La première chaudière à hydrogène domestique est en service depuis le 25 juin
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La première chaudière à hydrogène domestique est en service depuis le 25 juin

PASCAL POGGI |  le 26/08/2019  |  100 % eau et énergie EnergieIndustrieTransition énergétiqueChaudière

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Le groupe BDR Thermea a installé une chaudière murale à hydrogène à Rozenburg, en Hollande.

L’idée de départest simple. Si l’Europe envisage sérieusement une transition vers des énergies décarbonées, la part du gaz naturel – essentiellement composé de méthane CH4 – devra diminuer fortement. L’hydrogène semble un bon candidat pour remplacer le gaz naturel. L’hydrogène constitue 92 % du nombre d’atomes et 75 % de la masse de l’univers : c’est le plus abondant des composants.

Du coup, les industriels de la chaudière se tournent naturellement vers ce gaz  pour préserver leurs marchés. Giacomini propose depuis 2005 la chaudière H2hydroGEM, qui utilise un brûleur catalytique à hydrogène et offre une puissance thermique de 5 kW pour un poids de machine de 40 kg. Bosch Thermotechnologie a déjà livré deux chaudières à hydrogène de très grosse puissance - plus de 10 MW – à des clients industriels et a d’autres projets du même ordre. Le groupe BDR Thermea, propriétaire de la marque De Dietrich, s’intéresse, pour sa part, au marché du chauffage et de la production d’eau chaude sanitaire domestique.

La première chaudière murale à hydrogène


Dans le cadre de ses recherches sur des technologies décarbonées, la branche italienne du groupe BDR Thermea a développé une chaudière murale utilisant l’hydrogène comme combustible. Ce prototype est installé en situation d’exploitation réelle à Rozenburg aux Pays-Bas. Un field-test de plus grande envergure devrait suivre en Grande-Bretagne, avec plus de 400 machines installées d’ici fin 2020.

La Grande-Bretagne, parmi les pays européens, est en effet pionnier dans le développement de l’hydrogène. A Rozenburg, un bâtiment de logements sociaux existants a vu sa chaufferie collective complètement rénovée. Trois chaudières murales à hydrogène, l’une fournie par BDR Thermea, l’autre par Bekaert qui a développé un brûleur domestique et un corps de chauffe en aluminium pour des chaudières murales à hydrogène, la troisième par Gasterra, sont installées et épaulées par une chaudière murale gaz en secours.

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Aucun détail n’est disponible quant à la puissance de ces générateurs. Nous savons simplement que ce sont des chaudières à condensation étanches à ventouse. L’hydrogène qui les alimente est fourni par une station d’électrolyse toute proche. Stedin, le distributeur local de gaz et d’électricité, y a installé des électrolyseurs fonctionnant exclusivement à partir d’électricité verte, d’origine éolienne ou photovoltaïque. Un stockage d’hydrogène dans la station sécurise l’approvisionnement des chaudières. Un court réseau d’hydrogène relie la chaufferie au stockage.

Pourquoi l’hydrogène ?


A l’état gazeux, la forme qui nous intéresse le plus, l’hydrogène est en réalité du dihydrogène (H2). Sa molécule est formée de deux atomes d’hydrogène et c’est la plus petite molécule connue dans l’univers, traduction : l’hydrogène fuit facilement. Mais, premier intérêt de l’hydrogène, les distributeurs de gaz ont une grande expérience de transport de l’hydrogène dans leurs réseaux. En effet, le gaz de ville produit par les usines à gaz contenait entre 50 à 63 % de H2, selon les emplois et les usines de production. Aujourd’hui encore, toutes les chaudières gaz sont testées avec un mélange contenant du gaz naturel et 23 % d’hydrogène. De plus, tous les distributeurs de gaz ont l’expérience du changement de gaz – le passage du gaz de ville manufacturé au gaz naturel -, voire même d’un gaz naturel à un autre, comme c’est le cas dans les Hauts-de-France en ce moment. L’adaptation du réseau gaz au transport et à la distribution d’hydrogène serait à leur portée.

Second intérêt, l’hydrogène peut être fabriqué en utilisant la surproduction d’électricité éolienne et photovoltaïque quand le réseau électrique n’en a pas besoin. Il existe même, selon des géologues français et russes, des gisements d’hydrogène naturel à faible profondeur, largement répandus à travers le monde.

Troisième avantage, le seul sous-produit de la combustion du mélange hydrogène H2 / air comburant contenant de l’oxygène, est de la vapeur d’eau : pas de CO2, pas de NOx si la combustion est bien gérée. Le pouvoir calorifique de l’hydrogène H2 est particulièrement élevé : 141,86 MJ/kg en PCS et 119,93 MJ/kg en PCI, contre 49,51 MJ/kg (PCI) pour le butane et 50,02 MJ/kg PCI pour le gaz naturel. Quatrièmement enfin, une chaudière à hydrogène se comporte globalement comme une chaudière à gaz (mêmes pressions et températures), sa fabrication n’est guère plus compliquée, son coût ne devrait pas être significativement différent. Son installation requiert une parfaite étanchéité des raccords et des réseaux intérieurs.

Energie décarbonée


Pour l’instant, l’hydrogène est surtout utilisé en bâtiment par des piles à combustible qui alimentées en hydrogène et air (oxygène) produisent chaleur et électricité. Ce sont des machines extrêmement coûteuses et dont la durée de vie n’est pas toujours suffisante pour amortir leur coût initial. Le projet européen ene.filed a permis l’installation et le monitoring d’environ 1000 piles à combustible en Europe jusqu’au début 2018.

A l’issue de ce programme, tous les industriels participants, sauf Viessmann, ont abandonné la production de piles à combustible. Le groupe BDR Thermea a fermé sa filiale Baxi Innotech à Hambourg, mais il s’est relancé dans les piles à combustibles et en présentait une discrètement, lors du dernier salon ISH à Francfort en mars 2019.

Selon Viessmann, le prix public d’une pile à combustible Vitovalor 300-P est de l’ordre de 20 000 € HT. La chaudière domestique à hydrogène, qui produit seulement de la chaleur pour le chauffage et l’eau chaude, devrait coûter nettement moins de 10 000 €. Désormais incorporé à Horizon 2020, le programme européen de soutien au développement d’une filière hydrogène se focalise maintenant plutôt sur le transport : trains, camions, utilitaires et véhicules particuliers fonctionnant à pile à combustible. Toute la difficulté pour généraliser le développement des chaudières à hydrogène sera le développement de réseaux de distribution d’hydrogène.

La Grande-Bretagne finance plusieurs expérimentations, ainsi que l’Allemagne. La France pas encore, même si GrDF expérimente l’augmentation graduelle du taux d’hydrogène jusqu’à 20 % dans son projet GRYHB à La Capelle-la-Grande, près de Dunkerque.

Commentaires

La première chaudière à hydrogène domestique est en service depuis le 25 juin

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charly

10/09/2019 08h:48

bonjour, En 2 mots, je voudrais faire installer une chaudière à Hydrogène.. Je me dirige vers qui ?

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