Le 15 octobre 2021, suite aux annonces du Président de la République pour un plan d'investissement « France 2030 » mettant l'hydrogène à l'honneur, Mines Paris PSL et l’Agence nationale de la recherche (ANR) annoncent le lancement de la Chaire MESSIAH, « Mini- Eprouvettes pour le Suivi en ServIce des structures avec Application au transport d’Hydrogène », dans laquelle la R&D d'EDF est partenaire.
Les travaux de la Chaire visent le suivi en service du vieillissement des installations ainsi que la caractérisation des matériaux et structures avec la prise en compte de nouveaux défis liés à la diminution des propriétés mécaniques du fait de l'hydrogène. L’objectif est de proposer des lignes directrices qui visent à être adoptées par les pairs et devenir des pré-normes pour la réalisation et l'interprétation d'essais sur mini-éprouvettes avec application au transport de l'hydrogène.
Issue d’une collaboration public/privé et pilotée par le Centre de Matériaux Mines Paris, la Chaire MESSIAH est dotée d’un budget de 1,6 million d’euros sur 4 ans.
Photo de Jacques Besson de l’École des Mines de Paris, titulaire de la chaire
Avec le soutien d’Armines, le programme MESSIAH propose d’utiliser des mini-éprouvettes usinées dans des coupons extraits des installations pour évaluer et suivre la ténacité en service. Le programme propose de développer des essais de mécanique de la rupture en régime ductile en prenant en compte l’effet de l’hydrogène (la pratique actuelle étant principalement limitée à la rupture fragile).
Le programme prévoit également le développement des outils de simulations prédictifs avec la prise en compte des effets d’échelle, afin de pouvoir modéliser la rupture et l'effet de l'hydrogène sur le comportement des métaux et ainsi optimiser le processus de conception des installations.
Cofinancée par l’ANR, elle implique 5 partenaires industriels de premier plan
Transvalor, partenaire historique de Mines Paris pour maturation technologique de ses codes de calcul, le développement industriel et commercial des logiciels de simulation pour une palette d'applications très variée de la mise en forme des matériaux au calcul de structures sous chargements en service.
Air Liquide, leader mondial des gaz, technologies et services pour l’industrie et la santé, porteur d’un savoir-faire unique dans la maîtrise de l’ensemble de la chaîne de l’hydrogène (production, stockage et distribution).
Mannesmann Precision Tubes France SAS, Membre du Groupe Salzgitter, filiale de Mannesmann Precision Tubes GmbH, un des leaders mondiaux pour la conception et la production de tubes de précision en acier sans soudure et soudés étirés à froid pour les applications automobiles, pour l’industrie, pour le transport de fluides et l’énergie.
EDF R&D, Acteur majeur de la transition énergétique et présent sur l’ensemble des métiers : la production, le transport, la distribution, le négoce, la vente d’énergie et les services énergétiques.
GRTgaz, 2ème transporteur européen de gaz, entreprise innovante qui soutient les filières d’hydrogène et de gaz renouvelables et exporte ses savoir-faire à l’international, notamment des prestations développées par son centre de recherches RICE.
La Chaire abordera les problématiques scientifiques suivantes : effet d’échelle en rupture ductile, interactions de l’hydrogène avec les aciers, simulation fiable de la rupture, couplage entre mécanique et diffusion de l’hydrogène. Elle contribuera à la formation de quatre doctorants (dont trois CIFRE - Convention industrielle de formation par la recherche) et un post-doctorant. De même, huit mastères spécialisés « Design des Matériaux et des Structures » (DMS) seront lancés pour venir en appui aux différentes études. La chaire impliquera les élèves ingénieurs de Mines Paris, et plus largement de PSL, dans des actions de recherche. Enfin, la Chaire va permettre le co-financement d’équipements supplémentaires pour des essais en environnement H2 qui seront installés au laboratoire.
La Chaire MESSIAH en bref
Durée : 4 ans (2021-2024)
Budget : 1,6 million d’euros
Financement : 50% par l’ANR, 50% par les partenaires industriels
2 titulaires de Chaire : Jacques Besson, Directeur de recherche CNRS, et Yazid Madi, Enseignant-chercheur au Centre de Matériaux Mines Paris
Équipe : 4 thèses (dont 3 CIFRE), 1 postdoc, 8 mastères "Design des Matériaux et des Structures
L'hydrogène en tant que fuel décarboné ne pourra prendre sa place dans le nouveau mix énergétique que lorsque les questions de son stockage et de son transport seront parfaitement résolues, i.e. qu'ils seront sûrs et peu chers. L'utilisation des infrastructures existantes est un élément clef de cette équation. Voir travailler ensemble sur ce sujet les Mines de Paris et les plus grands industriels du secteur en France nous réjouit donc à l'ANR et nous parait particulièrement prometteur de même que l'approche mixte expérimentation et modélisation. Je ne doute pas que des résultats utiles tant aux producteurs qu'aux transporteurs et distributeurs d'énergie (électricité, gaz naturel, hydrogène) seront au rendez-vous et que les étudiants qui auront la chance de travailler sur ce projet s'intègreront ensuite facilement dans la vie active. Les compétences qu'ils auront acquises sont de celles dont nous aurons tous besoin demain.
