Infrastructures hydrogène et électricité : publication d'une étude menée par GRTgaz et RTE sur les besoins et la planification conjointe

Le développement de l’hydrogène produit par électrolyse soulève des interrogations sur les besoins d’infrastructures de transport et de stockage d’hydrogène et leur bonne planification avec les infrastructures de transport d’électricité.

Pour éclairer ces débats, RTE et GRTgaz ont mené une étude conjointe pour évaluer les enjeux liés au développement des infrastructures de stockage et de transport d’hydrogène et les leviers d’optimisation vis-à-vis du système électrique. 

Elle compare les coûts et les bénéfices de différentes configurations contrastées de développement d’infrastructures structurantes d’hydrogène (réseau de grand transport d’hydrogène, stockages massifs). Ceci permet d’identifier des tendances sur l’intérêt de telles infrastructures, ainsi que les leviers d’optimisation conjointe de ces infrastructures hydrogène avec les infrastructures du système électrique, notamment concernant la localisation des électrolyseurs.

Cette étude repose sur des modélisations cohérentes des systèmes électrique, méthane et hydrogène, afin de représenter précisément les interactions entre ces différents vecteurs. Les analyses portent sur les besoins d’infrastructures « inter-régionales » (réseau de grand transport d’électricité et réseau principal de gaz).

La définition du cadrage et des hypothèses s’est appuyée sur une concertation avec les acteurs concernés, prenant comme référence le cadre des orientations publiques.

Les analyses menées, croisant les enjeux des systèmes électriques et gaziers, montrent que le principal intérêt des infrastructures dédiées de transport d’hydrogène est de connecter les bassins hydrogène avec des stockages salins, de manière à permettre aux électrolyseurs d’offrir leur flexibilité au système électrique. Dans le scénario central de l’étude, le bénéfice net pour l’ensemble du système énergétique lié à cette infrastructure est évalué à 1,5Mds€/an.

Consulter le document : Etude RTe-GRTgaz

Contact : Etude-RTE-GRTgaz@grtgaz.com

RICE assiste GRDF dans le cadre d’un chantier de rénovation de conduite de gaz par tubage rue de Varenne, devant l’Hôtel Matignon !

La pose de protection thermique, intégrée à la conduite, fut introduite dans l’ancienne canalisation sur une longueur de 60m !

En milieu urbain, se pose de plus en plus la difficulté de la rénovation de canalisations métalliques anciennes par tubage de canalisations PE, à proximité de réseaux de chauffage urbains. Cette technique de pose, de plus en plus généralisée, est difficile à réaliser sans fouille et sans découper au préalable une partie importante de la canalisation métallique hôte avec la protection thermique actuellement disponible.

Face à cette problématique, et afin de compléter la solution de protection thermique existante, une étude a été lancée par RICE en 2019, à la demande de GRDF-DTI.

Cette étude a conduit RICE, avec l’aide d’un fabricant français, à identifier, puis tester et valider l’utilisation d’une nouvelle solution de protection thermique, via des modélisations numériques, puis des essais en laboratoire. Les modélisations, comme les essais, ont démontré que les performances en termes d’isolation thermique sont au moins égales à celles du matériau existant, pour une épaisseur sept fois moins importante. Cette épaisseur moindre (2 couches de 5 mm au lieu de 70 mm) autorise à tuber la canalisation PE directement équipée de la protection thermique. Après ces essais en laboratoire, RICE a assisté GRDF pour la réalisation d’un premier chantier rue Émile Dubois, Paris 14e en juillet 2022. Ce premier chantier était un challenge en soi : 180 mètres à tuber en 2 phases (105 et 75 m), et une géométrie complexe à gérer avec une double baïonnette. La canalisation PE, recouverte de la nouvelle protection plus fine, a été insérée

dans la conduite hôte via une fouille d’introduction en amont et tirée jusqu’à la fouille de sortie, comme réalisé classiquement dans une opération de tubage.

À la suite de ce premier chantier complexe techniquement, et réalisé avec succès, est venu le chantier rue de Varenne, devant l’Hôtel Matignon : 60 mètres de canalisations devaient être tubées, avec trois branchements à reprendre, et il n’était pas autorisé d’ouvrir une fouille devant le Ministère. Ce second chantier a aussi été mené avec succès sur une durée totale de sept heures, dont seulement trois dédiées à l’opération de tubage.

Grâce aux essais en laboratoire et à ces 2 premiers chantiers, RICE a relevé 3 défis importants :

  1. Identifier et valider théoriquement un matériau aussi efficace thermiquement que mécaniquement que le matériau existant, mais plus fin
  2. Valider le matériau en laboratoire sur ses propriétés thermiques et mécaniques
  3. Former rapidement le personnel sur le tubage avec ce nouveau matériau, directement via un chantier de développement contrôlé, sans passer par une phase expérimentale.

Par sa compétence scientifique et technique, et sa connaissance du terrain, RICE peut ainsi relever des défis rencontrés par les distributeurs de fluides dans le cadre de la pose ou du renouvellement de réseaux.

Essais de tenue mécanique sur canalisations métalliques : Immersion dans le hall d'essais mécaniques de RICE

L’utilisation de canalisations métalliques dans les infrastructures de transport de fluides a une longue histoire. La maîtrise des différents phénomènes susceptibles d’attenter à leur intégrité n’en reste pas moins une affaire de spécialistes. Défauts structurels, impact des différents types de sollicitation, corrosion, l’enjeu est de maintenir à un très haut niveau la sécurité et l’intégrité des installations, tout en optimisant les coûts d’opération. 

 

Au sein du laboratoire INCA (Intégrité des Canalisations Métalliques) de RICE, nos collaborateurs réalisent au quotidien des études en lien avec l’intégrité des canalisations métalliques pour des clients internes et externes. Le site de RICE basé à Villeneuve la Garenne, bénéficie d’un Hall d’Essais Mécaniques, dimensionné pour réaliser des essais d’éclatement.

Ces essais, permettent de caractériser les phénomènes mécaniques sur des canalisations de taille réelle, représentatives du réseau de chaque client, dans le but :

Pour ce faire, le site de RICE dispose des équipements suivants :

Le dimensionnement des équipements de RICE permet de répondre aux besoins spécifiques de chaque client et de délivrer des résultats concrets en identifiant les bonnes conditions d’opération pour un fonctionnement optimal du réseau et définir en amont les plans d’inspection et de maintenance.

 

 

Les experts de RICE vous accompagnent à travers différentes prestations à destination des acteurs publics et privés :

 

Retrouvez nos offres de services 

L’inspection par ondes guidées : une technique pour les canalisations non accessibles

Le vieillissement du réseau GRTgaz implique des demandes d’inspections de plus en plus nombreuses et les cas particuliers sont légion. En effet, ces cas particuliers constituent une partie majeure des problématiques d’inspection remontées par la Direction des Opérations de GRTgaz à la Direction Technique et au RICE. Une équipe multi-directions travaille sur le projet baptisé « IPOG » (Inspection Par Ondes Guidées) depuis plus de deux ans et notamment sur le développement de la technique par ondes guidée pour inspecter les canalisations non accessibles, constituant la majorité des cas particuliers remontés. Le projet a été lauréat du challenge innovation de GRTgaz 2021.Une technique adaptée aux ouvrages situés dans des voiles bétons|Une mise en œuvre facilitée|Des cas d’usage identifiés et testés par maquettesLes techniques d’inspection par piston instrumenté ou par mesures électriques de surface sont souvent peu adaptées à l’inspection des ouvrages non accessibles, comme par exemple, ceux situés dans des voiles bétons.  Actuellement, seule la destruction des voiles béton permet d’y accéder pour appliquer les techniques conventionnelles de contrôle. Cela représente une opération onéreuse, comportant un certain nombre de risques et qui se clôt par la reconstruction du massif béton. Des essais réalisés sur une station de compression avec la technique IPOG ont permis d’éviter la destruction du voile béton, avec un coût de revient 22 fois moins élevé, et avec une rapidité d’intervention de l’ordre de 100 fois plus importante que la méthode conventionnelle par destruction du massif. Pour une station pouvant comporter environ 100 voiles bétons, l’économie liée à l’utilisation de la technique « IPOG » est stratégique.|La technique IPOG fait partie des techniques reconnues par le guide GESIP (Groupe d’Étude de Sécurité et des Industries Pétrolières) et permet d’inspecter jusqu’à 80 mètres de canalisation en un tir. La distance inspectée dépend principalement de la nature du revêtement et de la configuration de l’ouvrage (présence de coudes, tés, …).

Cette technique s’appuie sur la propagation des ondes ultrasonores guidées par l’épaisseur le long de la canalisation, permettant ainsi de détecter à distance toute variation d’épaisseur, dont les pertes de métal (cf schéma ci-dessous).

Figure 1 : Comparaison des distances d’inspection par ondes guidées et par ultrasons classiques

La mise en place est aisée puisqu’il suffit d’installer une couronne de capteurs autour de la canalisation et de la connecter au module qui émet les ondes et enregistre la réflexion du signal.

Figure 2 : matériel utilisé pour les ondes guidées

|Des tests sont menés pour valider la technique sur plusieurs  configurations. Une maquette simulant un passage sous fourreau a été créée avec un certain nombre de pertes de métal de différentes dimensions. Une inspection par ondes guidées a ensuite été réalisée et la comparaison des résultats obtenus avec les caractéristiques réelles des défauts usinés montre une bonne corrélation, ce qui valide la technique pour ces cas d’usage.

Une seconde maquette avec défauts usinés et simulant une entrée / sortie de sol avec le type de revêtement associé a également été testée au RICE. Les résultats sont là aussi probants notamment sur les défauts situés en interface air / sol, où le phénomène de corrosion est plus important.

Figure 3 : Maquettes fourreau (à gauche) et entrée / sortie de sol (à droite)

Par absence de solutions alternatives, divers essais terrain ont également été menés et ont permis de valider la mise en œuvre de la technique sur plusieurs configurations : voiles bétons, traversées fourreau, traversées aériennes, pieux de supportages.

La suite du projet consiste à continuer de renforcer le REX en éprouvant la technique sur davantage de cas d’usages réels sur le réseau, ce qui permettra alors de réaliser un logigramme avec les limites de la technique par cas d’usage. L’objectif à terme est d’intégrer les ondes guidées dans le panel d’outils d’inspection disponibles à GRTgaz et ainsi proposer une technique validée pour les cas d’usage identifiés.

Visite des laboratoires RICE à 360°: laboratoires Intégrité des Canalisations non métalliques (3/4)

Troisième épisode de notre visite virtuelle en immersion dans les installations R&D de RICE à Villeneuve la Garenne : découvrez les laboratoires Intégrité des canalisation non métalliques

Cette visite guidée en 2'08'' est assurée par :
Au laboratoire Analyse physico-chimique des polymères : Carine Lacroix, coordinatrice de programme
Au laboratoire Vieillissement des polymères : Romuald Bouaffre, technicien de recherche au lab Intégrité des Canalisations

Nous vous conseillons de passer en plein écran, pour plus de confort.  Et n'oubliez pas d'utiliser votre souris pour visualiser l'ensemble de nos installations !

Visite des laboratoires RICE à 360°: laboratoires Intégrité des Canalisations Métalliques (2/4)

Deuxième épisode de notre visite virtuelle en immersion dans les installations R&D de RICE à Villeneuve la Garenne : découvrez une partie des laboratoires dédiés à l'intégrité des canalisations métalliques

Cette visite guidée en 1'56'' est assurée par :
Au laboratoire corrosion: Ahmed Fahkry, ingénieur de recherche au lab Intégrité des Canalisations.
Au hall d'essais mécaniques : Hayat Abdesselam, ingénieur de recherche et Khalid Agrour, technicien de recherche au lab Intégrité des Canalisations

Nous vous conseillons de passer en plein écran, pour plus de confort.  Et n'oubliez pas d'utiliser votre souris pour visualiser l'ensemble de nos installations !

https://www.youtube.com/watch?v=J-pnfMfNanU

Journées Hydrogène : l'impact des mélanges GN/H2 en industrie

Les Journées Hydrogène dans les territoires 2021 organisées par France Hydrogène, la Communauté Urbaine de Dunkerque Grand Littoral et la Région Hauts-de-France réunissent les différents acteurs de l'hydrogène pour se rencontrer et échanger autour du déploiement de l'H2 en France. Elle se sont déroulées en septembre et RICE y participait : retour sur l'intervention de Lorella Palluotto.

GRTgaz et RICE étaient présents durant ces journées, Lorella Palluotto, ingénieur R&D chez RICE est notamment intervenue sur le thème : " Les mélanges hydrogène et gaz naturel en industrie : quels impacts ?
"Cela fait plusieurs années que l’hydrogène, pur ou mélangé avec du gaz naturel, est au cœur des activités de RICE. L’étude des mélanges hydrogène/gaz naturel est devenue incontournable, avec un nombre croissant de projets d’injection d’hydrogène et de méthane de synthèse dans le réseau de gaz. Dans cette présentation, je dresse le bilan des travaux de RICE et de GRTgaz autour des impacts de ces mélanges sur les applications industrielles. L’implication de RICE dans de nombreux projets, en France, en Europe et dans le monde, nous donne des premiers résultats de l’acceptabilité de ces mélanges par les clients industriels. Une étape franchie vers l’intégration des nouveaux gaz dans notre réseau de transport. " - Lorella Palluotto
Vous pouvez retrouver la présentation de Lorella Palluotto sur les mélanges GN/H2 : disponible en téléchargement ici  

Le nouveau défi technologique des réseaux enterrés : TransparenSee, l’application de réalité augmentée

L’apport des nouvelles technologies de visualisation en réalité augmentée est un des piliers de la stratégie de réduction des dommages aux ouvrages : demain, il sera possible sur le chantier de visualiser en réalité augmentée et en temps réel les canalisations enterrées à partir d’un smartphone ou d’une tablette, avec une précision subcentimétrique. Ces données seraient issues du système d’information géographique (SIG) des différents opérateurs de réseaux, et des détecteurs permettant de localiser les canalisations. C’est la combinaison de l’ensemble de ces briques technologiques sur lesquelles RICE travaille avec ses partenaires qui permettra d’atteindre cet objectif ambitieux.

L’application TransparenSee |Une utilisation simplifiée pour l’opérateur|Des perspectives prometteuses pour la prévention des dégâts aux ouvrages|Et bientôt I-ClouTransparenSee est une application de réalité augmentée permettant de détecter et visualiser de manière réaliste et avec grande précision les réseaux enterrés. Expérimentée chez RICE dans l’aire d’essais de détection des réseaux du site de Villeneuve la Garenne, elle a été conçue en partenariat avec des étudiants des Arts et Métiers d’Angers et le laboratoire AMVALOR. L’application tire parti des technologies les plus avancées de visualisation et de relocalisation, en fusionnant les données de SLAM (simultaneous localization and mapping : cartographie et localisation simultanées), celles du LIDAR et du GNSS. Grâce au scan en trois dimensions de la zone de détection, les équipes de développement ont localisé les canalisations enterrées et généré un double numérique. Tout l’intérêt du système repose sur le rendu visuel de ces canalisations à l’intérieur de l’application. Cet outil est particulièrement utile pour les entreprises de travaux publics afin de localiser, au centimètre près, les multiples réseaux enterrés et ainsi d’assurer la sécurité des opérations de terrassement et éviter les dommages aux ouvrages.|L’utilisateur a la possibilité de visualiser les canalisations et obtenir des informations sur leur matériau constitutif ou les fluides qu’ils transportent. L’application fonctionne par défaut avec une configuration enregistrée sur l’appareil. En cas de changement de la topologie du site, il est possible de créer une nouvelle configuration de relocalisation qui permettra de garantir la continuité de l’expérience.|Pour le moment le fonctionnement de TransparenSee nécessite le téléchargement des données de positionnement fournies par les opérateurs pour leurs ouvrages. Encore au stade de développement, une application à grande échelle sera rendue possible par : |Par ailleurs, Transparensee constitue une première brique technologique dans un projet plus vaste dénommé I-Clou. Certaines zones géographiques en ville n'ont en effet pas accès au GPS du fait de la présence des immeubles qui masquent l’accès aux satellites. Le projet I-Clou doit permettre à terme, grâce à des balises constituées de clous communicants, la géolocalisation dans un canyon urbain. Il pourrait donc s’interfacer avantageusement à un système de visualisation de haute précision tel que TransparenSee.||||||La réalité augmentée, un atout pour la visualisation|||Les canalisations sont des éléments enterrés, de grande longueur. C’est un défi pour la réalité augmentée de les représenter, car il faut pouvoir gérer l’effet de perspective et donc être capable de connaître la topologie réelle du terrain pour la prendre en compte dans l’affichage. C’est ici que le Lidar, sorte de scanner 3D intégré à la tablette, intervient. En effet, il permet de calculer la distance d’un point de l’espace par l’émission et la réception d’une onde lumineuse. Cette information de profondeur permet à l’application de cartographier l’environnement autour de l’ouvrage en 3 dimensions. Enfin, des algorithmes de rendu ont été développés afin de permettre l’occultation visuelle des murs ou objets filmés par la tablette. L’application permet également une visualisation 2D des canalisations, ce qui simplifie le marquage des zones sur un chantier, processus long (récupération des données, cartographiques des réseaux, investigations complémentaires sur le terrain, analyse d’écarts, compte-rendu…) et source de nuisances pour le voisinage.|||https://researchbyrice.com/wp-content/uploads/2021/07/Transparensee-2.jpg|||Visualisation de jumeaux numériques de canalisations enterrées à l'aide de l'application TransparenSee|||

Le DPBE : un petit clapet « made in RICE » pour sécuriser les branchements

Le DPBE - pour Dispositif de Protection des Branchements Existants – est un petit outil qui permet de sécuriser les branchements sur les réseaux de distribution. C’est une sorte de clapet anti-retour en cas d’incident, comme, par exemple, l’arrachement du branchement par une pelleteuse. Il permet de fermer automatiquement l’arrivée de gaz, et donc d’éviter les rejets et de pouvoir intervenir en toute sécurité. Inutile d’effectuer des fouilles ou d’interrompre le réseau, le DPBE peut être inséré directement à partir du coffret client. Positionné dans un cartouche, il va être poussé dans le réseau en gaz, et être opérationnel en moins d’une demie heure. 

|Un dispositif à vocation universelle, la promesse d'un succès commercial international.Le principe de clapet d’obturation ne fait pas du DPBE une innovation, puisque ce système existait déjà. En revanche, là où cette solution innove, c’est dans la façon dont il a été packagé pour pouvoir être inséré directement sur les branchements existants. Le DPBE est l'exemple concret d’une solution, issue de la recherche, qualifiée, développée et industrialisée en quelques années. GRDF pose plus de  10 000 unités par an sur son réseau.|Le DPBE peut intéresser tous les distributeurs et connaît un beau succès à l’international. Des développements sont actuellement en cours sur le réseau turc, des expérimentations  ont lieu sur le réseau roumain et nous avons également gagné un appel d’offre en Irlande. Aujourd’hui, nous nous préparons à aller proposer cette solution aux distributeurs nord-américains, ce qui implique, non seulement, une mission de commercialisation, mais également une adaptation du produit. En effet, ce dernier, développé pour le système métrique utilisé en Europe, doit être adapté aux mesures « impériales » - mesures en pouces - d’usage en Amérique du Nord.

Le DPBE, entièrement développé par nos soins, a bénéficié de sept dépôts de brevets différents pour garantir la pleine propriété de ce dispositif qui est, aujourd’hui, l’une des deux seules solutions de ce type disponibles sur le marché mondial. Ces brevets protègent à la fois le dispositif, mais également la façon de l’insérer ou de le tester.

Nous poursuivons nos efforts de développement pour le faire évoluer. Des recherches sont conduites pour aboutir à des adaptations géométriques, afin que le DPBE puisse convenir à de nouvelles tailles de réseau, et des études envisagent d’autres utilisations possibles, dans d’autres conditions de pression ou de débits. Objectif : remporter de nouveaux appels d’offres en Europe comme outre-Atlantique.

L’un des nombreux avantages du DPBE est qu’il est totalement indépendant du type de gaz véhiculé. Donc, sur un réseau de distribution, le DPBE fonctionne quel que soit le pourcentage d’hydrogène, quel que soit l’origine du gaz, qu’il soit naturel, de synthèse ou biométhane. Un atout sérieux dans le contexte de la transition énergétique.||||||