Utiliser l’hydrogène pour stocker l’énergie : la solution de McPhy Energy

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éoliennes dans l'Aube - © EDF - Philippe Eranian (2)La production électrique issue de certaines énergies renouvelables (éolien, solaire) est instable et imprévisible. Ceci est dû au fait que leur rendement dépend des conditions climatiques. Pour pallier ce problème, il faudrait pouvoir stocker l’énergie produite en excès et la redistribuer quand la demande en énergie est plus importante. Cependant les techniques de stockage d’électricité ne sont pas encore au point, à l’exception des STEP cantonnées aux régions montagneuses. Le 27 septembre dernier, l’entreprise française McPhy Energy  a présenté une solution de stockage basée sur l’hydrogène et qui pourrait être développée à l’échelle industrielle dans les années à venir.


 

Energies intermittentes et stockage de l’électricité 

Dans un monde où les énergies renouvelables intermittentes sont en pleine expansion, une question essentielle se pose : comment stocker des énergies produites de manière irrégulière ? En effet, les panneaux solaires et les éoliennes ont souvent des périodes de production d’énergie qui ne correspondent pas aux pics de consommation électrique.

L’utilisation de ces énergies vertes ne peut actuellement pas dépasser un certain seuil pour réduire l’impact de la météo sur la sûreté de l’alimentation électrique. Il ne faudrait en effet pas qu’un jour sans soleil ou sans vent provoque une panne électrique générale. De plus les réseaux électriques conventionnels ne sont pas faits pour supporter ces aléas.

La possibilité de stocker massivement l’électricité produite par les énergies renouvelables pour la redistribuer plus tard ouvrirait des perspectives intéressantes pour palier les  limites actuelles et permettrait de rentabiliser au maximum leur production. 

Mais les solutions de stockage performantes sont encore rares : certaines ont un coût trop élevé (batteries ou accumulateurs géants), d’autres un rendement trop faible (stockage à air comprimé). Les seules véritables solutions – à la fois efficaces et rentables – résident dans les barrages hydrauliques et les STEP (stations de transfert d’énergie par pompage) qui représentent 99% des capacités de stockage installées dans le monde (12GW installées). Elles permettent de moduler la production d’électricité en fonction de la demande. Mais là encore, ces systèmes ne sont pas viables n’importe où et ne peuvent répondre à tous les nouveaux besoins de stockage des énergies renouvelables.

“Les besoins de stockage vont fortement augmenter dans les années à venir. Des solutions sont déjà disponibles, d’autres sont en développement. Mais toutes restent chères et nécessitent encore des recherches” nous explique Hélène Burlet, responsable scientifique du Laboratoire d’innovation pour les technologies des énergies nouvelles (Liten) au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).

«  Le stockage de l’énergie est l’un des challenges de la transition énergétique en France, comme dans de nombreux pays d’Europe et du monde », confirme Pascal Mauberger, président du directoire de McPhy Energy.

L’hydrogène pour stocker l’énergie

L’idée de transformer l’énergie en hydrogène afin de la stocker a plus de 40 ans. Depuis plusieurs années, l’hydrogène est même présenté comme le carburant du futur en raison de son excellente densité énergétique (33kWh/kg). C’est un vecteur d’énergie sans précédent. 

Jusqu’ici, l’hydrogène s’avèrait très instable et difficilement utilisable. Il est trois fois plus dense que les autres combustibles mais il est aussi extrêmement volatile – c’est l’élément le plus léger de l’univers – et donc difficilement stockable. Il faut beaucoup d’énergie pour le densifier sous une forme stable et là encore, sa stabilité n’est pas toujours garantie.

Cependant, l’entreprise McPhy Energy a réussi à stabiliser l’hydrogène à l’état solide sous forme d’hydrures métalliques facilement utilisables par les industries. Ils ont réussi à fixer l’hydrogène à du magnésium, qui l’absorbe comme une éponge. Ils créent ainsi des petites galettes qui sont insérées dans des tubes facilement transportables. En utilisant l’hydrogène présent en grande quantité dans l’eau et en choisissant le magnésium, un matériau abondant et abordable, ils ont réussit à stabiliser le gaz à un coût raisonnable et à réduire considérablement ses risques d’inflammabilité.

L’électricité qui arrive au système alimente un générateur d’hydrogène par électrolyse de l’eau qui va pouvoir produire 12m3 d’hydrogène par heure. A une température donnée, l’hydrogène va être absorbé par le magnésium où il pourra être conservé sous forme stable. En chauffant le système à 350°c, le processus pourra être inversé avec un taux de rendement énergétique de prêt de 90%, d’après McPhy Energy.

Le premier exemplaire du système présenté le 27 Septembre dernier peut supporter un contenu énergétique de 3,3 MWh. McPhy pense pouvoir d’ici quelques années avoir une gamme pouvant supporter jusqu’à 16,5 MWh. Il est important de noter qu’il faudra encore plusieurs années pour que ce système puisse être distribué à une échelle industrielle.

L’hydrogène : une solution plus globale ? 

Pour l’heure, l’hydrogène reste encore acheminé à l’état liquide ou gazeux par pipelines et camions-citernes jusqu’aux usines. Mais d’ici quelques années le stockage de l’énergie sous forme d’hydrogène solide pourrait être envisageable grâce à des solutions comme celle développée par McPhy Energy.

En intégrant ce système aux énergies renouvelables, on peut espérer lisser leur production électrique en s’ajustant aux creux et aux pics de consommation. Ceci permettrait aux énergies renouvelables d’augmenter leur importance dans la production d’électricité globale, sans avoir à craindre les conditions météorologiques défavorables.

L’hydrogène présente d’autres vertus. Sous forme de gaz, par exemple, il peut être injecté dans le système de gaz naturel. Le système de stockage d’énergie par l’hydrogène de McPhy Energy pourrait aussi être utilisé pour l’alimentation de véhicules. Dans une société où les voitures électriques sont amenées à être de plus en plus nombreuses, imaginez pouvoir gagner jusqu’à 500 km d’autonomie en seulement quelques minutes de recharge…

 En savoir plus 

 → L’horizon hydrogène se rapproche (Energie Actu)

 

2 réflexions au sujet de : Utiliser l’hydrogène pour stocker l’énergie : la solution de McPhy Energy

  1. Le , Lefrançois a dit :

    merci le CEA liten qui a mis au point ce type de stockage dans des hydrures métalliques.

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