Production de l'hydrogène

Une video de Siemens avec pas mal de données sur la situation de leurs électroliseurs au niveau industriel ainsi que les objectifs (sous-titre et traduction activable pour les non-anglophone)
https://www.youtube.com/watch?v=-nID5pg5b98
Environ 75% de rendement en conversion avec un objectif à 80%, c'est bon. Le coût de production (conversion certainement) serait de l'ordre de 3cts du KWh.
Il y parle de PEM électroliseur, le futur semble s'orienter vers de les AEM électroliseur.
https://www.youtube.com/watch?v=WfkNf7kMZPA

Un article de Volkswagen qui compare l'efficacité d'une voiture électrique à batterie par rapport à une voiture à hydrogène, et qui explique pourquoi VW ne souhaite pas développé l'hydrogène:
https://www.volkswagenag.com/en/news/stories/2019/08/hydrogen-or-battery--that-is-the-question.html

Un schéma qui résume bien le bilan énergétique:

Merci Snickers et Prax pour ces documents intéressants!

La société belge John Cockerill est leader dans la fabrication d'électrolyseurs pour la fabrication d'hydrogène vert.

Je viens de regarder la fiche technique de leur plus gros electrolyseur, capable de produire 1000 Nm³ d'H2 par heure. Le rendement est compris entre 63 & 71%.


Je ne suis pas un fervent défenseur de l'hydrogène, mais lorsqu'on entend les craintes de plus en plus nombreuses concernant l'approvisionnement en matières premières nécessaires pour la fabrication des batteries et que l'on sait que la disponibilité des stations de recharge électrique est également problématique, alors l'hydrohène sera peut-être une partie de la solution, même si le rendement total est exécrable

Samural a écrit:

Merci Snickers et Prax pour ces documents intéressants!

Merci aussi

Samural a écrit:

[...] et que l'on sait que la disponibilité des stations de recharge électrique est également problématique, alors l'hydrohène sera peut-être une partie de la solution, même si le rendement total est exécrable

Et que l'on sait aussi les difficultés et problèmes que posent le stockage et la distribution de l'hydrogène, alors l'hydrogène sera peut-être une partie (et une partie seulement) de la solution.
Elle est finie, l'époque heureuse où le moteur à combustion interne était la solution universelle...

Elle est finie, l'époque heureuse où le moteur à combustion interne était la solution universelle...
Ah oui! Qu'est-ce que c'était pratique une énergie sous forme liquide!

Prax a écrit:

Un article de Volkswagen qui compare l'efficacité d'une voiture électrique à batterie par rapport à une voiture à hydrogène, et qui explique pourquoi VW ne souhaite pas développé l'hydrogène:
Un schéma qui résume bien le bilan énergétique:

VW est du genre très frileux sur l'innovation avec souvent un train de retard.
Certains constructeurs pensent exactement le contraire tablant sur un hydrogène de surplus vraiment pas cher.
Coté PL, ils sont partis à fond sur l'hydrogène, les puissances et capacité étant bien plus importantes.

Ce sera au final l'équation économique qui les départagera et il est certainement trop tôt pour dire qui va l'emporter.

Mise en oeuvre du plugin W.I.S.I.W.I.T.

Kuryo a écrit:

.... L'étape commune du transport de cette énergie, étant elle aussi en défaveur de l'hydrogène, car sauf erreur de ma part cela ne peut pas (encore) se faire par pipelines.

Non ! L’hydrogène n’a de sens comme vecteur d’énergie que si sa production est décentralisée et verte, càd qu’il est produit tout près du lieu de distribution. Par exple : une éolienne ou un parc photovoltaïque  produisent l’H2 à proximité des stations services des autoroutes, centres commerciaux, etc….
S’il fallait un réseau de pipelines ou des armadas de camions-citernes pour approvisionner les stations, ce serait absurde.  

cyclopette a écrit:

Kuryo a écrit:

.... L'étape commune du transport de cette énergie, étant elle aussi en défaveur de l'hydrogène, car sauf erreur de ma part cela ne peut pas (encore) se faire par pipelines.

Non ! L’hydrogène n’a de sens comme vecteur d’énergie que si sa production est décentralisée et verte, càd qu’il est produit tout près du lieu de distribution. Par exple : une éolienne ou un parc photovoltaïque  produisent l’H2 à proximité des stations services des autoroutes, centres commerciaux, etc….
S’il fallait un réseau de pipelines ou des armadas de camions-citernes pour approvisionner les stations, ce serait absurde.  

Effectivement, l'électricité est acheminée sur le lieu de consommation et l'unité de production peut être accolée à la station. Les hypothèses prise dans le graphique sont défavorable à l'hydrogène mais on est sur une présentation qui prône les batteries.
Si on part sur des hypothèses plus favorable, il faut ajouté le transport de l'électricité (97% de rendement), Le rendement de l'électrolyseur est de l'ordre de 75% au lieu de 70, les électrolyseurs peuvent sortir de l'hydrogène pré-comprimé de 20 à 40 bar, la compression sera moins énergivore et la phase de liquéfaction assez énergivore est éliminable, le transport aussi.  
Il est probable que l'on puisse atteindre 40% de rendement sur l'hydrogène convertie en électricité disponible au moteur. Ce qui est moins loin des 76% calculé par VW en version batterie.
Les marge de progressions sont surtout sur les rendement de l'électrolyseur et de la pile à combustible considéré à 65% dans le calcul.

Thomas Tours a écrit:

Elle est finie, l'époque heureuse où le moteur à combustion interne était la solution universelle...

En fait des constructeur Japonais sont entrain de transformer les moteur a combustion interne en moteur a combustion interne fonctionnement a 'hydrogène, pour l'instant le rendement n'est pas bon, mais il pense l'améliorer dans le futur. il pense même arriver au même rendement voir un rendement supérieur au moteur actuel.

LAF ! ! ... !

Non, le cycle de Carnot est bien fini avec l'hydrogène pur.

Il y a eu un salon sur le sujet de l'hydrogène à Hanovre il y a 3 semaines. De nombreux sujets ont été abordés et un certain nombre de vidéo sur une chaine spécifique YT ont été chargé. https://www.youtube.com/user/H2FCHannover/videos

Je viens aussi de m'inscrire à un colloque sur l'hydrogène en région centre à Bourges, on verra bien ce qu'ils disent: https://my.weezevent.com/hydrogene-au-centre-3eme-edition.

Ils parlent de mobilité lourde, donc surement tracteur, camion et engin de TP. Il y aura une intervention entre autre de John Deere, fabricant de moteur de tracteur et de bateau à Saran (45). Je vous ferai un rapport, c'est fin septembre.

@ laf_ange: effectivement si on peut éviter la pile à combustible et rester sur des technique éprouvé ( en gagnant au passage pot catalytique, injection d'urée etc..) pourquoi pas.  
D'un autre coté, si on a trop d'hydrogène on verra peut-être des Zeppelins accroché à des éoliennes...

Concernant le document de VW… quand on veut tuer son chien…
Si on veut tuer le modèle à batterie, il suffit de parler d’autonomie
Dans tous les cas, sans remise en cause de nos modes de vie et en particulier de trajets boulot-domicile, point de salut.

Concernant la distribution d’hydrogène à large échelle, techniquement rien de s’y oppose.
Les réseaux GRTgaz (haute pression) et GrDF (basse pression) sont d’ores et déjà qualifiés pour accepter un mix jusqu’à 10% de H2.

Intéressant ce tableau VW.
Et voila ce que dit Wikipédia : L'hydrogène est l'atome le plus léger, dans les conditions normales, dont la masse volumique est de 0,09 kg/m34. Il peut être liquéfié (70 g/L) à −253,8 °C, température difficile à obtenir, ou être compressé par les techniques modernes jusqu'à 700 bars, pression à laquelle il possède une masse volumique de 42 kg/m3, soit 42 g/l5,6.

Effectivement beaucoup d article parle de rendement d hydrolyse, mais bien peu du conditionnement. Des frigo a -253 °C, ou des compresseurs capable de comprimer a 700 bars ca doit engloutir beaucoup d énergie !

Alors avec des rendements aussi mauvais et des véhicules toujours de plus en plus lourd, c est pas gagné pour la planete.
Et pour rester VW,  rien que la "petite" ID3 tout électrique fait 1.8 tonne  ! Ce soir garé dans ma rue, une énorme KIA EV6, 2.2 tonnes, roues 235 55 R19...  
(en comparatif, ma petite 2cv de 1959 pèse 540kg et a des roues de 125 70 R15)

A quand les petits trois/quatre roues, moins de 500kg, avec des pneu de velo ou mobylette ?! et avec un pédalier pour ajouter 200 W et se maintenir en forme, car il y a pas pas que les voitures qui prennent du poids ...
Allez visiter le site allemand Twike : https://twike.com/twike3/., 2 places, 2 pédaliers + coffre et moins de 300 kg.

Tu oublie le stockage solide qui fonctionne mais qui n'est pas très "rentable" (on stocke peux), des chercheur planche dessus pour améliorer ce type de stockage. avantage pas besoin de froid extrême ni de haute pressions.

LAF ! ! ... !

J'avais lu des réflexions d'utiliser l'H2 pour faire de l'ammoniac, réaction bien maitrisée (la base de la chimie des engrais) pour faciliter le transport et le stockage: liquide à -35°C.
Bon, on ajoute des étapes au processus, ça réduit le rendement, mais si on analyse en cycle de vie complet il est possible de regagner sur le rendement du stockage et transport ce qu'on perd dans la transformation.

Il est regrettable que personne ne songe à moins consommer plutôt qu'à remplacer l'existant dans un ratio 1 pour 1. Mais c'est vrai que ce n'est pas vendeur...

HP39 a écrit:

A quand les petits trois/quatre roues, moins de 500kg, avec des pneu de velo ou mobylette ?! et avec un pédalier pour ajouter 200 W et se maintenir en forme, car il y a pas pas que les voitures qui prennent du poids ...
Allez visiter le site allemand Twike : https://twike.com/twike3/., 2 places, 2 pédaliers + coffre et moins de 300 kg.

Malheureusement Twike est en train de basculer vers le toujours plus puissant, toujours plus vite: le Twike 5 est capable d'atteindre le 190km/h, pèse 600 kg, et a une puissance allant jusqu'à 70 kW.... Le pédalage ne servira sans doute qu'à alimenter l'autoradio et la prise USB....

Quant aux moteurs à hydrogène à combustion interne, BMW en avait équipé certains modèles de la série 7 début des années 2000. Rien de nouveau sous le soleil donc et technologie à présent obsolète .

Samural a écrit:

Quant aux moteurs à hydrogène à combustion interne, BMW en avait équipé certains modèles de la série 7 début des années 2000. Rien de nouveau sous le soleil donc et technologie à présent obsolète .

On pourrait faire la même remarque pour la voiture électrique : les premières voitures électriques sont apparues il y a plus d'un siècle et n'ont pas été un succès à cause du manque de capacité et du poids des batteries.  
Plus d'un siècle plus tard, même avec les dernières technologies de batteries, on en est toujours au même problème de capacité et de poids des batteries, rien de neuf sous le soleil !

De toute façon, ce n'est pas la voiture électrique qui résoudra le défit climatique, toutes les études montrent qu'il faut agir dans les quelques années à venir, 3 - 4 ans, alors avec un arrêt des ventes des thermiques en 2035 et l'état d'avancement actuels de la mobilité automobile électrique, quel que soit son effet bénéfique (espéré) sur le climat, il viendra beaucoup trop tard.

En fait, le seul effet bénéfique actuel de la voiture électrique est... de faire s’effondrer les ventes de voitures [/quote]

Aujoud'hui j'étais au forum "Hydrogène au centre", et c'était bien intéressant. Touts les acteurs en lien avec l'hydrogène de la région Centre étaient présent.
Je pensais que ça allai débattre du pour ou contre, de l'intérêt de l'hydrogène comme vecteur d'energie etc... en fait pas du tout. La question est tranchée et la grosse machine industrielle est déjà lancé à fond. L'Europe, dans son plan de relance et son green deal veux produire jusqu'à 10 000 000 de tonnes d'hydrogène vert à l'horizon de 2030, et en importer autant.
Pour avoir une idée, il faut 60kWh d'électricité dans un électrolyseur pour produire 1 kg d'hydrogène,  ( à 0.10 € le kwh, ça fait un cout de 6 €/kg brut)
1kg d'H2 contient trois fois plus d’énergie qu' 1 kg d'essence, soit 33,3 kWh. Donc il faudra un sacré paquet de mWh pour produire tout ça.

Hydrogène vert=  hydrogène produit part électrolyse de l'eau, avec de l'électricité d'origine solaire ou éolien.
Hydrogène gris= fabriqué à partir de gaz ou de charbon, soit 97% de la production française actuelle.

Pour quoi faire?
Le but premier c'est de remplacer l'hydrogène gris, dans tout les usages industriel actuel, par de l'hydrogène vert. La fabrication d'engrais agricole est le plus gros consommateur d'hydrogène.  Ensuite c'est de voir si l'on peux remplacer le gaz naturel utilisé dans l'industrie par de l'hydrogène. Par exemple chez Pyrex, ils expérimentent des four de fusion du verre à hydrogène, pour décarboné le procédé. La possibilité de faire fonctionner des haut fourneaux à hydrogène est actuellement à l'étude pour la réduction de l'acier. Et plus généralement partout ou l'industrie brule du gaz. Pour les gros consommateur, les hydroliseurs fabriqueront l'H2 sur place

Ensuite pour les transports.
L'hydrogène est envisagé partout ou les batteries ne sont pas utilisable, pour des raisons de poids ou de rapidité de chargement. Donc surtout pour de la mobilité lourde: poids lourd, bus, benne à ordure, engin de chantier, ou pour des outils très couteux qui doivent avoir un faible temps d'immobilisation: tracteur d'aéroport.
Pour ces engins là, il y a 2 pistes de motorisations:
1- La pile à combustible + moteur électrique
2 - Le moteur thermique converti à l'hydrogène.

La pile à combustible est privilégiée pour les bus de ville, les trains, les gros groupes électrogène surtout à cause de l'absence de bruit et de vibration. Par contre c'est fragile et elle est déconseillée pour les usages dans environnement poussiéreux, et soumis à des chocs, comme les engins de chantier. Pour les camions ce n'est pas tranché, mais ils seront dispo à partir de 2025

Comment faire le plein?
Un maillage d'une centaine de station service est en cour sur la France d'ici 2024. Pour l'instant, les électrolyseur de forte puissance fabriquent l'hydrogène vert, puis le comprime dans des racks de bouteilles de gaz à 350 bar. La loi interdit de transporter l'H2 à une pression supérieure.  Ces racks sont chargés dans des camions puis acheminé dans des stations services. La station va re-comprimé ce gaz dans stock tampon à 450 bar pour faire des pleins par transfert à 350 bar, ou à 900 bar pour faire des pleins à 700 bar. Le plein se fait en 4 min... si le stock tampon est en pression, sinon il faut attendre.
Le prix à la station va donc dépendre du prix du courant pour produire l'hydrogène et le pré-comprimé et du prix du gasoil pour l'acheminé par camion jusque là. De 6 € /kg on passe à 15 € /kg. Ils espèrent dans un futur proche avoir des électrolyseurs un peu partout, près des station pour réduire les couts.

Aujourd'hui, un bus de ville diesel coute 400 000 €, un bus au gaz naturel 600 000€, un bus à hydrogène 800 000€.  Safra est un constructeur français qui en a déjà 25 en circulation:



Il propose de rétrofiter les bus diesel en leur intégrant une pile à combustible pour 300 000€ : https://safra.fr/retrofit/
c'est cher, mais moins qu'un bus neuf.

Il y avait un représentant de Borgwarner, anciennement Delphi à Blois, spécialiste de l'injection sur moteur thermique, qui expérimentent l'injection hydrogène. Les rendements sont équivalents à la pile à combustible, sauf que le moteur produit quelque g de CO2, provenant de la combustion de l'huile, mais c'est très faible. L'air contenant beaucoup d'azote, sa combustion entraine la création de Nox, comme pour les hydrocarbure. Pour palier ils utilisent un catalyseur avec injection d'urée (AD blue) comme sur les camions actuel et ils augmentent considérablement le débit des turbos pour refroidir la combustion et réduire les Nox. Les résultats sont bon et surtout cela permet de conserver un savoir faire et un tissus industriel lié au moteur à combustion, et des emplois.
D'ailleur il y avait aussi 3 chercheurs du Laboratoire Prisme, qui travaillent encore sur les moteurs à combustion interne, par les faire tourner à l'hydrogène mais aussi à l’ammoniac!!!
L'ammoniac est une façon très prometteuse de stocker l'Hydrogène : Il est liquide à 8.6 bar :


L'exposé complet: Prisme l'ammoniac
Je ne savais pas du tout que les moteurs pouvaient tourner à l'ammoniac, apparemment les Anglais, les Australiens et les Japonais travaillent beaucoup dessus.

C'est un peu en vrac, et je n'ai pas de conclusion là dessus pour l'instant, c'est juste pour partager.

Merci beaucoup pour ce résumé, c'est super intéressant

Intéressant, merci du partage.

Merci beaucoup pour ces informations.
En ce qui concerne le transport ferroviaire, j'aimerai voir une comparaison hydrogène vs électrification par caténaire, en cycle de vie complet, et prenant aussi en compte les effets de bords (parcs matériels distincts et diffus en particulier).
Mais je doute que cela existe (et ce n'est certainement pas dans ce genre d'évènement que ça se trouvera), vu les enjeux de communication politique.

Effectivement c'est intéressant. Merci Prax

Je serais curieux de connaître le prix d'un électrolyseur comparé au cout de production de l'hydrogène vert. Car s'il est faible on peut peut-être se permettre de ne pas les faire tourner tout le temps et n'utiliser que le surplus des EnRI. S'il est élevé, il faudra qu'ils tournent tout le temps donc ça utilisera des capacités de production nucléaire.

Post du jour sur Linkedin de Jancovici sur l'hydrogène

Jancovici a écrit:

Nous avons désormais les yeux de Chimène pour l'hydrogène. Partons nous dans la bonne direction avec les annonces gouvernementales ?

Dans le Plan de Transformation de l'Economie Française, nous proposons d'en produire "un peu", c'est à dire en gros autant qu'aujourd'hui, mais au lieu de le faire en "reformant du méthane" (voir https://bit.ly/3LSyUHN ), il serait produit en électrolysant de l'eau avec de l'électricité décarbonée.

Dans notre plan, il ne sert qu'à deux choses :
- produire de l'ammoniac, qui permet lui-même de produire des engrais. Même en diminuant la consommation d'engrais de synthèse, nous en aurons besoin un petit moment avant de pouvoir éventuellement nous en passer "un jour" en agriculture
- produire de l'acier, en remplaçant le charbon (le coke) pour ôter l'oxygène associé au fer dans le minera de fer.

Ce sont donc deux applications industrielles "fixes". Nous ne proposons pas d'en utiliser de manière significative dans les transports. Les raisons à cela sont :

- le volume d'électricité nécessaire. Les poids lourds c'est actuellement 8 millions de tonnes de pétrole par an en France. Pour avoir la même énergie sous forme d'hydrogène (sachant que les rendements d'une pile à combustible et d'un moteur de poids lourd sont proches) il faudrait environ un tiers de la production électrique actuelle (il en faudrait 3,5 fois moins pour une propulsion directe à l'électricité en posant des caténaires sur les autoroutes et les principales routes)

- la logistique de l'hydrogène. Gaz le moins dense énergétiquement par unité de volume, son stockage et sa manutention sont très couteux énergétiquement. Molécule la plus petite de notre environnement, ce gaz s'infiltre par la moindre fissure et fragilise l'acier : il faut modifier les réseaux ou en construire de nouveaux (ca nous met hors délai)

Quand on lit dans cet article des Echos que le plan hydrogène français concerne surtout la mobilité, il est à craindre que notre pays ne prenne à nouveau un vrai problème par le mauvais bout. Cette mobilité hydrogène peut éventuellement concerner des applications de niche (un train ici ou là), mais il y a des alternatives plus pertinentes pour l''essentiel de la mobilité des personnes et des marchandises que de se jeter sur ce vecteur à la mode.

Voir https://bit.ly/3Ciz3B4 pour le fret ; https://bit.ly/2H5Eubp pour la mobilité du quotidien et https://bit.ly/3rj6lK1 pour la mobilité longue distance.

Enfin le gouvernement table sur une "baisse des couts". Mais la baisse des couts se constate historiquement dans un monde mondialisé en croissance énergétique. Nous ne l'aurons plus dans un monde globalement en décrue énergétique.

Nous n'avons que 28 ans pour arriver à diviser les émissions planétaires par 3, ou pour avoir en Europe une division par 2 à 10 du pétrole disponible (https://bit.ly/3E6qJFY ). Nous n'avons pas le luxe de tâtonner en se disant que l'on changera de plan s'il est mauvais. Si le plan est mauvais ca se paiera en drames.

https://www.lesechos.fr/industrie-services/energie-environnement/la-france-va-cofinancer-la-construction-de-dix-usines-misant-sur-lhydrogene-1852460

C’est quoi ces liens qui nous envoient sur des sites payants qui ne correspondent même pas au descriptif !!!