L’hydrogène vert pour réduire l’impact climatique des industries

Qu’il soit utilisé comme mode de stockage ou comme carburant, l’hydrogène est en soi un vecteur énergétique écologique. Mais les processus pour l’obtenir, eux, ne le sont pas. Ils recourent encore le plus souvent aux énergies fossiles – pétrole, charbon, gaz – ou à de l’électricité qui en est issue. Lancé au début de cette année, le projet européen PROMETEO a pour but de démontrer une solution originale pour une production d’hydrogène vert, c’est-à-dire provenant uniquement d’énergies renouvelables. Il vise également une vision de large échelle, afin de réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO₂) de plusieurs grands secteurs industriels. Des chercheurs de l’EPFL sont impliqués.

Un générateur à énergie solaire qui transforme l’eau en carburant liquide

L’idée est de développer un prototype capable d’isoler l’hydrogène contenu dans l’eau – le H de H₂O – par un processus d’électrolyse. Mais au lieu d’utiliser l’eau à l’état liquide, comme cela se fait communément, le nouveau dispositif passera par la vapeur d’eau et un processus nécessitant de hautes températures (+700 degrés). Cette chaleur et l’énergie nécessaire à toute l’opération émaneront d’énergie solaire intégrée en amont du système.

Un prototype d’hydrogène Flow-Flow sera développé en Valais

Utilisant la technologie des piles à oxyde solide, dont le groupe de Jan Van Herle, basé à l’EPFL Valais-Wallis à Sion, s’est fait une spécialité, le prototype aura une capacité de production d’environ 15 kg d’hydrogène par jour. Afin de surmonter les problèmes générés par l’intermittence de l’énergie solaire due aux variations de l’ensoleillement, une stratégie innovante sera testée pour gérer les différentes phases de conversion d’énergie: électrolyse, production électrique, mise en veille ‘à chaud’ de l’électrolyseur. Elle minimisera le retrait d’électricité du réseau de distribution et optimisera l’autoproduction à partir d’énergie renouvelable stockée lorsque l’énergie solaire – ou possiblement éolienne – ne sera pas disponible.

Electrolyseur d’eau à oxyde solide connecté à une centrale solaire

En utilisant l’électrolyse de la vapeur d’eau pour fournir de l’hydrogène, ce nouveau système consommera un tiers d’électricité en moins que ce qu’il se fait actuellement pour l’électrolyse d’eau liquide, ce qui représente déjà une énorme économie, l’électricité étant le poste le plus cher dans les coûts d’opération de ce type. Mais l’atout de la technologie à oxyde solide est également d’être réversible, c’est-à-dire qu’elle produira de l’électricité selon les besoins, qui sera alors injectée dans le réseau. Le système de conversion est ainsi toujours fonctionnel, dans un sens ou dans l’autre, minimisant les pertes et valorisant le plus efficacement possible la chaleur et l’énergie solaires. Alors qu’un électrolyseur classique d’eau liquide se trouve souvent à l’arrêt.