Objectif décarbonation en Pologne grâce au gaz de mine

La capture du gaz de mine qui se dégage des mines de charbon en activité ou après leur fermeture présente plusieurs avantages. Explications.

La capture du gaz de mine qui se dégage des mines de charbon en activité ou après leur fermeture présente plusieurs avantages : maîtriser les risques d’explosions accidentelles dues à des relâchements de méthane et réduire l’empreinte carbone des bassins houillers. Sa valorisation permet aussi de bénéficier d’une ressource locale, propre et compétitive d’énergie primaire. C’est ce que fait Dalkia en Pologne.

La houille (composée de 60 à 90 % de carbone), appelée couramment charbon, est une roche sédimentaire exploitée en tant que combustible. Elle constitue aujourd’hui encore l’une des principales sources d’énergie des pays industrialisés. Formée à partir de la dégradation partielle de la matière organique des végétaux, elle contient, naturellement et en quantité variable selon les gisements, du gaz de mine.

Le gaz de mine contenu dans le minerai de charbon s’échappe passivement des mines, qu’elles soient ou non en activité. Il peut être dangereux pour les mineurs comme pour les populations (le célèbre « coup de grisou »). Il est également nocif pour l’environnement puisque principalement composé de méthane, un gaz à effet de serre d’une durée de vie atmosphérique d’environ douze ans, au potentiel de réchauffement égal à vingt-trois fois celui du CO2. Pour des raisons de sécurité mais aussi désormais pour être valorisé, ce gaz est drainé et pompé ou ventilé jusqu’à la surface, sans faire de forage dédié. Il est appelé CMM (coal mine methane) dans les mines en activité, et AMM (abandoned mine methane) dans celles déjà fermées.

Valoriser des énergies locales 

En France, le gaz de mine est exploité par l’entreprise Gazonor, dans l’ancien bassin minier du Nord-Pas-de-Calais. Il s’agit du seul gaz non conventionnel actuellement en production, selon l’IFP Énergies nouvelles, organisme public de recherche. En Pologne – où Dalkia intervient à travers sa filiale DK Energy Polska –, les activités de récupération et de valorisation concernent également le gaz de mine.

En 2015, Dalkia a racheté ZEC SA, société spécialisée dans la production et la distribution de chaleur dans la région minière de Katowice en Haute-Silésie, qui exploitait environ 16 MWe et 16 MWt de capacité de production en cogénération (production simultanée de chaleur et d’électricité), alimentée en gaz de mine. Le projet de Dalkia repose sur l’extension des réseaux de distribution de chaleur existants (123 km aujourd’hui) et sur le développement de la valorisation énergétique du gaz de mine. Un projet qui participe à la réduction de l’empreinte carbone de la région, en valorisant les ressources de gaz locales et en abaissant progressivement la part de logements utilisant le chauffage individuel au charbon. Celui-ci est à l’origine d’une grande partie des émissions dites « basses », polluant l’air de Katowice.

Une agglomération en pleine mutation

« Nous travaillons ici sur une conurbation d’environ 2,5 millions d’habitants bénéficiant d’un essor économique important. Ces villes de tradition minière sont aujourd’hui en pleine transformation postindustrielle. à partir de terrains abandonnés et en friche, d’industries lourdes encore partiellement exploitées, des activités modernes se développent rapidement : mécanique de précision, automobile, data et call centers… Des quartiers entiers sont en cours de requalification et font face à un problème de pollution basse dû aux poêles à charbon individuels, détaille Adam Palacz, directeur du développement de Dalkia en Pologne. Le succès économique de la Pologne aidant, l’opinion publique est de plus en plus sensible à la qualité de l’air. Nous connectons donc ces quartiers à nos réseaux de chaleur et répondons ainsi à l’aspiration croissante en matière de santé et de qualité de vie. »

Dalkia possède onze sites répartis sur quatre villes de la conurbation, alimentant des réseaux locaux de chauffage urbain. Sur cinq de ces sites, on trouve encore des mines actives. Pour le reste, il s’agit de mines fermées. « En Pologne, le potentiel d’utilisation du gaz de mine pourrait a minima être doublé, souligne Adam Palacz. Mais nous faisons face au problème de l’intermittence, avec des pics et des creux de production dépendant de l’activité d’extraction et des veines de charbon exploitées. C’est à nous de trouver des solutions pour maximiser les quantités de gaz de mine transformées en chaleur et en électricité. Aujourd’hui, seuls deux tiers du gaz de mine déjà drainé dans les mines polonaises sont transformés en énergie. Le tiers restant suffirait à répondre à un tiers des besoins de la ville de Katowice. » Sur les quatre sites où une cogénération a été installée pour produire de l’électricité, le gaz de mine est utilisé en « base », en substitution des chaudières à charbon qui couvrent alors les pointes de consommation. Le premier challenge est donc d’utiliser le gaz intermittent excédentaire afin de le substituer le plus possible à l’énergie carbonée.

Accompagner les industriels et alléger le poids de la fermeture des mines

Second challenge, « augmenter les capacités de nos cogénérations, là où nous avons un excédent stable de gaz de mine, explique Adam Palacz. Je pense notamment à deux sites miniers qui sont encore très actifs en extraction de charbon, pour lesquels nous développons des projets de cogénération supplémentaires. Autre piste pour certains sites sur lesquels la cogénération supplémentaire est impossible, faute de demande de chaleur suffisante en été : la trigénération avec la production et la vente de froid, sous forme d’eau glacée (glycolée) fabriquée à partir d’un groupe froid alimenté par du gaz de mine. Cela, afin de répondre aux besoins grandissants des sociétés minières qui développent la climatisation en sous-sol dans les mines pour améliorer les conditions de travail des mineurs ».

Le secteur industriel en Pologne est encore en pleine restructuration. Celle de l’industrie minière a eu et aura un coût financier, mais aussi social. « Plus de 1,5 million de Polonais seront dépendants directement ou indirectement de l’activité de l’industrie charbonnière, rappelle Adam Palacz. Le sujet est donc sensible et notre rôle est d’accompagner ce processus de transformation complexe. »

Pour des raisons juridiques, l’utilisation complémentaire de gaz de mine provenant des mines dont l’exploitation était arrêtée n’était pas possible jusqu’à récemment. Cet obstacle réglementaire levé, Dalkia travaille désormais à la valorisation de l’AMM, ce qui compenserait les impacts de la fermeture de mines encore en exploitation, tout en réduisant le bilan carbone de la production de ZEC d’environ 260 000 tonnes équivalent CO2 par an. « Nous sommes ici au coeur du métier de Dalkia, résume Adam Palacz. Nous voici partenaires d’un territoire en pleine mutation, d’industries et de collectivités, à qui nous donnons les moyens de développer des processus plus performants pour décarboner leur mix énergétique, améliorer la qualité de l’air tout en valorisant les ressources locales. »

Retrouvez le dossier complet dans Energies le Mag n° 6

A retenir

Gaz de houille
Gaz de houille = gaz de mine et gaz de couche, le gaz de mine étant le seul exploité.

Méthane
Le méthane, gaz à effet de serre contenu dans le gaz de mine, a une durée de vie atmosphérique d’environ 12 ans et un potentiel de réchauffement égal à 23 fois celui du CO2.

Valorisation énergétique
La valorisation énergétique du gaz de mine en Pologne représente à ce jour pour Dalkia près de 600 000 tonnes de CO2 évitées par an.

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