L'hydrogène est indispensable pour réussir la transition vers les énergies renouvelables et atteindre les objectifs climatiques. C'est la pierre angulaire du couplage sectoriel. Bien qu'il offre une option écologique pour répondre à la demande d'électricité de l'industrie, chaleur et transport, cette source d'énergie polyvalente n'est respectueuse de l'environnement que lorsqu'elle est issue d'énergies renouvelables. L'Institut Fraunhofer pour l'exploitation et l'automatisation des usines IFF a un programme axé sur la demande, distribué, solution modulaire qui produit et distribue de l'hydrogène vert.

La seule façon de contenir le réchauffement climatique est de réduire les émissions de gaz à effet de serre à l'échelle mondiale. Les technologies Power-to-X sont considérées comme un moyen prometteur à cette fin :l'électricité provenant d'énergies renouvelables est convertie en hydrogène pour alimenter les véhicules à pile à combustible, par exemple. Les chercheurs du Fraunhofer IFF à Magdebourg vont encore plus loin. Ils établissent une conception pour la production et la distribution distribuées et modulaires d'hydrogène vert pour l'industrie, commerce et transport tout au long de la chaîne de valeur avec leur usine à hydrogène du futur. « L'électricité provenant du soleil et du vent est utilisée pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène dans un processus appelé électrolyse. L'hydrogène est stocké et peut être converti par des piles à combustible dans les véhicules en électricité qui les alimente. Nous avons principalement des flottes de véhicules avec des camionnettes et les chariots élévateurs opérant dans les parcs industriels et commerciaux en tête ici, " dit le Dr Torsten Naissance, chercheur à Fraunhofer IFF. "Nous voulons en plus fournir de l'électricité, gaz et chaleur à l'industrie. L'hydrogène produit lors de l'électrolyse peut être injecté dans le réseau de gaz, utilisé comme combustible, transformé en méthane ou méthanol, et mis à disposition comme matière première industrielle."

Couplage de la production d'hydrogène dans une usine de biogaz

Les chercheurs développent des sous-composants extensibles de manière modulaire qui peuvent être interconnectés et intégrés dans des parcs d'affaires et industriels, qui leur permettra de mettre en œuvre leur conception d'usine à hydrogène. Des procédés électrochimiques ou biochimiques sont utilisés pour produire de l'hydrogène, selon les conditions du site. « Il n'est pas possible de construire des centrales éoliennes et photovoltaïques partout. Nous optons pour des solutions spécifiques au site et utilisons des installations de biogaz pour la production lorsque cela est possible. Les plans d'une usine pilote près de Gommern en Saxe-Anhalt sont sur la planche à dessin. Le résultat est hydrogène toujours vert, " explique l'ingénieur Birth.

Le Fraunhofer IFF travaille avec MicroPro GmbH et Streicher Anlagenbau GmbH &Co. KG dans le projet HyPerFerMent I pour produire de l'hydrogène renouvelable à partir de la biomasse. Ils utilisent un processus de fermentation microbienne spécial similaire à la production de biogaz pour produire de l'hydrogène directement à partir de déchets organiques. Les métabolites de certaines bactéries produisent un mélange gazeux contenant du CO 2 et cinquante pour cent H 2 , qui peut être facilement purifié en séparant ensuite le CO 2 . « La production fermentative d'hydrogène vert jouera un rôle majeur dans la production distribuée de ce vecteur énergétique à l'avenir, " dit Naissance.

Une station mobile de remplissage d'hydrogène pour les parcs industriels et commerciaux

Les chercheurs du Fraunhofer IFF se sont associés à Anleg GmbH pour construire l'un des sous-composants susmentionnés, le Mobile Modulaire H 2 Port (MMH 2 P), une station de remplissage d'hydrogène portable pour de courts trajets jusqu'à 200 kilomètres. Les systèmes de pression extensibles avec compresseurs sur une remorque peuvent être rechargés et peuvent également distribuer de l'hydrogène. Le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF) finance le projet.

Désinfection à l'ozone

Étant donné que la production d'hydrogène intégrée de manière systémique est importante pour les chercheurs, ils utiliseront non seulement l'hydrogène produit lors de l'électrolyse mais aussi l'oxygène - pour les procédés de soudage ou pour l'ozonation dans les stations d'épuration, par exemple. Les micropolluants gênants tels que les produits pharmaceutiques, les pesticides et les cosmétiques peuvent être éliminés des eaux usées lorsque l'ozone est introduit. Un autre scénario d'utilisation envisage d'utiliser l'oxygène en agriculture pour désulfurer les usines de biogaz.

L'équipe de recherche a acquis une expertise pour la mise en œuvre de leur usine à hydrogène dans les projets Energieregion Stassfurt 2020 et Energieregion Ostharz. Un plan énergétique régional a été mis en place dans ces projets pour basculer l'approvisionnement énergétique dans différents secteurs (électricité, gaz, Chauffer, et transports) des combustibles fossiles aux énergies renouvelables produites au niveau régional et des systèmes de couplage des secteurs renouvelables ont été développés.