L'hydrogène vert, source d'espoir | Alfa Laval

L'hydrogène vert apporte une lueur d'espoir

L'hydrogène, gaz ultra-léger de formule H2 pouvant se combiner à de l'électricité verte, représente une grande source d'espoir pour parvenir à atteindre les objectifs climatiques mondiaux. Dès 1874, Jules Verne avait prédit dans son roman « L'île mystérieuse » que l'eau serait le charbon du futur. Cette source d'énergie écologique n'avait jusqu'à présent pas réussi à s'imposer comme un produit de masse. Mais la situation est en train de changer.

DATE 2022-01-26

L'hydrogène vert, une source d'espoir

L'hydrogène est disponible partout et en abondance, mais la plupart du temps lié à d'autres atomes ou molécules. Cela rend sa production coûteuse et extrêmement gourmande en énergie. Il est généralement produit grâce à un procédé d'électrolyse : un courant électrique divise les molécules d'eau en hydrogène et en oxygène. Si cette électricité provient de sources renouvelables, comme l'énergie éolienne ou solaire, on parle alors d'hydrogène vert.

À l'heure où l'on cherche à développer une économie et une société climatiquement neutres, l'hydrogène fait à nouveau l'objet de toutes les attentions, malgré son coût. Les dernieres initiatives en la matière promettent une véritable percée, portées par des pionniers avec le soutien des acteurs politiques. L'un de ces pionniers en Allemagne est thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers GmbH (tkUCE), une coentreprise entre thyssenkrupp Industrial Solutions AG et Industrie De Nora. L'entreprise développe notamment des procédés d'électrolyse innovants pour la production d'hydrogène.

« L'hydrogène en tant que vecteur d'énergie respectueux de l'environnement recèle de nombreux potentiels. Son coût n'est que relatif. Il serait toujours moins cher de forer du pétrole ou du gaz, mais ni le pétrole ni le gaz ne paient pour les destructions qu'ils causent à l'environnement. S'ils le faisaient, ils seraient soudainement beaucoup plus chers, mais resteraient destructeurs. L'hydrogène reste donc la solution la plus verte pour notre planète. »

- Carsten Reuter, Responsable grands comptes Alfa Laval Mid Europe et Patrice Bourrier, Sales Developer hydrogène chez Alfa Laval

Thyssenkrupp teste depuis 2019 l'utilisation de l'hydrogène dans le processus de fabrication de l'acier sur son site de Duisburg. Le seul rejet de ce processus est de la vapeur d'eau. Depuis 2016, une usine développée par thyssenkrupp UCE sur la base de l'électrolyse chlore-alcali, est implantée sur le même site pour mener le pilote et tester l'électrolyse des eaux alcalines (AWE). Cet électrolyseur pilote a été construit dans le cadre du projet de recherche Carbon2Chem®. Financé par le gouvernement allemand, ce projet consiste à utiliser les gaz métallurgiques issus la sidérurgie pour la production de produits chimiques et ainsi réduire les émissions de CO2 dans ces deux secteurs.

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Les nombreux talents de l'hydrogène

L'hydrogène comme carburant

L'hydrogène ne dégage aucun gaz d'échappement lorsqu'il est brûlé. Cela en fait un substitut idéal du charbon, du pétrole et du gaz naturel dans les transports et l'industrie. Sous forme comprimée, il présente une densité d'énergie élevée et convient donc à l'alimentation des transports longue distance terrestres, maritimes, voire aériens. Dans cette optique, il peut être brûlé ou transformé en électricité dans une pile à combustible. Les batteries semblables à celles utilisées dans les voitures électriques sont peu adaptées aux longues distances, étant trop lourdes et volumineuses.

L'hydrogène comme stockage d'énergie

Plus nous utilisons d'énergies renouvelables, plus il devient crucial de gérer les fluctuations de leur disponibilité. L'hydrogène est une molécule qui peut être transportée et stockée dans le monde entier, indépendamment du moment et la source d'énergie renouvelable à partir de laquelle elle est créée.

L'ammoniac produit avec de l'hydrogène vert

L'ammoniac n'est pas seulement l'un des produits chimiques les plus couramment fabriqués, mais il convient également au stockage d'énergie. Si l'hydrogène nécessaire à sa production est produit exclusivement à l'aide d'électricité verte et que seules des énergies renouvelables sont utilisées dans le processus ultérieur, il s'agit d'ammoniac vert. L'ammoniac a une densité énergétique nettement plus élevée que l'hydrogène et est donc encore plus facile à transporter et à stocker.

L'hydrogène pour la production de méthanol

Le CO2 peut également être converti en méthanol en réagissant avec l'hydrogène. L'avantage : le méthanol est la pierre angulaire de nombreux produits chimiques courants et, comme l'ammoniac, il est facile à stocker et à transporter.

L'électrolyse nécessite un refroidissement et une condensation. Les différents matériaux et exigences en matière de pression, de température et de résistance doivent être pris en compte. L'hydrogène gazeux, par exemple, est ultra-inflammable et, dans certaines conditions, il réagit violemment au contact de l'air ou de l'oxygène. En ce qui concerne l'eau, les options de purification jouent un rôle primordial selon la qualité de l'eau de refroidissement. Les défis que l'hydrogène vert soulèvent sont nombreux et complexes, car de multiples éléments doivent être pris en compte, tels que le scellement, le choix d'un matériau répondant à toutes les exigences, la méthode de contrôle de l'encrassement et l'utilisation optimale de l'espace d'installation disponible. C'est là que l'expertise d'Alfa Laval entre en jeu.

Les tâches centrales des échangeurs de chaleur Alfa Laval comprennent le refroidissement de l'hydrogène, de l'oxygène et du catholyte. De plus, les échangeurs condensent l'humidité de l'hydrogène et de l'oxygène. Les deux substances peuvent donc finalement être utilisées.

« Nous connaissons Alfa Laval depuis longtemps; c'est un partenaire fiable et compétent dans tous nos domaines technologiques. Chez Alfa Laval, nous rencontrons des experts avec lesquels nous pouvons parler ouvertement, qui s'impliquent dans la résolution de nos problèmes et collaborent avec nous pour trouver la meilleure solution possible. Alfa Laval n'est donc pas seulement un équipementier pour nous, mais également un co-penseur et un co-développeur. »

- Stephan Liebscher, Directeur de la supply chain hydrogène vert chez thyssenkrupp UCE

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Hydrogène vert - En savoir plus

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En supposant que l'hydrogène vert représente jusqu'à 24 % du marché de l'énergie d'ici 2050, la demande continuera de croître à un rythme rapide. L'hydrogène vert offre une solution zéro émission comme carburant pour le transport ou la production d'électricité, pour la chaleur dans les industries de transformation ou dans les bâtiments, pour le stockage de l'énergie et comme matière première importante dans l'industrie chimique. Il recèle un potentiel considérable pour permettre notre transition énergétique, en particulier pour les secteurs difficiles à décarboner.

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