Une usine danoise de conversion de l’énergie en hydrogène résout le problème de l’intermittence des énergies renouvelables
La nature intermittente des énergies solaire et éolienne implique qu’il y aura toujours des moments où ces sources pourront produire plus d’énergie que nécessaire aux consommateurs. Pour éviter le gaspillage de cette capacité excédentaire, la conversion d’électricité en gaz semble être la solution idéale. L’énergie renouvelable est convertie en hydrogène avant d’être utilisée comme telle ou d’être transformée en gaz de synthèse, en méthanol ou en ammoniac. La première solution est appelée Power2Hydrogen ou PtH2. Elle utilise directement l’hydrogène et est considérée comme la solution de production d’hydrogène la plus durable actuellement disponible. «Si l’énergie provient de sources renouvelables comme les éoliennes, l’hydrogène peut être considéré comme vert – par opposition à l’hydrogène produit à partir de combustibles fossiles. La conversion en hydrogène permet de stocker de l’énergie renouvelable et de la restituer dans des secteurs comme l’industrie et la mobilité», explique Diederick Luijten, vice-président de l’énergie hydrogène pour l’Europe du Nord chez Air Liquide et gestionnaire de projet HyBalance. La technologie est connue depuis un certain temps, mais elle doit encore être démontrée sur l’ensemble de la chaîne de valorisation, à l’échelle industrielle et avec une utilisation finale multisectorielle – ce qui est considéré comme une condition essentielle pour que l’investissement soit rentable. Cette démonstration était l’un des principaux objectifs de HyBalance. Le consortium de six personnes a entrepris de construire une usine de démonstration de PtH2 au Danemark. L’usine a été inaugurée en septembre 2018 à Hobro, un site choisi pour sa proximité avec des éoliennes, le réseau électrique à haute tension, des réseaux de gaz et les installations de stockage de gaz. Cette usine de 1,2 MW est l’une des plus grandes usine à hydrogène d’Europe, basée sur l’électrolyse.
Démonstration de l’électrolyse à MEP
Contrairement à la plupart des usines à hydrogène utilisant l’électrolyse alcaline – au cours de laquelle l’eau se scinde en hydrogène et en oxygène lorsque l’électricité est introduite par deux électrodes – la centrale de Hobro utilise l’électrolyse à membrane échangeuse de protons (MEP). Elle fonctionne comme une pile à combustible à MEP avec un processus inversé, de sorte que le produit final est de l’hydrogène et non de l’électricité. «Le projet vise à valider la technologie d’électrolyse à MEP et sa capacité à équilibrer le réseau de manière flexible et dynamique. Cela implique une grande disponibilité et un court temps de montée en puissance et d’arrêt du réseau. HyBalance est l’une des premières installations PtH2 en Europe à fournir des services d’équilibrage du réseau», fait remarquer Diederik Luijten. En bref, une installation d’électrolyse à MEP peut être rapidement adaptée à la quantité variable d’électricité disponible sur le marché, ce qui est essentiel pour convertir et stocker l’électricité excédentaire des moteurs éoliens. Depuis qu’elle est opérationnelle, l’installation fournit de l’hydrogène à des consommateurs industriels et à des stations de ravitaillement au moyen de pipelines et de semi-remorques. «L’usine d’électrolyse à MEP a subi une série de tests de performance et est capable de produire 180 tonnes d’hydrogène de haute qualité (≥ 99,998 %) par an. Le système est actuellement conforme aux objectifs de l’entreprise commune Fuel Cells and Hydrogen (FCH JU) de la Commission européenne et produit de l’hydrogène avec une consommation d’énergie comprise entre 55 et 58 kWh/kg à charge nominale», explique Diederik Luijten. Dans l’ensemble, le projet a démontré avec succès la capacité du PtH2 à contribuer à la décarbonisation de notre économie. À la fin de l’année 2019, HyBalance avait livré plus de 76 tonnes d’hydrogène vert, rempli plus de 150 semi-remorques et accumulé 13 300 heures de service. Diederik Luijten est convaincu que l’usine contribuera à accélérer le déploiement des installations de PtH2 dans toute l’Europe. L’équipe continuera à évaluer régulièrement les performances de ses piles à combustible, tandis que des tests d’équilibrage supplémentaires seront effectués pour évaluer les gains potentiels d’ici la fin du projet en septembre 2020.
Mots‑clés
HyBalance, power-to-hydrogen, électrolyse, Danemark, renouvelable, gaz de synthèse, méthanol, ammoniac, hydrogène