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Pourquoi utiliser l'hydrogène pour la production d'électricité ?

29 juin 2021 par John Armstrong
Pourquoi utiliser l'hydrogène pour la production d'électricité ?

Cette question m'a beaucoup intrigué et lorsque j'ai récemment posé la question à mes collègues de l'Université d'Ottawa, le message est rapidement monté en flèche.Réseau LinkedInle message a rapidement dépassé les 15 000 vues en quelques jours, tandis que le débat faisait rage dans les commentaires. Malheureusement, avec de tels flux sur LinkedIn, le véritable aperçu peut se perdre dans le brouillard des commentaires et j'ai donc pensé partager un résumé dans un blog.

 

La discussion a été déclenchée par l'annonce faite par SSE et Equinor d'un projet de construction d'une centrale nucléaire au Royaume-Uni.centrale à hydrogèneau Royaume-Uni.

Pour vous aider à naviguer dans ce sujet, j'ai fourni un guide des couleurs de l'hydrogène.ici. Les auteurs qui traitent de ce sujet supposent souvent que le lecteur moyen connaît la différence entre l'hydrogène turquoise, rose, bleu et vert - la plupart du temps, je ne m'en souviens pas et je ne vois pas pourquoi vous devriez le faire !

 

Ma question était particulièrement axée sur la raison pour laquelle vous feriezbleude l'hydrogène (hydrogène produit à partir du méthane, le dioxyde de carbone étant capturé et stocké sous terre) ouvertde l'hydrogène (produit à partir d'électricité renouvelable) pour ensuite le brûler dans une centrale électrique - alors qu'il suffirait de brûler du méthane dans une centrale électrique traditionnelle et de capturer le dioxyde de carbone après coup. Il ne semble pas très logique d'utiliser de l'électricité pour produire de l'hydrogène, puis de le reconvertir en électricité, mais il semble qu'il y ait de bonnes raisons de le faire, que j'ai décrites ci-dessous.

 

  • Capture avant et après combustion

 

Bien que la capture du carbone après combustion soit possible, elle n'est pas parfaite à 100 %. Vous trouverez des descriptions utiles des différentes technologies sur le site Web de la Commission européenne.Département américain de l'énergie. Pour que le CSC fonctionne, les gaz de combustion de la centrale électrique doivent être nettoyés puis comprimés (car ils sortent pratiquement à la pression atmosphérique). Le processus nécessite également des conditions assez stables, ce qui signifie que la centrale doit fonctionner en régime permanent et ne pas monter ou descendre rapidement en régime. Le captage précombustion sera probablement plus propre dans l'ensemble, car le processus est plus simple et n'implique pas l'ajout d'autres polluants tels que les NOx issus du processus de combustion. Il s'agit toutefois d'une méthode très énergivore, et il faudrait donc que les conditions économiques soient réunies pour qu'elle soit compétitive par rapport aux autres technologies.

 

  • Équipement

 

ÉtudesNous avonsexaminé la possibilité d'utiliser la technologie existante des turbines à gaz pour la production d'hydrogène, ce qui semble possible sans développement technologique important, mais la capture du dioxyde de carbone issu de la combustion nécessite un grand nombre d'équipements de traitement supplémentaires. Tout cela nécessite de l'espace et coûte cher. Il y a également des risques associés à cette technologie, qui peut faire passer une usine d'un fonctionnement largement autonome à une usine chimique, avec les risques que cela comporte. La capture du dioxyde de carbone dans la centrale électrique nécessiterait également une canalisation vers le site de stockage, alors que la combustion de l'hydrogène ne nécessiterait qu'une seule canalisation pour acheminer l'hydrogène vers le site.

 

  • De l'hydrogène provenant de lieux éloignés

 

À l'avenir, l'hydrogène pourrait être généré à la source du gaz méthane. Ainsi, au lieu de transporter du gaz liquide comme le GNL, on transportera de l'hydrogène propre. Lorsqu'il existe une offre mondiale d'hydrogène, la production d'électricité à partir de cet hydrogène peut s'avérer judicieuse, surtout si le réseau de gaz existant a été réaffecté à l'hydrogène.

 

  • Flexibilité

 

La production d'hydrogène au moyen d'une pile à combustible ou d'une turbine sera probablement beaucoup plus flexible qu'une usine fonctionnant avec le captage du carbone. Lorsqu'il existe un réseau d'hydrogène étendu, des centrales locales de "pointe" à hydrogène pourraient être utilisées pour soutenir le réseau en fonction de la demande. En raison de sa courte durée de fonctionnement, l'hydrogène constituerait une solution écologique.

 

Tout est une question d'économie comparative.

 

Ces décisions portent essentiellement sur le carburant, les investissements et les coûts d'exploitation. Tous ces éléments restent largement inconnus à l'avenir et il est difficile de prédire la direction que prendra le marché. Cela dit, il est intéressant de voir où les entreprises se dirigent. Dans le cas deSSE et Equinorelle garde le doigt dans les deux poches en cherchant à construire les deux sur un seul site. Bien que les échéances de l'usine de production d'hydrogène soient un peu plus éloignées, puisqu'elles visent 2030, que celles de la centrale électrique à gaz avec CSC (capture du carbone), qu'elles visent 2025.

 

  • Coût de l'électricité - Une grande partie du débat sur l'hydrogène porte sur l'existence d'unesurabondanced'électricité verte à certains moments de la journée, ce qui rend l'hydrogène presque gratuit. La production d'hydrogène offre la possibilité de produire de l'hydrogène lorsqu'il y a du vent et du soleil, puis de l'utiliser pour produire de l'électricité la nuit ou lorsqu'il y a moins de vent. L'économie de cette solution dépend beaucoup des coûts intrajournaliers de l'électricité et, dans ce cas, la technologie des batteries sera un concurrent direct de l'hydrogène.
  • Coût de l'hydrogène - Au fur et à mesure qu'unmarché mondial de l'hydrogène se développe, le prix ducoûtpar kw déterminera s'il est préférable d'acheter de l'hydrogène ou de produire de l'électricité d'une autre manière. Les règles du jeu devront être équitables, car le coût de l'hydrogène importé devra tenir compte du carbone émis lors de sa fabrication (il est peu probable que l'hydrogène bleu soit totalement exempt de carbone).
  • Coûts des équipements -Les investissements nécessaires seront probablement importants. Pour décider de l'utilisation de l'hydrogène ou du méthane pour la production d'électricité, les coûts comparatifs de l'actif et des opérations en cours deviendront importants. Si le réseau de gaz existant a été réaffecté à l'hydrogène, il peut être plus facile de passer à l'hydrogène plutôt que d'installer une nouvelle infrastructure coûteuse pour le gaz et le dioxyde de carbone. À titre de référence, un article récent deArgusa souligné que d'ici 2025, les centrales électriques à cycle combiné au gaz avec capture du carbone pourraient être rentables. Et ce, avec un prix du carbone d'environ 35 £/T.

 

Les "cygnes verts" de la technologie

 

Dans ce domaine, les changements technologiques sont rapides et peuvent rapidement faire pencher la balance entre une technologie et une autre. Avec une technologie aussi jeune, il est probable que, dans l'ensemble du secteur, les perturbations se multiplient à mesure que les coûts baissent dans la production renouvelable, la production d'hydrogène et l'utilisation de l'énergie.

 

Dernières réflexions

 

Je continue à penser que l'évolution du marché est assez incertaine. Actuellement, l'hydrogène semble trop coûteux pour être utilisé comme substitut du gaz dans les centrales électriques. Peut-être devrions-nous nous efforcer de réduire l'impact carbone de l'hydrogène déjà utilisé pour les engrais, qui contribue déjà à 2,5 % des émissions mondiales. Je pense que l'idée d'une "surabondance" d'énergie verte renouvelable est une légère distraction, car des réseaux plus interconnectés permettent à l'électricité renouvelable d'atteindre des marchés plus éloignés.

De nombreux projets sont annoncés et il sera intéressant de voir où ils mèneront !

 

Images utilisées sous licence deistock.


À propos de John Armstrong

Armstrong

John Armstrong est un ingénieur dont la carrière a traversé les extrêmes de l'industrie de l'énergie. Il a commencé sa carrière en construisant des raffineries de pétrole avant de s'orienter vers la production d'électricité à partir de combustibles fossiles et de sources renouvelables. John a dirigé la croissance de l'énergie décentralisée et du chauffage urbain au Royaume-Uni et est un cadre expérimenté dans le domaine des infrastructures énergétiques. John est membre de l'Institute of Mechanical Engineers, membre de l'Energy Institute et titulaire d'un MBA n Global Energy de la Warwick Business School.


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