Hydrogène énergie du futur
Depuis 2010, sur le complexe pétrochimique de Marghera, situé près de Venise, au bord de la lagune, fonctionne un équipement de production d'énergie verte parmi les plus innovants du moment : une centrale électrique à hydrogène, la première au monde à l'échelle industrielle.
Elle fonctionne avec de l'hydrogène pur comme combustible et est alimentée via un pipeline de quatre kilomètres, reliant la centrale aux industries pétrochimiques avoisinantes, fortes productrices d'hydrogène aujourd'hui inutilisé. Pas moins de 6 000 tonnes d'hydrogène par an sont disponibles à Fusina. La combustion de l'hydrogène a l'avantage d'avoir pour sous-produit de la vapeur d'eau et non du CO2 comme les centrales thermiques traditionnelles.
En collaboration avec General Electric, qui fournit à la turbine et la chambre de combustion, les ingénieurs optimisent le système d'injection d'air, afin de minimiser la formation de monoxyde et de dioxyde d'azote. Le but est d'atteindre le « zéro émission ». General Electric est déjà très engagé dans la gazéification du charbon - dont une des résultantes est une forte production d'hydrogène. Il utilise d’ailleurs la gazéification dans une centrale thermique au charbon, voisine du port de Marghera, afin d'accroître encore les ressources disponibles en hydrogène.
La centrale est dimensionnée pour afficher une puissance de 12 MW. A cette production primaire, s'ajoutent 4 MW issus de l'utilisation de la vapeur d'eau, qui est conduite vers la centrale à charbon, afin d'alimenter partiellement la turbine. Au total, la centrale générée une puissance de 16 MW et produit environ 60 millions de KWh chaque année, ce qui est suffisant pour satisfaire les besoins de 20 000 familles. Cela représente un rendement global flatteur de 43 %, à comparer aux 30 à 45 % de rendement d'une centrale à charbon. Mais surtout, l'installation épargne le rejet dans l'atmosphère de l'équivalent de 17 000 tonnes de CO2
Au final, la réalisation de la première centrale à hydrogène au monde a couté environ 50 millions d'euros.
La production d'hydrogène s'obtient le plus souvent par un procédé d'extraction chimique d'hydrocarbures fossiles (c’est en quelque sorte les rejets des raffineries). Le dihydrogène peut également être extrait de l'eau via la production biologique par des algues, ou par électrolyse. Pour ce principe, une alimentation en énergie électrique renouvelable, comme l'hydroélectricité, l'éolien, ou le solaire photovoltaïque permet théoriquement de produire l'hydrogène sans pollution ou presque. Ce qui a été peu fait car en général, l'électricité consommée reste plus précieuse que le dihydrogène produit. L'électrolyse présente cependant des avantages croissant à mesure que la population humaine et la pollution augmentent, et que des ressources non renouvelables (composés de carbone) se réduisent.
La production d'hydrogène s'obtient aussi par réduction chimique, ou plus intéressant encore par la chaleur. Quand l'énergie est disponible sous forme de très haute température (centrale nucléaire ou moindrement concentration solaire thermique), il est possible de produire de l’hydrogène par électrolyse à haute température (HTE). Contrairement à l'électrolyse à basse température, la HTE convertit plus d'énergie-chaleur initiale en énergie chimique (le dihydrogène), pouvant en augmenter l'efficacité d'environ 50 %. Le procédé HTE est plus souvent évoqué par la Recherche pour la chaleur nucléaire existante, car l'investissement solaire correspond à des coûts d'investissement élevé. La France avec ses fours solaires a une longueur d’avance en recherche et développement sur ce procédé. Il faut cependant mettre un bémol sur l’hydrogène produit dans les réacteurs à très haute température (High Temperature Gas Cooled Reactor, HTGR) qui à cause de la réduction du prix du pétrole est moins compétitif que, le « vaporeformage ». Mais il faut garder à l’esprit qu’un réacteur nucléaire pouvant à la fois produire de l'électricité et de l'hydrogène pourrait aussi mieux moduler sa production. Par exemple, la centrale nucléaire pourrait produire de l'électricité le jour et de l'hydrogène la nuit, pour mieux s'adapter aux variations quotidienne de la demande.
La découverte et le développement de méthodes moins coûteuses de production d'hydrogène en masse permettrait d'accélérer la mise en place d'une « économie hydrogène ».
16 réactions
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Ronny
17 janvier 2015 09:46
@ auteur
Merci pour l’article ! J’avais entendu parler de cette réalisation mais ne savait pas où elle était implantée.Nous sommes là sur le principe du « 0 waiste » ou mieux en français 0 déchets, les déchets des uns pouvant être - mais pas toujours - les matières premières des autres.
Le problème avec l’hydrogène est double : une très haute inflammabilité (pire que le charbon, le fuel) et une production non anodine de NOx ou oxydes d’azote vous l’avez dit.Il y a encore du boulot pour limiter la casse, mais tout cela va dans le bon sens, celui du « mélange énergétique »... -
julius 1ER
17 janvier 2015 10:23
encore du boulot pour limiter la casse, mais tout cela va dans le bon sens, celui du « mélange énergétique »..
je suis d’accord et d’autant plus d’accord que comparé aux coûts du nucléaire, voir les propositions de Ségolène R...sur l’EPR et le nucléaire en général où l’on continue dans le mensonge et l’omission mais ici en France le nucléaire touche au sacré voir religieux avec ses dogmes ........on ne peut pas avoir un dialogue serein sur le nucléaire en France pour la simple et bonne raison que le noeud gordien originel est la création gaulliste de la force de frappe .... et que pour rentabiliser l’énorme dépense militaire que cela représente eh bien on a trouvé une application civile que sont les centrales nucléaires, d’ailleurs le glissement sémantique n’est en rien dû au hasard........à l’origine on parlait de centrales atomiques !!!!!!!!!!!!!-
Onecinikiou
18 janvier 2015 01:52
Une « application civile » qui fait que les français émettent toujours 50% de moins par habitant/an de CO2 que leurs voisins allemands, présentés faussement comme des parangons de vertu écologiste, et payent leur KWh moitié moins cher que ces derniers.
Quant au coût financier total que revêt la force de dissuasion, elle nous en aura couté 335 milliards d’€ de 1945 à aujourd’hui. Cela représente, sur les 70 dernières années, moins de 5 milliards d’€ par an.Une assurance-vie qui coute 0,23% de notre richesse nationale, qui nous prémunit contre toute attaque d’un pays tiers depuis soixante ans, dans un contexte de surcroît de troubles géopolitiques croissants, moi je prends et je conserve !Je remarque d’ailleurs que ceux qui appellent à la disparition de nos forces de dissuasion, souvent à l’invocation tendencieuse du prétexte financier et dont il vient d’être démontré qu’il est dérisoire en comparaison des avantages qu’elle comporte, sont comme toujours les éternels cocus gauchistes qui croient naïvement à la communion des peuples, de concert avec les agents patentés à la solde de la puissance impériale.La conjonction d’intérêts est donc manifeste entre ces derniers. Je veux dire : pas plus que d’habitude !
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marmor
17 janvier 2015 12:12
Malgré le musèlement des lobbies pétroliers, la marque BMW avait beaucoup progressé dans la maîtrise de l’hydrogène comme carburant automobile, mais on lui a intimé l’ordre de vite stopper ses recherches....
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christophe nicolas
17 janvier 2015 13:58
Ce n’est pas bon mais bel effort !
L’hydrolyse doit se se faire par des techniques synergétique sinon ça n’a pas d’intérêt.Vous rentrez 1 unité d’énergie pour faire l’hydrolyse, vous sortez 17 unités d’énergie, vous alimentez une pile à combustible qui sort de la chaleur et de l’électricité. Ainsi, votre voiture est chauffée, votre hydrolyse est alimentée et le moteur électrique de votre 308 ou de votre Mégane est alimenté.Il faut éviter les grandes unités de production qui nécessitent un transport électrique nocif pour le champ magnétique terrestre.Pour la synergétique, je vous renvoie à Stanley Meyer et à mes propres travaux.-
christophe nicolas
17 janvier 2015 14:02
J’oubliais le coût, je suis étourdis. Cela à un prix mais la consommation est très faible.
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Onecinikiou
17 janvier 2015 16:51
« Vous rentrez 1 unité d’énergie pour faire l’hydrolyse, vous sortez 17 unités d’énergie »
Pouvez-vous être plus prolixe sur le sujet ?
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Jacques-Robert SIMON
17 janvier 2015 16:03
« Pas moins de 6 000 tonnes d’hydrogène par an sont disponibles à Fusina » : dans ce cas comment est-il fabriqué ?
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hugo BOTOPO
17 janvier 2015 17:49
Inutile de parler du dihydrogène, car l’hydrogène c’est déjà H2 ; le « pseudo monohydrogène » à un seul atome, c’est un proton ou un ion hydrogène sans son électron !
La centrale considérée n’utilise pas de l’hydrogène produit par des bactéries, du solaire, de l’éolien ou de l’hydraulique : ce serait un non sens absolu de produire de l’hydrogène à partir de l’électricité avec un rendement inférieur à 1 ou 100%, puis de brûler l’hydrogène dans une centrale thermique avec un rendement inférieur à 0,5 ou 50% ; il est plus simple d’utiliser directement l’électricité. L’argument du stockage d’énergie n’est pas recevable du fait de la très grande difficulté de stocker de l’hydrogène.
L’usine qui produit l’hydrogène en grande quantité peut avoir un optimum de fonctionnement en capacité qui incite à produire plus que nécessaire pour les utilisations de base. L’hydrogène produit résulte de la transformation des hydrocarbures contenant du carbone ou directement du charbon en apportant de la chaleur extérieurement (vapeur à haute température) et surtout en interne par la combustion du carbone ou charbon en CO2. Dans le cas présent la vapeur ne venant pas d’un réacteur nucléaire à moyenne ou haute température (ce dernier pas encore industrialisé), la vapeur vient d’une combustion avec production de CO2.
Les réactions chimiques de base sont :
C + 2H2O + chaleur—> CO2 + 2H2
ou C + H2O + chaleur—> CO +H2 (gaz à l’eau des anciennes usines à gaz)
Dans le dernier cas il faut séparer le monoxyde de carbone de l’hydrogène avant de le brûler !
Pour ne pas réduire à zéro l’argumentaire de l’article, l’hydrogène pourrait provenir de déchets d’hydrocarbures qu’une hydrolyse à haute température réduirait en CO2 et en H2 (et en H2O résiduelle) afin d’éviter une combustion directe des déchets générant une forte pollution.
Effectivement General Electric est très engagé dans la gazéification du charbon donc dans sa transformation en CO2 et en H2 avec une consommation d’énergie supplémentaire -
Alphonse Dé
17 janvier 2015 20:57
Salut treuh !
j’aime bien le « ce qui est suffisant pour satisfaire les besoins de 20 000 familles »
J’ai beaucoup ri !
C’est ça le truc qui foire chez toi : on n’est pas des poules.
Si, je t’assure ! bon, allons pour des veaux si tu préfères, mais le problème reste. Ce n’est pas dans la production qu’ est la solution, mais dans la consommation.
Sinon crois moi, on va finir par passer notre temps à fabriquer des combinaisons de survie au lieu de profiter de nos quelques années d’existence.
Après, c’est toujours intéressant de constater l’ingéniosité - même mal contrôlée - de l’humain. Mais nous savons tous que l’industriel est la tare de notre époque.-
Trelawney
18 janvier 2015 11:49
Ce n’est pas dans la production qu’ est la solution, mais dans la consommation.
Bien sur, il faut apprendre à moins consommer, mais il nous faudra toujours de l’électricité. Donc nous devons économiser l’énergie et en produire de façon économique et en détruisant un minimum de ressources. Pour moi l’hydrogène est une solution d’avenir
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Trelawney
18 janvier 2015 11:46
Si je parle de cette centrale en Italie, c’est pour amener le sujet sur l’hydrogène qui est perçu par en bon nombre de personnes comme le carburant du futur pour la production d’électricité, car celui-ci cumule les avantages d’être renouvelable, non polluant et stockable.
Malheureusement, l’hydrogène n’est pas une source directe d’énergie ; il doit d’abord être produit. Pour l’instant, la grande quantité d’hydrogène produit, l’est en tant que sous-produit d’autres transformations de produits comme le raffinage de produit pétrolier ou la gazéification du charbon. C’est cet hydrogène qui est employé dans la centrale de Marghera.
Actuellement, beaucoup de chercheurs se penchent sur la question : comment produire de l’hydrogène dans le cadre d’une utilisation commerciale, c’est-à-dire à grande échelle, avec une forte productivité, un faible coût de revient, de manière durable et sans impacter négativement l’environnement ?
Outre l’électrolyse de l’eau qui reste encore très énergivore, des recherches plus marginales mais néanmoins plus prometteuses sont faites sur « la photosynthèse artificielle » pour synthétiser de l’hydrogène à partir de feuilles artificielles basées sur la technologie des cellules photoélectrochimiques. Ou encore la production directe à partir de la biomasse. En effet certaines bactéries et micro-algues semblent avoir la capacité de produire de l’hydrogène sous l’action de la lumière. Cette technique serait idéale pour la production d’énergie « verte » à partir de sources quasi-inépuisables : l’eau et la lumière. Il y a aussi par réaction thermique solaire en concentrant la lumière du soleil, à la manière d’un four solaire.
Si on veut se servir de l’hydrogène comme carburant du futur on doit axer nos recherches sur un moyen de produire ce gaz de manière économique et en utilisant des énergies renouvelables. C’est je pense l’enjeu énergétique des prochaines années.
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eresse
18 janvier 2015 15:16
"General Electric est déjà très engagé dans la gazéification du charbon - dont une des résultantes est une forte production d’hydrogène"
Encore une hérésie du monde moderne ou le ratio final est largement inférieur à 1.
Le pire, il existe des gens pour applaudir ou approuver.
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Homme de Boutx
18 janvier 2015 15:56
Produire de l’hydrogène la nuit avec le nucléaire, ça pourrait être une bonne idée (meilleure que de chauffer de l’eau dans des cumulus) si la chaleur perdue pouvait être récupérée par l’industrie ou pour chauffer des villes.... au lieu de finir dans l’atmosphère où elle la réchauffe obligatoirement :
http://www.agoravox.fr/actualites/europe/article/2015-conference-sur-le-climat-en-162039
par contre, pour les utilisations civiles, à part Ariane, ça ne représente que 600 à 800 m3 d’hydrogène liquide par lancement...
Ce n’est pas demain que l’on roulera à l’hydrogène, il ne reste plus qu’à développer des centrales de cogénération à l’hydrogène à installer au plus près des villes : et je deviendrais peut-être nucléophile si le rendement dépasse largement les 25 % actuels (c’est à dire avec 4 fois trop de déchets)
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Labrique Baudouin
5 février 2018 16:54
La solution est dans l’autoproduction citoyenne autoconsommée : il faut que chacun prenne en charge autant que possible sa propre production d’électricité : j’ai transformé mon habitat (25O m²) pourtant ancien (construit bien avant ale premier choc ^pétrolier) et modérément isolé (je n’ai pas suivi le dogme de l’isolation prioritaire) en habitait à énergie positive (statut effectif BePos) mais pas seulement pour l’électricité et le chauffage mais aussi pour l’eau (cf. www.autarcie.be).
L’accent des pouvoirs publics est bien trop mis sur la construction neuve alors que muter un bâti ancien énergivore en BePos est possible, comme je j’ai fait ! Miser sur la nouvelle construction, c’est attendre plusieurs siècles avant que tout le bâti ne soit renouvelé !Cela demande certes des sacrifies : l’option généralisée te assidue de la « simplicité volontaire » : pas de vacances à l’extérieur de chez moi (certes un propriété de 32 ares partiellement boisée), pas d’achat de luxe, aucune dépense inutile, recyclage poussé des déchets, petite permaculture, …
Projet en cours ; après avoir amorti en moins de 7 ans, tout l’investissement (fonds propres et prêt), j’ai opté pour un couple électrolyseur/pile à combustible à hydrogène qui a un rendement de prés de 60%. Si on valorise la chaleur résiduelle produite surtout par la pile à combustible (lorsqu’elle transforme donc l’hydrogène en électricité), on réduit la perte à 5% environ.
Cf. le détail du projet (vos avis constructifs et aides sont les bienvenus) : http://www.retrouversonnord.be/projet_hydrogene.doc
Gandhi disait : « Vivons tous simplement afin que tous puissent simplement vivre.
Sois toi-même le changement que tu veux voir advenir dans le monde.
On devient riche par les choses qu’on ne désire pas. »