Programme FLORES (FLexibilité Opérationnelle des RESeaux) : sécuriser la capacité d'injection de biométhane

Afin de sécuriser la capacité d'injection de biométhane en attendant l'arrivée de renforcements réseaux, GRDF déploie les premières unités FLORES 2 de stockage comprimé temporaire et mobile sur son réseau. 

Le réseau de gaz est profondément transformé par l'intégration du biométhane, qui contribuera à porter à près de 60 TWh la part de gaz renouvelables dans les réseaux d'ici 2030. 

Ainsi, le modèle historique d'acheminement gravitaire du gaz depuis le réseau de transport jusqu'au client à travers le réseau de distribution change. L'exploitation des réseaux de gaz évolue vers un système aux points d'injection multiples. Cette nouvelle organisation marque un besoin accru d'équilibrage entre l'injection de gaz renouvelables et les consommations, notamment dans les zones desservies par les réseaux de distribution. 

La saturation : déséquilibre entre injection et consommation 

Dans une zone donnée, un déséquilibre en défaveur de la consommation n'est pas une problématique puisque les postes du réseau de transport de gaz fournissent l'écart entre les consommations et la production de gaz renouvelables. 

En revanche, un déséquilibre en défaveur de l'injection de gaz renouvelables pénalise les projets de biométhane et leur compétitivité. Ce cas est communément appelé « saturation » du réseau. 

L'indicateur de l'état de saturation du réseau est la pression. Plus la pression se rapproche de la pression maximale d'exploitation, plus le réseau sature, et inversement. 

Depuis la mise en œuvre du mécanisme dit du « Droit à l'injection », les opérateurs de réseaux de gaz disposent de solutions pour renforcer les réseaux (dans les zones où la capacité d'injection fait défaut au regard du potentiel de production de biométhane), et limiter voire annuler les phénomènes de saturations. Ces renforcements, rebours et maillages, représentent un investissement important et sont autorisés dans des cas de déséquilibre important (critère I/V, I = investissement du renforcement au regard du V = potentiel de biométhane). 

Il réside ainsi : 

• Des zones où de tels renforcement ne peuvent être déployés selon ce critère I/V., 
• Des zones où les saturations surviennent subitement, avec des besoins de solutions plus rapidement déployables. 

Qu'est-ce que le programme FLORES 

Le programme R&D FLORES (pour FLexibilité Opérationnelle des RESseaux) de GRDF vise à développer des solutions complémentaires aux renforcements actuels, que sont les rebours et maillages, afin d'apporter une réponse à ces zones où les saturations peuvent mettre en difficulté la pérennité des projets en injection. L'objectif est de disposer de moyens agiles (modulaires, mobiles, temporaires, rapidement déployables) afin de répondre efficacement à des profils de saturations plus ponctuels, plus incertains, en attendant la construction de renforcement plus pérenne si le contexte le permet. 

Depuis 2022, GRDF expérimente une solution de stockage temporaire, dite FLORES 2, répondant à cette problématique par le biais d'un fonctionnement simple et autonome : 

• Stocker le gaz renouvelable excédentaire lors des périodes de saturation (= pression réseau haute), 
• Restituer le gaz renouvelable au réseau lors des périodes de consommation (= pression normale). 

La solution FLORES 2 

FLORES 2 est une solution développée par GRDF qui consiste à jouer le rôle de poumon pour des mailles de réseaux où les producteurs de gaz renouvelables subissent des saturations plutôt courtes : les week-ends, la nuit, quelques jours successifs. L'unité est installée sur le réseau GRDF. 

Le principe est de stocker le gaz sous forme comprimée dans des bouteilles de stockage (type station GNV) en période de saturation pour limiter la montée en pression du réseau et permettre ainsi aux producteurs d'injecter le biométhane à hauteur de leur Cmax. Lorsque l'épisode de saturation est passé et que les consommations redeviennent prépondérantes par rapport à l'injection de biométhane, le gaz stocké est réinjecté dans le réseau. 

Réglementairement, l'unité FLORES 2 est soumise à la Directive des Equipements Sous Pression et à la rubrique ICPE 4718. Elle peut stocker de 250 bars jusqu'à 14 000 Nm3 (soit environ 150 MWh PCS, équivalent à 10 T de biométhane), à des débits allant jusqu'à environ 400 Nm3/h. 

Ce projet a mobilisé l'ensemble des métiers et s'est déroulé en deux phases : 

• Phase 1 – Démonstrateur (2022-2023) => construction de la première unité FLORES 2 pour démontrer la bonne intégration entre le réseau GRDF et le stockage, en visant un fonctionnement autonome sur l'indicateur « pression du réseau ». 

• Phase 2 – 5 unités pilotes (2023-2024) => construction de 5 unités pilotes sur des mailles biométhanes subissant de fortes saturations, afin d'étendre les cas d'usage (taille, emplacement, pression de réseau, fournisseurs, etc.) et répondre ainsi à un triple objectif : 
  • Développer et standardiser l'algorithme de régulation, 
  • Optimiser technico/économiquement la solution, 
  • Initier la conduite du changement chez GRDF afin d'intégrer pleinement les unités FLORES 2 aux outils et processus d'exploitation / maintenance. 

Ces expérimentations, très concluantes, permettent à GRDF d'industrialiser la solution FLORES 2. Au-delà du démonstrateur et des 5 unités pilotes en service depuis l'été 2023, 2 unités sont à venir pour l'été 2024. 

Les unités FLORES 2 fonctionnent autonomie complète suivant l'état de saturation du réseau. En deux étés de fonctionnement, elles ont permis de sauver près de 3 GWhs PCS de biométhane. Elles apportent de la tranquillité pour les équipes d'exploitation de GRDF, comme pour les 15 producteurs biométhane situés sur les mailles concernées. 

Dans quel cas une FLORES 2 est-elle installée ? 

Le cas d'usage type de FLORES 2 est de répondre temporairement à un besoin de sécurisation de la capacité d'injection d'une maille biométhane, en attendant l'arrivée de renforcement plus pérenne (rebours et/ou maillage). Une unité FLORES 2 est modulaire, mobile et donc vouée à être déplacée et servir dans plusieurs zones. 

FLORES 2 répond à des situations critiques sur des mailles biométhane où la capacité d'injection est subitement réduite (arrêt d'un gros consommateur, températures exceptionnelles). Elle permet aujourd'hui de disposer d'un moyen de réaction face à l'incertitude des équilibres production / consommation, et reste ainsi déployée à titre exceptionnelle : GRDF évalue le besoin en fonction de la criticité des saturations d'une zone et de la capacité de FLORES 2 à les résoudre (configuration du réseau, profil de saturation court (type nuit et week-end)).