L’hydrogène, le plus petit des éléments du tableau de Mendeleïev, est en train de devenir le nouveau graal, qui pourrait remplacer une partie des carburants nécessaires aux véhicules pour se déplacer. A condition de lever les freins nécessaires à sa production, en particulier le fait que l’hydrogène est explosif et inflammable quand son taux dans l’air est compris entre 4 et 77 %. Sa production est donc soumise au régime des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) ce qui implique de concevoir très rigoureusement ces sites industriels.
« Installer un site de production d’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau implique de réaliser une analyse fonctionnelle approfondie afin de tenir compte d’un grand nombre de paramètres y compris ceux inhérents au procédé de fabrication lui-même », commence Thomas Chambon, responsable du département énergie nouvelle d’Ingérop en charge du développement de l’hydrogène et de la décarbonation de l’industrie. « En fonction des usages, des quantités à produire et à stocker, l’architecture industrielle du site varie », reprend-t-il.
Différentes technologies d'électrolyseur et de stockage
Pour tenir compte de l’ensemble de ces variables, Ingérop a développé un logiciel spécifique. L’outil, baptisé « Pos’Hy » est réservé à un usage interne uniquement. Il sert aux ingénieurs pour valider et sécuriser leur conception. Il utilise pour cela des bases de données élaborées spécifiquement dans lesquelles on retrouve les différentes technologies d’électrolyseur (avec un compresseur à piston ou avec une membrane), mais aussi les équipements nécessaires à la déminéralisation de l’eau ainsi que les compresseurs et tous les éléments nécessaires au stockage sous pression de l’hydrogène. A chaque fois, les impacts sur la performance énergétique, les spécificités techniques des équipements, les coûts d’investissement et d’exploitation ont été rentrés dans le système.
Bus, bennes à ordures... et bientôt trains à hydrogène
« La mobilité présente actuellement de nombreux débouchés pour l’hydrogène avec des bus, des bennes à ordures et des chariots élévateurs qui l’utilisent déjà et des essais pour faire rouler des trains, des vélos et même des bateaux », détaille Thomas Chambon
Dans le cas d’un centre de recharge pour des bus, les hypothèses de départ sont nombreuses : combien de bus viendront se recharger ? Quelles distances doivent-ils parcourir ? Quelles sont les particularités locales (dénivelés, climat et besoins éventuels en clim ou en chauffage) ? Les bus vont-ils tous se recharger en même temps avec un besoin rapide ou cette recharge peut-elle être lissée sur la journée pour limiter le stockage ? Les réponses impacteront le fonctionnement du site de production puisque le stockage et la compression de l’hydrogène varient en fonction des usages. « Un bus ou une benne à ordures nécessitent une pression de 350 bars, tandis qu’un poids lourd aura besoin de 700 bars. Pour assurer une distribution à ces niveaux, la pression du stockage sera entre 500 et 1000 bars », détaille l’ingénieur.
Calcul automatique des quantités à produire
Une fois les hypothèses de départ entrées dans le logiciel, Pos’Hy classe les contraintes, calcule automatiquement les quantités d’hydrogènes à produire et les niveaux de pression à générer. Il peut aussi déterminer les niveaux et les volumes de stockage en fonction des plages horaires et fournir des indicateurs pour dimensionner l’infrastructure et évaluer les coûts.
Les équipes d’Ingérop utilisent ensuite ces données pour concevoir plus rapidement des sites. « Un site qui doit alimenter entre 20 et 30 bus/jour aura besoin d’un électrolyseur de 2 à 3 MW et d’une surface de 2000 m² dédiée à la zone de production, ainsi que d’une surface équivalente pour permettre aux bus d’accéder au site et de manœuvrer. Nous tenons également compte des distances de sécurité à respecter par rapport aux limites de propriétés des sites qui relèvent de la réglementation ICPE. »
