L’hydrogène bas carbone, un enjeu majeur pour la transition énergétique

06 Juin. 2019

L’hydrogène bas carbone, un enjeu majeur pour la transition énergétique

L’ambition d’EDF est de devenir un acteur incontournable de la filière hydrogène bas carbone. Pour relever ce challenge, la R&D d’EDF s’est dotée de moyens d’essais récents et d’équipes compétentes et engagées.

Avec près d’un million de tonnes d’hydrogène produit en France et par an, la décarbonation de son usage est devenu une priorité pour la transition énergétique. En effet, 96% de sa production mondiale est réalisée à partir d’énergies fossiles, un procédé fortement émetteur de gaz à effet de serre (environ 10 kg de CO2 émis par kg d’hydrogène produit).

Actuellement l’hydrogène est utilisé principalement dans l’industrie pour la  production d’ammoniaque, d’engrais, pour la chimie ou encore le raffinage… Il est également utilisé comme vecteur énergie dans le domaine spatial et la mobilité.

 

Un enjeu majeur pour réduire les émissions de CO2  

La production d’hydrogène par électrolyse de l’eau à partir d’électricité bas carbone, pour réduire les émissions de CO2.

La R&D d’EDF est engagée dans le processus de décarbonation de l’hydrogène. Etienne Brière, responsable du programme Energies Renouvelables et Stockage à la R&D d’EDF l'explique :

« L’hydrogène bas carbone est reconnu comme un élément clé de la transition énergétique. Dans un contexte de décarbonation de l'économie, son utilisation comme vecteur d'énergie apparaît comme une solution d'avenir permettant de répondre à de nombreux défis comme la diminution des émissions de gaz à effet de serre, dans l’industrie et la mobilité lourde (trains, bus, camions, bateaux, …) et la participation à la gestion des équilibres des systèmes électriques grâce à la flexibilité des systèmes d’électrolyse ».

 

EIFER, le centre de recherche et pôle d’expertise sur l’hydrogène

La R&D d'EDF, par le biais de son Groupe de Recherche "Low Carbon Hydrogen System" situé au sein de son Institut de Recherche EIFER, investit depuis plus de 15 ans sur toute la chaine de valeur de l’hydrogène décarboné : de sa production par électrolyse de l’eau utilisant une source d’électricité décarbonée, jusqu’à son usage direct ou indirect par le biais d’une pile à combustible.

A quoi sert ce centre de recherche ?

  • A analyser de cas d’usages dédiés à la décarbonation de la mobilité et de l’industrie ;
  • A effectuer de la veille technologique sur le marché et les acteurs ;
  • A accompagner des entités métiers sur de nouveaux services énergétiques.

EIFER est à l'origine de la réalisation de démonstrateurs permettant d'intégrer les technologies les plus prometteuses dans leurs cas d’usage telle que la mobilité hydrogène via l'installation de station hydrogène avec production sur site d'hydrogène par électrolyse (projet FAHYENCE sur Sarreguemines, projet MULTHY sur Nantes…).
Ce retour d’expérience terrain permet en outre de renforcer un rôle d’expertise technique et d’assistance à maitrise d’ouvrage.  

« Notre objectif scientifique est de maximiser l'efficacité de la chaîne de valeur de l'hydrogène tout en réduisant les coûts d'investissement et en simplifiant les processus de maintenance », conclut Annabelle Brisse, expert EDF thématique hydrogène, chef de projet R&D territoire hydrogène et mobilité.

 

La plateforme de test d’électrolyseurs

La plateforme de test d’électrolyseurs au service de l’hydrogène bas carbone sur le site EDF Lab les Renardières, au sud de Paris.

A quoi sert cette plateforme ?

Elle a deux fonctions principales :
Réaliser des scénarios et des cas d’études

  • Evaluer la capacité des systèmes d’électrolyse à contribuer au réglage de l’équilibre offre/demande et à offrir des services système au réseau électrique
  • Proposer des scénarios d’intégration de sources d’énergies renouvelables, de systèmes de stockage…
  • Optimiser le pilotage des électrolyseurs en tenant compte des besoins réseaux, des contraintes des systèmes d’électrolyse et de l’exploitation en aval

Caractériser les électrolyseurs

  • Performances en conditions normales et perturbées, à différents points et pour différents modes de fonctionnement, dans des conditions et un environnement sécurisé
  • Approche de la dégradation des systèmes et des paramètres influents
  • Impact de perturbations provenant du réseau électrique, y compris des perturbations majeures
  • Influence des systèmes d’électrolyse sur le réseau électrique
  • Caractérisation de la flexibilité intrinsèque des systèmes

« Cette plateforme a pour but de caractériser des systèmes d’électrolyse et d’accompagner la montée en compétence du groupe EDF. Nous réalisons des tests de module d’environ 1 MW, représentatifs d’unités de production de plusieurs centaines de MW. La réalisation des essais s’effectue en un même lieu, en se plaçant en conditions d’exploitation réelles et en s’affranchissant de toute contrainte industrielle »,
précise Magali Kochanek, ingénieur chercheur au sein du département TREE de la R&D (Technologie et Recherches pour l’Efficacité Energétique).