| L’hydrogène vert au secours des renouvelables

Le problème majeur des énergies issues de l’éolien ou du photovoltaïque est celui de l’intermittence. Quand il n’y a plus de vent ni de soleil, la production d’électricité s’arrête, et quand il y en a trop, on a des difficultés à écouler le surplus d’énergie dans le réseau si la demande est faible (1).

Comment stocker l’énergie et la délivrer ensuite suivant la demande ? L’hydrogène vecteur d’énergie est une solution (2). Ce gaz léger (3) a un pouvoir énergétique massique trois fois plus élevé que l’essence, et sa combustion dans un moteur ou une turbine ne génère que de la vapeur d’eau (4). Par ailleurs, la technologie des piles à combustible est devenue robuste et des automobiles ou d’autres moyens de transports disposent maintenant de piles à hydrogène commercialisées (5). Il est alors tentant d’utiliser ce gaz comme élément de stockage pouvant à la demande fournir de l’électricité. Malheureusement, l’hydrogène est fourni majoritairement par un procédé peu coûteux le « steam reforming » à partir du méthane du gaz naturel, procédé qui génère 10 kg de CO₂ par kg d’H₂ produit ! Le stockage d’un gaz si léger en vue de sa valorisation énergétique n’est pas facile : sous pression à 700 bars, 1 m³ contient 42 kg de H₂, alors que sous forme liquide 1 m³ contient 70 kg (sans compter l’énergie dépensée pour le comprimer ou le liquéfier). Depuis 2008 des chercheurs du CNRS de Grenoble et une société française McPhy Energy savent stocker l’hydrogène à l’état solide dans des galettes d’hydrure de magnésium MgH₂ (6) telles que 1 m^₃ d’hydrure de magnésium contiennent 106 kg de H₂. L’idée des chercheurs et de cette société maintenant internationale est de développer des installations qui utilisent le surplus d’électricité issue du vent ou du soleil pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau (7), le stocker sur MgH₂ à 10 bars, le déstocker à 2 bars et l’utiliser ensuite dans une turbine ou une pile à hydrogène pour produire de l’électricité lors des nuits sans vent et sans lune. Astucieux, non ?

Ils ont fait mieux, McPhy associé à deux sociétés américaines IVYS Energy Solutions et PDC Machines ont développé un intégrateur d’équipements d’hydrogène dévoilé en mars au salon BePOSITIVE à Lyon : la station hydrogène SimpleFuel™. Cet équipement intègre la production par électrolyse, le stockage sous hydrure, la compression et la distribution d’hydrogène pour délivrer 5 à 10 kg d’hydrogène à 700 bars par jour pour les flottes d’automobiles ou de chariots élévateurs (8). Cet équipement a reçu un prix de la DOE et l’agrément réglementaire aux États-Unis. MacPhy a également remporté trois contrats dans la province du Hebei en Chine, à Wyhlen en Allemagne avec l’exploitant allemand Energiedienst et en France à Fos-sur-Mer sur le projet Jupiter 1000 de GRTgaz. Il s’agit là de réalisations « power-to-gas » où l’hydrogène vert stocké est renvoyé dans les circuits normaux de distribution de gaz.

En cette période de morosité où l’on parle peu d’industrie et d’innovation il est réconfortant de voir une solution innovante de stockage et de distribution de « l’hydrogène vert » résolvant partiellement le problème de l’intermittence de la production d’énergie, grâce à une entreprise française dont le savoir-faire est reconnu à l’international.

Jean-Claude Bernier
Avril 2017

Quelques ressources pour en savoir plus :
(1) La complexité du réseau et l’électricité verte
(2) L’hydrogène, un vecteur énergétique inépuisable. Le stockage de l’hydrogène
(3) H2 (produit du jour de la SCF)
(4) Et revoilà l’hydrogène
(5) Fonctionnement de la pile à hydrogène
(6) L’hydrogène qui valorise les énergies renouvelables (vidéo, 7:36)
(7) Production d’hydrogène par électrolyse de l’eau sur membrane acide
(8) L’hydrogène bientôt dans vos automobiles