Environ un cinquième de toutes les émissions de gaz à effet de serre sont produites par des industries telles que l'acier et le ciment, donc si nous voulons travailler vers une société sans émissions, c'est un bon point de départ. Et une technologie prometteuse peut avoir un rôle clé à jouer.

« L'hydrogène et les combustibles qui en dérivent sont capables de réduire les émissions de dioxyde de carbone des combustibles fossiles dans le très, à très long terme, jusqu'à zéro, " dit Klaus Scheffer, chef de projet chez Siemens. « Vous n'avez pas besoin d'énergies fossiles dans un monde futur. J'espère que mes enfants le verront.

La technologie est l'hydrogène vert - utilisant un courant électrique pour convertir l'eau en oxygène et en hydrogène - et s'il est alimenté par de l'énergie renouvelable, il ne produit aucune émission de carbone. Si c'est, à son tour, utilisé pour fournir une source de combustible propre pour l'industrie ou pour équilibrer le réseau électrique, cela pourrait aider à modifier l'avenir de la planète.

Le principal problème jusqu'à présent a été de savoir comment produire proprement de l'hydrogène en grande quantité. Actuellement, environ 96 % de l'hydrogène mondial est produit par le reformage du méthane, qui produit du dioxyde de carbone comme déchet. Hydrogène vert produit avec cette méthode d'électrolyse, cependant, est une alternative beaucoup plus propre.

Scheffer aide à créer une source d'hydrogène vert pour une utilisation dans une aciérie à Linz, L'Autriche, dans le cadre d'un projet appelé H2FUTURE. L'objectif de ce projet n'est pas seulement de produire de l'hydrogène vert à partir d'énergies renouvelables, mais de voir s'il peut à son tour être utilisé pour produire de l'acier à plus faible empreinte carbone, surnommé l'acier vert.

"La production d'acier est l'une des industries qui dominent les émissions de dioxyde de carbone dans le monde, " dit Scheffer. "Le processus de production d'acier appliqué à Linz utilise des charges de charbon pour la production d'acier, (donc il y a) beaucoup d'émissions de dioxyde de carbone.'

Viable

La première étape de ce projet consiste à tester si la technologie est viable pour une utilisation commerciale - l'électrolyseur devrait commencer à fonctionner pleinement au printemps 2019. Fonctionnant à une capacité de six mégawatts, l'usine produira environ 1, 200 mètres cubes d'hydrogène vert par heure lorsqu'il est pleinement opérationnel.

Il s'agit certes d'un petit test :l'électrolyseur ne réduira qu'une fraction des émissions de carbone de l'usine. Mais ce n'est qu'un projet pilote, avec des conceptions sur la mise à l'échelle pour une plus grande production d'hydrogène à l'avenir, à l'aide d'un électrolyseur fonctionnant à une capacité de 100 mégawatts.

Près de Cologne en Allemagne, pendant ce temps, dans le cadre d'un projet appelé REFHYNE, ITM Power développe un électrolyseur de dix mégawatts qui entrera en service en 2020. Il est en cours d'installation sur la raffinerie de Rhénanie, exploité par Shell Deutschland Oils, qui repose actuellement sur le reformage à la vapeur pour produire de l'hydrogène.

C'est la plus grande raffinerie d'Allemagne, consommant environ 180, 000 tonnes d'hydrogène par an. Le nouvel électrolyseur fournira une quantité modeste d'hydrogène pour ce total - environ 1, 300 tonnes par an. Mais si le procès réussit, alors la technologie pourrait être étendue.

En plus de produire de l'hydrogène, REFHYNE a un autre objectif qui aide à faire une analyse de rentabilisation pour son utilisation. L'électrolyseur peut être allumé ou éteint très rapidement, ce qui signifie qu'il peut fournir un service d'équilibrage du réseau pour faire face aux périodes de forte ou de faible demande sur le réseau électrique.

« Le service public (les entreprises) doit équilibrer les énergies renouvelables intermittentes avec les centrales de base, " a déclaré le Dr Frithjof Kublik, consultant senior pour le développement commercial de la raffinerie de Rhénanie. « L'électrolyseur a l'avantage de pouvoir s'allumer ou s'éteindre très rapidement, en quelques secondes, et de ce point de vue, vous pouvez offrir un service d'équilibrage du réseau.'

Les services d'équilibrage du réseau bénéficient de flexibilité, pour laquelle « la société de services publics est prête à payer un prix, ', a déclaré Kublik.

C'est aussi quelque chose qui fait l'objet d'une enquête au Danemark, où un projet appelé HyBalance a développé une usine de démonstration à Hobro qui produit de l'hydrogène à partir de l'électrolyse de l'eau lorsque la quantité d'électricité produite par les énergies renouvelables dépasse celle nécessaire au réseau.

« Le projet est vraiment de tester comment nous pouvons utiliser l'énergie renouvelable du réseau et la transformer en hydrogène, utilisable soit dans l'industrie soit pour des applications énergétiques, " dit Caroline Le Mer, Directeur Hydrogène Energie Europe chez Air Liquide, qui coordonne le projet.

Pointes

L'usine a ouvert en septembre 2018 et fonctionnera pendant 15 ans, utilisant le même procédé d'électrolyse que H2FUTURE et REFHYNE pour produire de l'hydrogène, qui est connue sous le nom d'électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM). Les électrolyseurs plus traditionnels reposent sur l'électrolyse alcaline, mais le PEM est avantageux car il peut faire face aux pics d'approvisionnement, comme les énergies renouvelables comme l'éolien et le solaire.

C'est particulièrement utile au Danemark, où l'énergie éolienne est abondante – en 2015, 42 % de son électricité était produite par l'énergie éolienne. À l'usine de démonstration HyBalance, celui-ci est utilisé pour produire de l'hydrogène lorsque les niveaux d'électricité sont faibles, comme la nuit, ou lorsque les niveaux de vent sont élevés.

Le gaz est soit vendu à l'industrie, soit utilisé pour alimenter les voitures à hydrogène, l'objectif global étant de montrer que l'hydrogène peut être produit en quantité suffisante via les énergies renouvelables pour être utile aux industries.

À un stade ultérieur, l'hydrogène pourrait être conservé dans des grottes de sel pour une utilisation future - un moyen peu coûteux de stocker de grandes quantités.