INSTALLATION ET OUTILLAGE
Install Magazine 996 – mars 2024

Compatibilité entre le cuivre et l’hydrogène

Étude allemande sur la résistance des installations en cuivre

L’hydrogène vert est perçu comme une méthode de chauffage des bâtiments carboneutre. Cela suppose toutefois que les installations intérieures actuelles puissent continuer à être utilisées sans trop de problèmes. La Kupferverband, l’organisation sectorielle allemande du secteur du cuivre, a commandé une étude sur l’interaction entre l’hydrogène et le cuivre, avec des questions telles que : l’hydrogène est-il absorbé par le cuivre, quelle est l’influence sur les propriétés mécaniques, et doit-on prévoir un contrôle spécifique pour les matériaux qui entrent en contact avec l’hydrogène ? La conclusion fut la suivante : le recours à des composants en cuivre ne pose pas de problème, mais l’utilisation à grande échelle d’hydrogène n’est pour le moment pas d’actualité pour d’autres raisons.

Une meilleure connaissance des effets de l’hydrogène

La Ruhr-Universität Bochum a mené des recherches sur ce matériau. D’après le chercheur Jens Jürgensen, une meilleure connaissance des processus d’endommagement par l’hydrogène se révèle nécessaire. Il doit en résulter un test spécifique pour la charge mécanique, permettant de garantir la sécurité et la durée de vie des composants en cuivre en contact avec l’hydrogène. Sous l’influence de l’hydrogène, les métaux deviennent en effet plus fragiles. Les fabricants doivent donc s’assurer que les composants résistent suffisamment à cet effet.

Les applications recourant à l’hydrogène utilisent en outre généralement des pressions élevées (70-100 bars dans les conduites, jusqu’à 1.000 bars dans les cuves de stockage). On se situe ici à la limite de la résistance mécanique de nombreux composants. Lorsqu’un métal se fragilise encore un peu plus sous l’influence de l’hydrogène, cela peut entrainer des dégradations. Selon le matériau, de très petites concentrations d’hydrogène (quelques ppm) peuvent conduire à une détérioration significative des propriétés mécaniques. Le fonctionnement exact de ces processus est encore à l’étude.

Des développements prometteurs

Un programme d’essai complet a été élaboré pour tester les propriétés mécaniques de divers alliages de cuivre. On a ainsi obtenu des alliages qui présentaient une résistance similaire à celle d’aciers de qualité supérieure, tout en étant insensibles à l’action de l’hydrogène. Il est donc tout à fait possible de développer des composants en alliages de cuivre résistants à l’hydrogène, tout en conservant tous les avantages typiques du cuivre, tels que la résistance à la corrosion, la bonne conductivité, l’amagnétisme... De tels matériaux peuvent être utilisés sans problème dans des installations domestiques.

Pas encore d’hydrogène dans le réseau gazier

Actuellement, l’Allemagne autorise un mélange de 10 % d’hydrogène dans les approvisionnements en gaz naturel et envisage la possibilité de porter ce pourcentage à 20 %. Tous les tests démontrent que le réseau de distribution et les appareils peuvent supporter un tel mélange. Un essai de terrain a récemment été réalisé ; au cours de celui-ci, près de 100 ménages ont été approvisionnés avec un mélange gazeux comprenant 20% d’hydrogène. Aucun problème notable n’a été signalé, et les émissions nocives des chaudières ont sensiblement chuté. Toutefois, vu la disponibilité actuelle insuffisante d’hydrogène vert, un tel mélange n’est pas encore pour demain.

Injecter de l’hydrogène gris n’est pas une solution. Les émissions des chaudières diminuent certes, mais lors de la production d’hydrogène gris, la consommation de combustibles fossiles reste toujours aussi importante. Il en résulte donc un bilan environnemental négatif. Il ne s’agit donc pas d’une option envisageable pour le moment, mais une fois qu’il y aura suffisamment d’hydrogène vert disponible, les installations existantes pourront alors utiliser ce mélange.

Par Alex Baumans

Photos: RUB