Production d'hydrogène vert photovoltaïque ? Les systèmes pour un rendement et une sécurité à la pointe

17 nov. 2023

Ces dernières années, on parle de plus en plus de la production d’hydrogène vert. L'objectif de Bruxelles est de produire dix millions de tonnes d'hydrogène vert d'ici 2030 dans l'Union européenne. La production d'hydrogène vert, également appelé « hydrogène green » ou « hydrogène renouvelable », utilise des sources d'énergie renouvelables, comme l'énergie solaire ou éolienne. Ce vecteur énergétique est de plus en plus populaire car il s'agit d'une source d'énergie propre et durable : elle n'est pas produite à partir de combustibles fossiles et permet donc de réduire les émissions de gaz à effet de serre (CO2), améliorant ainsi la qualité de l'air.

L'hydrogène vert étant un carburant propre, puisqu'il ne libère que de la vapeur d'eau comme sous-produit lors de sa combustion, on espère qu'il pourra remplacer, ou du moins réduire, l'utilisation des combustibles fossiles. Cela est particulièrement vrai dans certains des secteurs les plus polluants et les plus énergivores, tels que les industries lourdes comme la sidérurgie, l'aviation, le transport maritime à longue distance et le transport aérien, ainsi que de nombreux processus dans l'agriculture, particulièrement difficiles à "électrifier". La perspective est que la production d’hydrogène vert pourrait alimenter plusieurs secteurs, notamment la mobilité, l’industrie, le chauffage et l’électricité.

Production d’hydrogène vert : comment ça marche ?

La production d'hydrogène vert se fait par électrolyse de l'eau. Ce procédé décompose l'eau en ses deux éléments, l'hydrogène et l'oxygène, et est alimentée par de l'électricité propre, comme l'énergie solaire, éolienne ou hydroélectrique.

Contrairement à l’hydrogène gris, produit à partir de combustibles fossiles, et à l’hydrogène bleu, extrait à partir d’un composant renouvelable, l’hydrogène vert est produit à partir d’énergies exclusivement renouvelables. Ce type d’hydrogène peut être utilisé comme forme de stockage d’énergie renouvelable, dont la production fluctue en raison des différentes conditions météorologiques.

Pour résoudre ce problème, l’énergie excédentaire pourrait être utilisée pour produire de l’hydrogène vert par électrolyse de l’eau. Une autre solution consiste à transformer l'énergie neutre pour le climat en gaz neutre pour le carbone. Dans le processus Power-to-Gas, l'énergie verte est transformée par électrolyse en un gaz stockable, par exemple de l'hydrogène, ce qui garantit un approvisionnement énergétique constant et fiable lorsque les énergies renouvelables ne sont pas disponibles, comme en hiver. Cet hydrogène peut également être injecté dans les réseaux de gaz naturel existants et stocké. L'infrastructure gazière existante est alors exploitée pour sa distribution et son éventuelle utilisation à grande échelle.

Les usines pour obtenir un rendement et une sécurité maximum

Étant donné qu’en ajoutant de l’hydrogène, les caractéristiques du gaz naturel changent de manière significative, il est nécessaire de disposer d’outils et de solutions tant pour la mesure de ces nouveaux mélanges que pour la certification. De plus, comme l’hydrogène a une inflammabilité spécifique différente de celle du gaz naturel et appartient au groupe explosif IIC, il est nécessaire de prévenir les explosions et de valider la résistance des matériaux. SICK propose des solutions qui contribuent au renouveau de ces infrastructures, prenant en compte de nombreux aspects liés à la chimie des fluides, tant en termes de mesure que de sécurité.

De nombreuses solutions de SICK sont déjà préparées pour un mélange à 30 %, ce qui est beaucoup plus élevé que la limite actuellement autorisée par la réglementation, en relation avec le fait que la refonte du réseau est conçue dans la perspective des vingt prochaines années, avec des mélanges dans des pourcentages plus élevés d'hydrogène.

Grâce à la technologie à ultrasons, les débitmètres de gaz FLOWSIC, permettent non seulement le processus de numérisation des réseaux de gaz, mais augmentent également le niveau de sécurité pour les opérateurs et l'efficacité, pour un équilibrage plus précis des réseaux de gaz, et permettent de gérer les installations à distance, en réduisant les coûts de maintenance. Il s'agit d'instruments qui, grâce à la capacité de mesurer avec précision le débit de gaz même à des débits minimaux et à de nouvelles fonctions innovantes et révolutionnaires, permettent également de disposer, en plus des données mesurées, de toute une série d'informations supplémentaires sur ce qui se déroule autour de l'instrument. Ceci dans un souci d'interopérabilité et de transformation des réseaux conçus pour accueillir de multiples sources d'entrée. L'électronique et les capteurs à ultrasons des débitmètres de gaz de la famille FLOWSIC de SICK répondent aux exigences de protection contre les explosions sans nécessiter de modifications avec un mélange de gaz naturel contenant 10 % d'hydrogène en volume. Les opérateurs de systèmes de gaz - et de systèmes power-to-gas - continueront donc à pouvoir compter sur les mesures fiscales précises de SICK.

Disposer de données de mesure précises et fiables par rapport à la qualité du service, avec une disponibilité continue tout au long de l'année, et disposer de compteurs capables de gérer des plages de mesure très larges, permet d'améliorer le service de transport de gaz dans son ensemble complexe, en atténuant les potentiels pertes économiques : cela profite à tous les acteurs du système.