dimanche 11 mai 2014

L'hydrogène pour stocker l'électricité des énergies renouvelables



Utiliser les énergies renouvelables pour produire de l'hydrogène lors des pics de production qui endommagent le réseau électrique est une idée prometteuse. Car 95% de l'hydrogène utilisé est toujours produit à partir de combustible fossile

Le recours aux énergies renouvelables présente de nombreux avantages. Ce sont des sources d'électricité, qui n'émettent pas de polluant et ne produisent aucun déchet. En revanche, leur nature intermittente pose problème. Elles ne produisent pas "sur commande" comme c'est le cas des autres sources d'énergie (diesel, nucléaire, charbon...) dont la production peut être ajustée selon l'évolution de la demande en électricité.

Pour répondre à ce caractère intermittent, plusieurs voies sont explorées. L'une d'entres-elles est le recours aux capacités de stockage des véhicules électriques dite "vehicle to grid" que je vous présentais il y a peu.

Une autre piste pourrait être l'utilisation de l'énergie renouvelable pour fabriquer de l'hydrogène. Car ce gaz dont 60 millions de tonnes sont produit chaque année sert à de nombreuses applications :
  • Dans l'industrie pour éliminer toutes les molécules d'air dans un milieu, pour le raffinage d'hydrocarbure, pour polir des pièces métalliques ou de verre...)
  • Dans les hôpitaux (désinfection)
  • Dans les boosters des fusées
  • Dans l'alimentation pour produire de l'huile hydrogénée... 
A noter que c'est une société française Mc Phy Energy qui est la plus en pointe dans une nouvelle méthode de production qui consiste à stocker de l'hydrogène sous forme de galette solide. Une technologie qui permet un gain de place considérable par rapport à la forme liquide en bonbonne de gaz.



De l'hydrogène oui... mais pas d'origine fossile


Principal constituant des étoiles ou des planètes gazeuses, mais très rare sur Terre, l'hydrogène peut être obtenu de deux manières différentes : la première méthode, la plus conventionnelle (95% de l'hydrogène produit) et la moins coûteuse permet d'obtenir de l'hydrogène à partir de méthane ou de charbon. Malheureusement, l'opération produit du dioxyde de carbone (environ 10 tonnes de CO2 par tonne d’hydrogène produite à partir de combustible fossile). À cela, il faut ajouter les émissions dues au conditionnement (compression du gaz à 200 bar minimum), au transport et à la distribution du gaz.

La seconde méthode, à partir d'une électrolyse de l'eau (grâce au passage d'un fort courant électrique dans une solution aqueuse) est plus prometteuse. Avec l'électrolyse de l'eau, l'hydrogène contenu dans un litre d'eau permettrait de produire 2 kWh d'électricité.

C'est le cas dans les fameuses voitures à hydrogène qui ne sont rien d'autres que des voitures électriques dont l'électricité est produite par une pile à combustible à partir d'hydrogène stocké dans un réservoir. A noter que des batteries sont obligatoires pour stocker l'électricité produite en continu et en silence par la pile à combustible. La solution est intéressante car elle ne rejette que de l'eau, mais sa complexité est telle que le coût des prototypes dépasse actuellement les 100 000 euros. Pourtant la solution est si prometteuse que plusieurs constructeurs automobiles ont récemment investi dans cette voie de manière à pouvoir en réduire les coûts de fabrication.



Stocker l'énergie renouvelable pour préserver le réseau électrique


La surproduction d'électricité lorsqu'elle ne peut pas être consommée ou revendue à un pays partenaire, abîme les différents éléments du réseau électrique. Ainsi la production d'énergies renouvelables lorsqu'elle est plus importante que la demande nationale -comme cela se produit ponctuellement en Allemagne- doit absolument être écoulée pour éviter de détériorer le réseau.

En France nous n'avons pas encore ce problème de surproduction dû aux énergies renouvelables, et ce, même lorsqu'il fait beau et que le vent souffle fort. Pourtant l'augmentation de la production d'énergie renouvelable pose de plus en plus de problèmes "d'absorption" de cette électricité par le réseau.

Car les centrales nucléaires qui fournissent 75% de notre électricité et mettent de longues heures à réduire leur production électrique lorsque cela est nécessaire, s’accommodent mal de l'intermittence des énergies renouvelables. Les pics de production sont donc potentiellement plus fréquents avec notre mix énergétique si particulier.

En effet, il est impossible de ralentir rapidement la production d'une centrale nucléaire en cas de surproduction d'énergie renouvelable due à une éclaircie passagère ou à des rafales de vent en haute-mer. Ce n'est pas le cas des autres centrales thermiques qui ne prennent que quelques minutes pour réduire leur production. L'hydrogène est d'autant plus intéressant qu'il pourrait stocker l'électricité produite lors des redoutés pics de production d’électricité et ainsi évité de contribuer à préserver les différents éléments du réseau (transformateurs, relais, convertisseurs...). Encore une preuve de la nécessité d'aborder de manière globale les problèmes et les solutions énergétiques qui s'offrent à nous.



Sources externes:
Total
Eco(lo) Blog
Mc Phy Energy
CEA
Air Liquid