LE MYTHE HYDROGENELE MYTHE HYDROGENE

La nouvelle révolution énergétique ?

BOULANGER Stéphanie DILER Emmanuelle

2

PLAN

• Présentation de l’hydrogène

• Modes de production

• Transport et stockage

• Utilisation

3

PRESENTATION DU H2Caractéristiques:

• Incolore, inodore, non corrosif• PCI élevé• Léger

Sources:

• H2O• Hydrocarbures• Tout organisme vivant, animal ou végétal

4

MODES DE PRODUCTION

Trois critères:

• Compétitivité• Rendement énergétique • Propreté

Deux modes principaux:

• Thermochimiques• Electrolyse

5

MODES DE PRODUCTION THERMOCHIMIQUES

Vaporeformage:

• CH4 + 2 H2O CO2 +4 H2 + traces de CO• H2O+CO CO2 + H2

• Purification

Oxydation partielle:

Réaction entre:• Un carburant (gaz naturel, hydrocarbures, charbon)• L’oxygène

6

MODES DE PRODUCTION THERMOCHIMIQUES

Gazéification:

• Du charbon• De la biomasse• Mélange avec de l’eau et de l’air (1000°C, haute pression) Obtention d’un gaz contenant du CO et du H2

Dissociation thermochimique:

• Scindement de la molécule d’eau à hautes températures

7

MODES DE PRODUCTION ELECTROLYSE

• Inverse de la Pile à Combustible

Anode: H2O 2 H+ +2e- + ½ O2

Cathode: 2H+ +2e- H2

• Rendement : 65% environ

8

COMPARATIF

Coûts relatifs de production d’hydrogène gazeux – Source : CEA

9

TRANSPORT ET STOCKAGE DU H2

• Conditions au développement de l’hydrogène:

Disponibilité

A tout moment

En tout point du territoire

10

TRANSPORT DU H2

• Avantages: réseaux existent déjà

• Inconvénient: Coût 50% plus cher que pour le gaz naturel

• Distribution: mise au point de « stations-service »

Unité de production centralisée

Unité d’utilisationTransport par pipes

11

STOCKAGE DU H2

• Gazeux sous haute pression

• Liquide

• Solide sous basse pression

12

STOCKAGE DU H2

Gazeux sous haute pression

• Option prometteuse

• Contraintes nombreuses

Coûts élevés

Actuellement En élaboration

Pression Jusqu’à 350 bars Jusqu’à 700 bars

Matériaux Métalliques Polymères

13

STOCKAGE DU H2

Liquide:

• Avantage: compact

• Inconvénients:

Difficile à liquéfier

Dépenses énergétiques importantes

Coûts élevés

14

STOCKAGE DU H2

Solide sous basses pressions:

• Absorption des atomes de H2 par de nouveaux matériaux• Désabsorption sous l ’effet de la chaleur

• Avantages:Réservoirs avec une capacité comparable à celle du stockage liquidePas de problème d’étanchéité

• Inconvénient : Coûts élevés

15

COMPARATIF

Coût de l’hydrogène distribué en stations-service (euro/litre) – Source : CEA

16

UTILISATIONLa Pile A Combustible

Obstacles:

• Technologiques

CompacitéUsure des matériauxRendements énergétiques perfectibles

• Coût de fabrication

17

UTILISATION

Dans les transports

• Avantages:

Non polluant (si on ne considère que le véhicule)

Moins bruyant

Rendement plus efficace que les moteurs à explosion

18

UTILISATION

Dans les transports

• Inconvénient: Coûts élevés

Consommation véhicule: prix au 100 kms > de 15 à 100 %

• En attendant : carburant intermédiaire

WTT Réservoir

H2 20 à 50 euro/GJ 200 à 500 euro/kg

Classique 8 euro/GJ 125 euro/kg

19

UTILISATIONLe stationnaire

• Applications diversifiéesUn spectre large de puissanceApplications: approvisionnement d’électricité,

cogénération, génération de vapeur ou de froidDivers types de piles possibles

• ProductionCentraliséeDécentralisée

20

UTILISATIONLe stationnaire: production décentralisée

• ApplicationsApport exclusif d’électricitéCogénération

• ConcerneDomestiqueMoyenne industrieTertiaire

• Solution pour les sites isolés

21

UTILISATIONLe stationnaire: production décentralisée

• AvantagesMeilleur rapport électricité-chaleurEmissions de CO2 et de Nox plus faibles

• InconvénientsCoûts d’investissement élevésCoûts de maintenance et durée de vie des composants

inconnus

22

UTILISATIONLe stationnaire: production centralisée

• ApplicationsDe secoursProduction d’appointProduction d’électricité

• AvantagesRemplace les centrales thermiques polluantesRendement > à 70% si adjonction d’une TAG ou TAVFaibles nuisances sonores

23

UTILISATION

Le portable

• Applications des piles de petites taillesTéléphones portables, ordinateurs, caméscopesSystèmes d’alarmes, appareils de santé individuels

• AvantagesAutonomie en fonction de la taille du réservoirN’ont pas à être rechargées

• InconvénientsMiniaturisationCoûts

24

CONCLUSION

• Avantages indéniables:RendementsÉmissions gaz à effets de serre

• Progrès à faire dans:La productionLe transport et le stockageLes Piles à Combustible

Il ne faut pas surestimer la place de l’hydrogène un vecteur énergétique parmi d’autres

25

SOURCES

www.cea.fr• Publications:

L’hydrogèneLa filière hydrogène

www.enpc.fr• Quelle place pour l’hydrogène dans les systèmes

énergétiques de demain?