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L’hydrogène «vert» promet une intégration plus poussée des énergies renouvelables avec des réseaux plus stables

L’électrolyse, qui consiste à utiliser l’électricité pour fractionner l’eau, est le moyen le plus durable d’obtenir de l’hydrogène, un carburant propre et renouvelable. Des chercheurs financés par l’UE ont mis au point une technologie d’électrolyse compétitive en termes de coûts et capable d’offrir des services auxiliaires au réseau électrique, permettant ainsi à l’hydrogène de jouer un rôle significatif dans la transition vers les énergies propres.

Technologies industrielles
Énergie

Normalement, l’hydrogène est obtenu par un procédé appelé reformage à la vapeur. Bien qu’il soit rentable, l’hydrogène produit par le biais de ce procédé n’est pas propre puisqu’il utilise du gaz naturel et génère du dioxyde de carbone ainsi que d’autres contaminants. Une façon non polluante de produire de l’hydrogène est l’électrolyse, qui sépare les principaux constituants de l’eau: l’hydrogène et l’oxygène. Ce carburant renouvelable peut faire office de moyen de stockage potentiel pour l’énergie électrique, et être utilisé pour alimenter les véhicules ou reconverti en électricité.

Comment gérer les variations des énergies solaires et éoliennes?

Bien que l’éolien et le solaire se soient forgé une place parmi les technologies d’énergie renouvelable les plus prometteuses, leur incapacité à produire de l’énergie 24 heures sur 24 représente incontestablement un inconvénient majeur. L’emploi de l’hydrogène gazeux pur comme milieu intermédiaire est en train de devenir l’une des solutions les plus viables pour obtenir une production d’énergie constante, ce qui est indispensable au maintien de l’équilibre du réseau électrique. Il peut absorber l’électricité verte excédentaire par électrolyse de l’eau, la stocker aussi longtemps qu’il le faut puis la réinjecter dans le réseau. En utilisant l’eau et l’électricité verte produite par un ensemble de panneaux solaires ou d’éoliennes, un électrolyseur alcalin sépare les constituants des molécules d’eau, exerçant une sorte d’équilibre dynamique sur le réseau électrique en étant capable d’augmenter ou de diminuer sa consommation d’énergie.

Une alternative efficace et compétitive à l’économie à faibles émissions de carbone

Le projet ELYntegration, financé par l’UE, s’est penché sur les technologies requises pour surmonter les limites actuelles dans le secteur des grands systèmes de stockage d’énergie. Ensemble, les partenaires du projet, issus de différents pays européens, ont réussi à développer un électrolyseur alcalin IHT mono-pile robuste et flexible, capable de produire 4,5 tonnes d’hydrogène par jour. Ce type d’électrolyseur est caractérisé par le fait qu’il possède deux électrodes fonctionnant dans une solution électrolytique alcaline liquide d’hydroxyde de potassium ou d’hydroxyde de sodium. «Robuste, efficace et économique, l’électrolyseur nouvellement développé permet à l’ensemble de l’installation de fournir au réseau un service électrique de l’ordre du mégawatt», explique Vanesa Gil, coordinatrice du projet. Pendant la phase de conception, les partenaires du projet ont dû prendre de nombreux aspects différents en compte pour réussir à mettre en œuvre de la technologie. Ils ont notamment évalué le cadre réglementaire pour l’intégration de l’électrolyseur au réseau électrique, étudié les tarifs actuels de l’énergie et déterminé de nouveaux modèles d’affaires et cas d’utilisation où les électrolyseurs bénéficieraient de prix très bas de l’électricité. «Une autre considération importante s’est traduite par l’élaboration et la mise en œuvre d’un système de contrôle et de communication qui interagit avec le réseau et les technologies renouvelables de façon à pouvoir équilibrer l’offre et la demande», ajoute Vanesa Gil. Pendant la conception du système, d’une puissance de l’ordre du mégawatt, les partenaires du projet ont établi des modèles pour simuler le rendement des équipements auxiliaires dans des conditions très dynamiques et sous des charges variables. Ils ont également mis au point de nouveaux matériaux, électrodes et membranes, puis amélioré les procédures d’assemblage. Les membranes et les électrodes ont été choisies en se basant sur des essais progressifs à divers niveaux d’échelle. L’accent a été mis sur la réduction du phénomène de croisement de gaz à faible densité de courant et sur la diminution des surtensions à haute densité de courant. Par ailleurs, de nouvelles topologies de cellules ont été étudiées pour améliorer le rendement de l’électrolyse. Les technologies mises au point dans le cadre du projet ELYntegration ont pu être adaptées aux exigences du marché. «Les améliorations qui ont été apportées à la technologie de l’électrolyseur alcalin IHT et qui ont été démontrées procurent une flexibilité permettant de maintenir la stabilité des réseaux électriques. Il est ainsi plus aisé d’utiliser davantage d’électricité renouvelable», conclut Vanesa Gil.

Mots‑clés

ELYntegration, hydrogène, réseau électrique, électrolyseur alcalin, électrode, pile

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