à base de méthane produits à l'aide d'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables (power-to-gas) seront un facteur important. Ils permettront de réduire significativement les émissions de gaz à effet de serre, qui contribuera à atteindre nos objectifs de protection du climat. La poursuite du développement de technologies pour l'utilisation économe en énergie de ces combustibles fait partie intégrante du projet principal MethQuest, " a déclaré Norbert Brackmann, le coordonnateur du gouvernement fédéral pour l'industrie maritime lors du lancement officiel du projet.

MethQuest poursuit une approche sectorielle. « Les six projets communs favoriseront l'innovation dans un certain nombre de domaines allant du développement de nouvelles solutions pour produire du gaz à partir de sources d'énergie renouvelables aux nouveaux concepts de moteurs pour les voitures particulières, aux applications stationnaires et aux entraînements de navires, à la conception de micro-réseaux pour les ports intérieurs et maritimes, " dit le Dr Frank Graf, Chef de la division de la technologie du gaz du centre de recherche DVGW à l'institut Engler-Bunte du KIT. Avec Andreas Schell, PDG de Rolls-Royce Power Systems, il a accepté la notification officielle de financement au nom des 27 partenaires de l'industrie et de la recherche.

Le projet a une valeur totale de 32 millions d'euros. Le financement total du ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie s'élève à 19 millions d'euros. Les partenaires collaboreront dans six projets communs allant de la récupération du méthane à de nouveaux concepts de moteurs pour navires, aux centrales de cogénération et aux voitures, au couplage sectoriel utilisant des solutions de microgrid pour les ports intérieurs et maritimes, à l'évaluation de l'analyse des systèmes.

KIT participera à deux projets « MethQuest » :

Parmi les partenaires du projet conjoint MethFuel qui se concentre sur de nouvelles technologies de procédés pour l'approvisionnement en hydrogène et en dioxyde de carbone et pour la méthanation catalytique figurent le groupe de technologie chimique de l'Institut de technologie chimique et de chimie des polymères (ITCP) et le groupe de chimie et technologie des carburants. de l'Institut Engler-Bunte (EBI ceb) ainsi que de l'Institut européen de recherche énergétique (EIfER) associé au KIT. Dans leur laboratoire commun ENERMAT (ENERgy MATerials), L'ITCP et l'EIFER étudieront comment les composants des centrales électriques au gaz fonctionnent avec de l'énergie provenant de sources d'énergie renouvelables pour faire face à une alimentation électrique fortement fluctuante. Une attention particulière sera portée à l'utilisation optimale des cellules d'électrolyse solide dans les conditions très dynamiques des applications power-to-gas. En outre, EBI ceb étudiera la méthanation triphasée (3PM) qui réagit rapidement aux fluctuations de puissance. Cela permet de coupler directement la méthanisation à la production d'hydrogène sans stockage intermédiaire et, Par conséquent, réduction significative des coûts d'investissement et d'exploitation.

Le Combustion Technology Group de l'Institut Engler-Bunte (EBI vbt) participe au projet MethCar qui couvre le développement de nouveaux moteurs à gaz pour les voitures. Dans un moteur de voiture spécifiquement adapté, les propriétés spéciales du méthane comprimé produit à partir de sources renouvelables devraient se traduire par un rendement très élevé. De plus, les moteurs au méthane sont associés à des émissions de particules beaucoup plus faibles que les moteurs diesel et à essence. Cependant, les tailles des particules produites sont inférieures à 100 nm de diamètre. Pour éviter la formation de ces particules dans certaines conditions de fonctionnement, les processus sont modélisés et décrits par EBI vbt. Cela aidera à exclure de manière fiable la formation de particules dans la conception ultérieure du processus de combustion MethCar et l'étalonnage du moteur.

Les autres projets communs seront MethPower, MethMare, MethGrid, et MethSys. MethPower couvrira de nouveaux concepts de moteurs pour les applications stationnaires. MethMare se concentrera sur deux concepts de moteurs à gaz à grande vitesse à fonctionnement dynamique pour les navires. MethGrid se concentrera sur des solutions sur la production, la grille, et les côtés consommation pour la conception de micro-réseaux pour les ports intérieurs et maritimes. MethSys couvrira les analyses des systèmes des coûts, impact sur le climat, et la faisabilité des nouvelles technologies.

Contexte :processus de production d'électricité au gaz

Dans les procédés dits power-to-gas utilisant de l'énergie électrique à partir de sources d'énergie renouvelables, le gaz respectueux de l'environnement peut être généré et stocké facilement pour une utilisation ultérieure selon les besoins. Le méthane issu des procédés power-to-gas offre de nombreux avantages par rapport aux autres options power-to-X, les processus de production sont moins complexes et atteignent des niveaux d'efficacité bien plus élevés. Cela a un impact positif sur les coûts de production. De plus, le gaz naturel fossile peut être remplacé facilement et successivement par du méthane comprimé ou liquide issu de sources d'énergie renouvelables. Les réseaux et applications de gaz existants peuvent toujours être utilisés sans nécessiter de modifications coûteuses et chronophages.

Premièrement, les technologies à base de gaz sont bien développées et utilisées dans des millions d'applications. Deuxièmement, il existe une infrastructure étendue et de grande capacité de réseaux de gaz naturel existants et d'installations de stockage disponibles, avec lesquelles les fluctuations de l'offre d'énergies renouvelables peuvent être compensées, grande quantité d'énergie stockée, et des pics de consommation énergétique équilibrés. Véhicules alimentés aux gaz d'origine renouvelable, en complément de l'e-mobilité, peut apporter une contribution majeure à la transition énergétique.