Eure: la société WH2 va fabriquer de l'hydrogène "vert" au bord de la Seine

Les nombreuses petites centrales électriques “au fil de l’eau” qui sont installées sur les rivières de l’Hexagone fourniront-elles à terme de l’hydrogène qui sera utilisé localement ? “Nous sommes là pour ça”, répond Pierre Picard, Pdg de la start-up WH2, doit produire, par électrolyse, le premier hydrogène “vert” français au bord de La Seine, dans l'Eure. Cet H2 doit en plus, autre opération inédite, être "solidifié" sur place.

La société WH2 a reçu le feu vert: elle peut produire dès 2015 de l'hydrogène à la petite centrale hydroélectrique de Port-Mort, située dans le département de l'Eure, sur la Seine, à moins de 100 kilomètres à l'Ouest de Paris. Ici, pas d’hydrocarbures, même pas de gaz “naturel” (le méthane), l’hydrogène sera produit par électrolyse de l’eau, grâce à l’électricité produite par la centrale. C’est une première. “Nous serons les premiers en France à produire de l’hydrogène vert, en utilisant l’énergie hydro-électrique locale. C’est une formidable opportunité pour le département et pour les acteurs publiques et privés. Ils pourront ainsi utiliser une énergie verte, produite localement pour alimenter tous types de véhicules propres, comme pour les besoins scientifiques et industriels”, se félicite Pierre Picard, Pdg de WH2. Objectif: produire 7 tonnes d'hydrogène d'ici septembre 2015 et 21 tonnes à l'horizon 2016.

Actuellement, "900000 tonnes d’hydrogène sont produites et consommées chaque année en France"

L’hydrogène devrait également être “solidifié”, toujours in situ et grâce à une technologie de stockage basée sur un sel de magnésium. Explications.

L’hydrogène, c’est comme l’électricité, c’est aussi propre que l’énergie qui sert à le produire. Autrement dit, fabriquez-le avec du charbon et bonjour les émissions de CO2, même si votre voiture, elle, n’émet “rien”. Selon le CEA (Commissariat à l’énergie atomique), “900000 tonnes d’hydrogène sont produites et consommées chaque année en France, essentiellement pour deux applications industrielles : la chimie (production d’ammoniac) et le raffinage”.

L’Institut français du pétrole – Energies nouvelles (IFP-EN) estime pour sa part que 96% de l'hydrogène est actuellement produit à partir d'énergies fossiles, par “craquage” à haute température: 49% à partir du gaz “naturel”, 29% à partir des hydrocarbures liquides, 18% à partir du charbon (données 2006). “Les procédés de production d’hydrogène sont responsables de 1 à 2% des émissions totales françaises de CO2”, complète le CEA.

Des galettes d’hydrure de magnésium qui jouent un rôle d’“éponges” à hydrogène

La production d’hydrogène selon la technique de l’électrolyse de l’eau représente actuellement le reste, soit 4%. Si l’eau est dans ce cas la source de l’hydrogène, on peut néanmoins retrouver indirectement les énergies fossiles (par le biais de l’électricité nécessaire à l’électrolyse). Pour que l’hydrogène fabriqué par électrolyse puisse donc être vraiment pauvre en CO2 et s’intégrer dans une perspective “durable”, il est nécessaire que l’électricité soit produite par une source renouvelable: énergie hydraulique, solaire, éolien...

Outre son côté inflammable, le H2 pose en plus un problème de transport: liquide à seulement -253°C et très léger sous forme gazeuse, il nécessite beaucoup d’énergie pour être conditionné et véhiculé à longues distances. D'où l’intérêt porté aux petites centrales dites “au fil de l’eau” pour l’hydrogène. D’abord, il y en a beaucoup, ce qui favoriserait un usage local et réduirait donc le souci du transport. Ensuite, contrairement aux gros barrages qui schématiquement ouvrent les vannes quand ils veulent produire de l’électricité, les centrales “au fil de l’eau” n’ont pas de vraies capacités de stockage. A certains moments, elles peuvent donc très bien produire plus qu’il n’en faut. Au fil du temps, il y a donc une certaine quantité d’énergie qui se perd sans être utilisée. Pour les exploitants, la clé du problème est ici le stockage, comme pour l’intermittence du solaire et de l’éolien.

Même sans l’hydrogène, certaines possibilités de “stockage” existent. Cependant, McPhy Energy, une société créée en 2008 dans la Drôme, a mis au point une technologie qui permet de stocker l’hydrogène sous forme solide, ce qui évite la compression du gaz pour le conditionnement, et facilite et sécurise le transport. L’hydrogène est en fait placé à basse pression dans des réservoirs où se trouvent des galettes d’hydrure de magnésium qui jouent un rôle d’“éponges” à H2. Ce mode de stockage possède également la particularité d’émettre de la chaleur, jusqu’à environ 300°C, comme noté dans l’enquête publique du dossier de Port-Mort. L’hydrogène est piégé quand la température du stockage redescend sous 200°C et il faut de nouveau chauffer pour le libérer.

A Port-Mort, "la production d’hydrogène se fera à un rythme de 7 tonnes par an dans la phase expérimentale"

Cet hydrogène solide a donné lieu à un projet: PUSHY (Potential Use of Solid HYdrogen). Financé par Oséo, il regroupe différents partenaires: CEA Liten, LINDE, WH2, ENERGHY et Green Acc.

Après la phase de stockage,  le réservoir sera ensuite transporté sur une courte distance vers le client industriel, avec un bilan CO2 réduit d’un facteur 10 par rapport à l’état de l’art (on vise environ 2 kg de CO2 par kilo d’hydrogène livré au client, alors qu’aujourd’hui ce ratio peut atteindre environ 20 kg)”, explique le CEA. La capacité de stockage du conteneur McPhy est de 100 kg d’hydrogène, c’est-à-dire l’équivalent de 125 bouteilles de 50 litres sous pression (200 bars). Seul bémol: s’agissant d’un nouveau procédé, il n’existe pas encore de retour d’expérience.

C’est l’une des deux parties de ce projet, dénomée LASHY (Local Alternative Solid HYdrogen) qui connaîtra en 2015 sur les bords de Seine à Port-Mort, un aboutissement. Autour de cette première plateforme de production et de stockage, on trouve l’exploitant de la centrale hydroélectrique (Hydroforce), le fabricant d’hydrogène (WH2) et les réservoirs à l'hydrure de magnésium de McPhy Energy.

La puissance nécessaire pour l’installation de production d’hydrogène par électrolyse (90 kW) sera soutirée sur les auxiliaires de la centrale. A l’énergie hydraulique s’ajouteront des éoliennes à axe vertical ainsi qu’une centrale photovoltaïque, cela “afin de tester la gestion de l’intermittence”, explique Pierre Picard.  “Dans la phase expérimentale, la production d’hydrogène se fera à un rythme de 7 tonnes par an”, indique-t-il. “63 Kwh produisent 1 kg d’hydrogène et avec ce kilo on peut faire 100 kilomètres en voiture. 7 tonnes représentent donc 700 000 km environ si cet hydrogène est utilisé pour la mobilité électrique, soit 320 MWh s’il est injecté dans le réseau de distribution de gaz”.

"Objectif atteignable" à l'horizon 2020: 3 tonnes d'hydrogène par heure (ADEME)

Si la phase expérimentale est concluante, la production passera à un rythme de plus de 20 tonnes par an (21 tonnes à l'horizon 2016). A terme, l’objectif de Pierre Picard est d’obtenir un prix de l’hydrogène équivalent à celui du diesel. “Actuellement, on arrive à deux fois plus”, indique-t-il.

Outre l’hydrogène, l’électrolyseur fabriquera également “de l’oxygène qui sera réinjecté si besoin dans la Seine pour la vie aquatique”, ajoute le président de WH2.

Transporté par camions ou par voie fluviale, l’hydrogène produit pourra de son côté être injecté dans le réseau de gaz, ou bien être converti en chaleur ou encore être transformé en électricité par le biais de piles à combustibles. “Il est possible qu’il soit affecté à l’usage de certains véhicules utilitaires de type Kangoo”, annonce Pierre Picard, rappelant la meilleure autonomie de la voiture à piles à combustibles par rapport à la voiture électrique classique, avant tout urbaine.

Cette aventure de WH2 et d’Hydroforce doit également stimuler d’autres propriétaires et exploitants de centrales “au fil de l’eau”. Selon le ministère de l’Ecologie, du Développement durable et de l’Energie, il existe plus de 2000 installations de ce type en France dont “85% sont des sites de petite puissance (inférieure à 10 MW). L’hydraulique au fil de l’eau constitue une puissance installée d’environ 7600 MW, et on considère que la moitié de cette puissance est garantie toute l’année (...) Leur production représente 37 TWh par an, soit plus de la moitié de la production hydroélectrique française”.  Attention toutefois: pour les associations de pêcheurs et protecteurs des milieux aquatiques, plus de 50 000 ouvrages de toutes sortes se trouvent au total sur les rivières en France, dont un grand nombre de microcentrales “court-circuitant la continuité écologique”.

Dans sa feuille de route “hydrogène et piles à combustibles”, l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), qui soutient par ailleurs l’activité de WH2 notamment, note: “A l’horizon 2020, une capacité de production d’hydrogène renouvelable de 100 MW (soit 3 tonnes d’hydrogène par heure) peut être retenue comme objectif atteignable (...) L’hydrogène et les piles à combustibles pourraient par ailleurs représenter 5 à 15 % du marché des nouveaux besoins de stockage d’énergie incluant une réinjection sur les réseaux d’électricité et/ou de gaz naturel”.

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