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De l’hydrogène bon marché à partir de flux de gaz naturel

Le réseau européen de gaz naturel pourrait un jour être exploité pour fournir de l’énergie renouvelable aux citoyens et aux entreprises sous forme d’hydrogène. L’un des derniers obstacles à ce grand projet – l’absence d’une technologie de séparation rentable – pourrait bientôt être surmonté.

Énergie

Les experts peuvent être en désaccord sur la manière dont la société y parviendra et sur le temps qu’il lui faudra pour y parvenir, mais nous pouvons pratiquement tenir une chose pour acquise: l’avenir de l’énergie réside dans l’électricité renouvelable. Nous devons «juste» en produire suffisamment et, ce qui est peut-être le plus urgent, trouver le moyen de la stocker et de la transporter efficacement. Une option se démarque de plus en plus. Il s’agit de l’utilisation des gazoducs existants pour amener l’électricité aux utilisateurs finaux sous forme d’hydrogène. «Plusieurs études ont démontré que jusqu’à 10 à 15 % d’hydrogène peut être injecté dans les réseaux de gaz naturel à haute pression sans problème majeur de sécurité», explique Fausto Gallucci, professeur en membranes inorganiques et en réacteurs à membrane à l’université d’Eindhoven. «Le prochain défi serait de séparer cet hydrogène du gaz naturel à l’arrivée.» C’est précisément l’objet du projet HyGrid (Flexible Hybrid separation system for H2 recovery from NG Grids). Bien que certaines options de séparation comme l’adsorption par variation de pression (AVP) existent déjà, leur utilisation s’est avérée trop coûteuse pour les gaz à faible concentration d’hydrogène, dans lesquels 90 % du gaz à comprimer et à recomprimer est le porteur. Le consortium de projet dirigé par Fausto Gallucci a décidé de surmonter ce problème en combinant différentes technologies. Celles-ci comprennent l’adsorption par variation de température (AVT), les membranes et les séparateurs électrochimiques. «L’idée est de parvenir à une récupération importante à faible coût. Nous prenons le flux du réseau de gaz naturel, le faisons passer par différentes étapes, notamment des membranes inorganiques avec du gaz de balayage, et enfin nous récupérons l’hydrogène résiduel avec des séparateurs électrochimiques. À partir de là, nous pouvons réinjecter le gaz naturel propre dans le réseau», explique Fausto Gallucci. Il reste encore quelques mois avant la fin du projet, mais la liste des résultats est déjà longue. Le séparateur électrochimique, la production de membranes et les séparateurs à membrane ont été mis à l’échelle, et les membranes ont été testées dans des conditions industrielles jusqu’à 50 bars. Les partenaires du projet, l’Université de technologie d’Eindhoven (TUE) et Tecnalia, ont déposé deux demandes de brevet: l’une pour le développement de différents schémas de séparateurs pouvant être utilisés dans différents scénarios de récupération de l’hydrogène, et l’autre axée sur l’utilisation de membranes à base de carbone pour la séparation des gaz. «Nous avons également généré de nouvelles connaissances synthétisées dans divers articles scientifiques», ajoute Fausto Gallucci. «Il s’agit notamment de publications en libre accès sur les séparateurs électrochimiques dans le Chemical Engineering Journal. Dans ces publications, nous avons testé pour la première fois la pureté de l’hydrogène séparé, développé des modèles détaillés pour le séparateur et élucidé le mécanisme d’empoisonnement du système.» D’autres articles publiés traitent de l’évaluation des mécanismes de perméation des membranes, de la production de membranes et de l’utilisation de membranes à base de palladium et de membranes de carbone.

Le chemin vers la commercialisation

La modélisation du système complet a démontré des coûts de 25 à 40 % inférieurs à ceux d’une technologie de pointe. Les tests finaux doivent encore démontrer les taux de pureté et de récupération obtenus par la technologie, mais la TUE et Tecnalia ne perdent pas de temps. Ils ont déjà créé une société commune pour exploiter une partie de la technologie développée dans le cadre de HyGrid. Baptisée H2SITE, elle développera des systèmes de production et de séparation d’hydrogène à petite échelle pour la production d’un hydrogène extrêmement pur. «Nous disposons maintenant d’un système qui fonctionne et qui est rentable. Si l’injection d’hydrogène dans le réseau de gaz naturel doit être mise en œuvre – ce qui semble probable au vu des différentes mesures prises au niveau de l’UE – nous sommes prêts à récupérer cet hydrogène au point d’utilisation. HyGrid va certainement faciliter la pénétration de la technologie d’injection de l’hydrogène sur le marché», conclut Fausto Gallucci.

Mots‑clés

HyGrid, hydrogène, gaz naturel, transport, séparation

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