ENERGIE SOLAIRE
Install Magazine 953 – septembre 2018

Production éco-énergétique d’hydrogène renouvelable

Étude sur l’électrolyse à haute température

Le problème de l’électricité verte n’est pas tant qu’il y en a trop peu, mais plutôt que la disponibilité ne correspond pas à la demande. Tant que la surproduction des panneaux solaires en été ne pourra pas être stockée, d’autres méthodes de production seront nécessaires pour couvrir la demande en hiver. C’est pourquoi on pense au stockage chimique du courant solaire : en été, de l’hydrogène serait alors produit, pouvant soit être utilisé directement, soit être utilisé comme base à du biocombustible.

Power to X

L’appellation commune pour ces procédures est Power to X. Dans ces processus, l’électricité verte excédentaire est transformée en vecteurs énergétiques chimiques. Il peut s’agir d’hydrogène pour des applications de pile à combustible, mais aussi de méthane pour le réseau de gaz naturel, le biocombustible pour les avions ou encore le LNG pour les voitures et les bateaux. L’avantage de cette technique est la possibilité de conserver facilement le combustible sur de longues périodes. Il s’agit donc d’une méthode efficace pour mettre à profit en hiver l’énergie solaire de l’été. Il est par ailleurs la plupart du temps possible d’utiliser l’infrastructure existante pour les combustibles fossiles, comme le réseau de distribution et les appareils de combustion pour le gaz naturel. Les coûts élevés et une faible efficacité énergétique constituent toutefois des obstacles.

Électrolyse à haute température

Au ZSW (Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden Württemberg), une étude a été menée sur la combinaison de combustion de biomasse avec l’électrolyse à haute température. L’objectif est de réduire de moitié la consommation d’électricité de la production d’hydrogène renouvelable. Contrairement aux méthodes traditionnelles comme l’électrolyse alcaline ou l’électrolyse PEM, l’électrolyse à haute température a besoin de moins d’électricité. Une partie de l’énergie est en effet fournie par de la chaleur à haute température.

Le ZSW développe un processus qui fournit de la chaleur de manière écologique par oxycombustion de la biomasse. L’oxycombustion est un processus de combustion qui utilise de l’oxygène pur à la place de l’air. Ce procédé autorise des températures plus élevées, tout en générant moins d’émissions nocives. Comme combustible, on utilise du bois ou des restes de biomasse. D’après les chercheurs, il serait ainsi possible de produire un mètre cube d’hydrogène avec seulement 2,5 kWh d’électricité. Au cours d’une étape ultérieure, le CO₂ issu de la combustion avec l’hydrogène pourrait être combiné à du méthane.

Deux concepts ont été étudiés : un réacteur en lit fluidisé et un brûleur FLOX (oxydation sans flamme). Des gaz de fumées pauvres en oxygène sont ainsi produits, qui d’un côté fournissent des températures élevées pour l’électrolyse, et de l’autre du CO₂ comme matière première pour les combustibles synthétiques. En ce moment, tout tourne encore sur un banc d’essai, mais le but est d’attirer des partenaires de l’industrie. Le projet fait partie du projet allemand Kopernikus Power to X, qui doit durer trois ans.

Par Alex Baumans

Photos: ZSW