Architecture Technique Energie

L’autonomie reposera sur l’hydrogène

Mots clés : Electricité - Gaz

Le gaz se révèle un complément idéal aux batteries pour le stockage de l’électricité.

Depuis deux ans, les piles à combustible ont fait irruption dans l’habitat français. Ces équipements domestiques génèrent de l’électricité et de la chaleur à partir d’hydrogène. En parallèle, le processus ne produit que de la vapeur d’eau. Toutefois, ce bilan environnemental vertueux est encore gâché par l’origine de l’hydrogène employé. Il provient d’un reformage — une réaction chimique de recombinaison — des molécules de gaz naturel réalisé dans une enceinte annexe à la pile. Le substitut idéal à la technique actuelle consisterait à synthétiser l’hydrogène à partir d’eau et d’un courant électrique, en employant un électrolyseur. Le gaz devient alors un complément aux batteries pour stocker les surplus d’énergie de panneaux photovoltaïques. Les secondes réagissent plus rapidement aux appels de puissance d’un réseau, mais le premier offre une très grande capacité de stockage à moindre coût. Ainsi, les futurs bâtiments ou quartiers autonomes consommeront et produiront sans doute leur propre hydrogène. Dans cette optique, deux voies technologiques émergent. La première revient à combiner un électrolyseur et une pile à combustible distincts dans un même conteneur. Un espace de stockage pour le gaz et des batteries complètent l’assemblage.

Simple ou réversible.

De jeunes entreprises hexagonales, telles qu’Atawey, PowiDian ou Electro Power Systems, proposent déjà ce type de produit. Mais il est aussi possible de n’utiliser qu’un seul dispositif : une pile à combustible à oxyde solide réversible, capable à la fois de générer de l’hydrogène ou de le convertir en énergie suivant les besoins. C’est le parti pris de l’entreprise allemande Sunfire. Elle a notamment conçu en partenariat avec Boeing un prototype qui peut produire 42 m3/h d’hydrogène et dégager 50 kW de puissance électrique. L’US Navy teste l’appareil depuis février en Californie.

La recherche publique française explore ces différentes approches. « Pour le moment, le découplage des deux usages nous semble plus pertinent. On peut ainsi sélectionner des technologies performantes dans chaque domaine. La maintenance se trouve aussi facilitée », observe Daniel Hissel, directeur de la fédération de recherche Fuel Cell Lab. Ce groupement de laboratoires franc-comtois a conçu un groupe électrogène qui allie batteries et hydrogène. Une jeune entreprise, baptisée H2Sys, devrait le commercialiser à la fin de l’année. A Grenoble, le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) a réalisé de grandes avancées dans le domaine des dispositifs réversibles hautes températures (lire ci-dessous). Ces travaux ont débouché sur la création, en juin 2015, de la start-up Sylfen. Celle-ci développe une unité couplant une pile à combustible réversible et des batteries destinées aux bâtiments tertiaires. « L’hydrogène peut apporter une autonomie de longue durée. Toutefois, les batteries sont nécessaires afin d’absorber les variations brusques de consommation ou de production, explique Nicolas Bardi, son président. Nous travaillons en collaboration avec Engie et Bouygues Construction sur ce projet. » Il prévoit de mettre sur le marché un produit fini en 2018.

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ENCADRE

« Le choix d’un dispositif réversible réduit l’investissement initial »

« En 2014, le CEA-Liten a validé un système de production d’hydrogène par électrolyse à 800 °C. Il atteignait un rendement supérieur à 90 %. L’entreprise Sylfen a repris cette technologie pour l’employer comme une pile à combustible réversible. Le choix d’un dispositif unique réduit le montant de l’investissement initial. Par ailleurs, son temps d’utilisation est augmenté. Toutefois, dans cette configuration, le rendement n’est pas optimal pour la production comme pour la conversion. Le travail de recherche consistait à trouver un compromis entre les deux fonctions. »

Laurent Antoni, responsable du programme H2 et pile à combustible à l’Institut Liten du Commissariat à l’énergie atomique (CEA).

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