15 adhérents CBL ont été accueillis par David Bouquain, directeur adjoint du FCLAB, et Daniela Chrenko, Responsable Master Mention Energie UTBM. Le FCLAB constitue une structure de transfert des recherches "abouties" vers le monde industriel dans le domaine hydrogène. De nombreux partenariats existent entre le FCLAB et des entreprises locales (Stellantis Sochaux, Alstom Belfort ...) et internationales (Airbus, Boeing).
Nous avons assisté à une présentation introductive sur les activités de recherche et d’innovation dans le domaine de l’intégration des systèmes hydrogènes développées par le FCLAB (Fuel Cell Lab). L’hydrogène est considéré comme un « vecteur énergétique » car il offre la possibilité après avoir été produit, d’être stocké, transporté et utilisé. Quelques points importants de cette présentation : Diminution des ressources énergétiques au niveau mondial, forte croissance des besoins énergétiques en raison de l'augmentation de la population, 64 % des émissions des gaz à effet de serre sont produites par les pays "développés" (Occident et Australie), 25 % par les autres pays. Durant les trente dernières années, les émissions de gaz à effet de serre représentent celles émises durant 130 ans (depuis le début de l'ère industrielle). En France les principaux secteurs qui émettent des GES sont l'industrie et la production d'énergie (30 %), les transports (30 %), l'agriculture (19 %), le résidentiel et le tertiaire (20 %).
L'hydrogène n'existe pas à l'état naturel, il entre dans la composition de l'eau et des hydrocarbures tels que le méthane (CH4). 2 techniques pour produire du H2 : l'électrolyse et le vaporeformage. L’électrolyseur sépare une molécule d’eau (H2O) en dihydrogène (H2) et en oxygène (O), cette décomposition nécessite du courant électrique, selon l'origine de l'électricité (renouvelable ou carbonée) on obtient de l'hydrogène vert ou gris. Il faut autour de 60 kWh d’électricité pour produire 1 kg d’H2 qui a un pouvoir calorifique de 33 kWh thermique, la production du H2 par électrolyse reste coûteuse (2 à 3 fois plus cher que le vaporeformage).
Vaporeformage : la 2e technique la plus utilisée aujourd'hui, 95 % du H2 est produit par vaporeformage du gaz naturel essentiellement composé de méthane (CH4). À une température comprise entre 700 et 1100 °C, la vapeur d'eau réagit avec le méthane en donnant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène. Dans ce processus, à chaque kg de H2 produit, 10 kg de CO2 sont émis.
En lieu et place du gaz naturel, l’utilisation du biométhane (méthane issu de la fermentation de la biomasse) constitue aussi une solution pour produire un hydrogène décarboné (hydrogène vert).
Le développement de la filière hydrogène repose en partie sur la technologie de la pile à combustible ou PAC.
La (PAC) alimentée par l’hydrogène produit de l’électricité et le processus chimique rejette de l’eau. C’est ainsi que l’hydrogène apporte l’énergie nécessaire aux véhicules équipés d’une pile à combustible et permet une mobilité sans émission de polluants.
Schéma fonctionnement PAC
Quelles sont les utilisations de l'hydrogène en tant que vecteur d'énergie ?
Utilisations pour décarboner le transport:
Au niveau constructeurs automobiles, les pionniers en la matière étaient les marques japonaises Toyota avec le modèle Mirai et Hyundai avec le SUV Nexo. La tendance aujourd'hui est de s'orienter sur des véhicules électriques en raison des contraintes de poids et de place pour faire fonctionner une PAC à hydrogène.
Les projets actuels se concentrent sur des transports dits lourds.
Cas des bus urbains Optymo qui vont fonctionner à l'hydrogène grâce à l'installation d'une station de production par électrolyse de l’eau et de distribution d’hydrogène renouvelable à Danjoutin. Le dispositif de fonctionnement du bus à l'hydrogène est installé au niveau du toit du véhicule, le prix d'un tel bus est environ 600 k€, subventionné à 50 % par des aides de l'état.
Autres réalisations locales : un véhicule à hydrogène autonome pour les applications portuaires réalisé par Gaussin (Héricourt). Projets chez Alstom Belfort pour le fonctionnement du train à l'hydrogène.
Aux USA des projets de décarbonation des réseaux ferrés non électrifiés sont envisagés. Utilisation de l'hydrogène en compétition off-road prévue en 2024.
Utilisations dans la production d'énergie électrique:
Le stockage d’énergie sous forme d’hydrogène permet de pallier l’intermittence des énergies renouvelables (éolien et solaire) en optimisant la capacité de production électrique. Le déploiement des technologies hydrogène dépend encore en grande partie de la réduction de leurs coûts et de la construction d’infrastructures.
Après un parcours devant différentes sortes de piles à combustible, nous avons pu visiter une salle d'essai utilisée essentiellement pour faire des tests de durabilité de pile. Cette salle bénéficie d'un équipement de surveillance pointue pour assurer la sécurité en cas d'incident.
Le FCLAB dispose de 8 salles d'essai, certaines salles sont réservées à des industriels et non ouvertes au public.
En fin de visite nous avons remercié nos hôtes de nous avoir permis de découvrir le FCLAB de Belfort et entrevoir les opportunités envisagées par l'utilisation de l'hydrogène comme vecteur d'énergie.
Calendrier
Espace adhérents
15 adhérents CBL ont été accueillis par David Bouquain, directeur adjoint du FCLAB, et Daniela Chrenko, Responsable Master Mention Energie UTBM. Le FCLAB constitue une structure de transfert des recherches "abouties" vers le monde industriel dans le domaine hydrogène. De nombreux partenariats existent entre le FCLAB et des entreprises locales (Stellantis Sochaux, Alstom Belfort ...) et internationales (Airbus, Boeing).
Nous avons assisté à une présentation introductive sur les activités de recherche et d’innovation dans le domaine de l’intégration des systèmes hydrogènes développées par le FCLAB (Fuel Cell Lab). L’hydrogène est considéré comme un « vecteur énergétique » car il offre la possibilité après avoir été produit, d’être stocké, transporté et utilisé.
Quelques points importants de cette présentation : Diminution des ressources énergétiques au niveau mondial, forte croissance des besoins énergétiques en raison de l'augmentation de la population, 64 % des émissions des gaz à effet de serre sont produites par les pays "développés" (Occident et Australie), 25 % par les autres pays. Durant les trente dernières années, les émissions de gaz à effet de serre représentent celles émises durant 130 ans (depuis le début de l'ère industrielle). En France les principaux secteurs qui émettent des GES sont l'industrie et la production d'énergie (30 %), les transports (30 %), l'agriculture (19 %), le résidentiel et le tertiaire (20 %).
L'hydrogène n'existe pas à l'état naturel, il entre dans la composition de l'eau et des hydrocarbures tels que le méthane (CH4). 2 techniques pour produire du H2 : l'électrolyse et le vaporeformage. L’électrolyseur sépare une molécule d’eau (H2O) en dihydrogène (H2) et en oxygène (O), cette décomposition nécessite du courant électrique, selon l'origine de l'électricité (renouvelable ou carbonée) on obtient de l'hydrogène vert ou gris. Il faut autour de 60 kWh d’électricité pour produire 1 kg d’H2 qui a un pouvoir calorifique de 33 kWh thermique, la production du H2 par électrolyse reste coûteuse (2 à 3 fois plus cher que le vaporeformage).
Vaporeformage : la 2e technique la plus utilisée aujourd'hui, 95 % du H2 est produit par vaporeformage du gaz naturel essentiellement composé de méthane (CH4). À une température comprise entre 700 et 1100 °C, la vapeur d'eau réagit avec le méthane en donnant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène. Dans ce processus, à chaque kg de H2 produit, 10 kg de CO2 sont émis.
En lieu et place du gaz naturel, l’utilisation du biométhane (méthane issu de la fermentation de la biomasse) constitue aussi une solution pour produire un hydrogène décarboné (hydrogène vert).
Le développement de la filière hydrogène repose en partie sur la technologie de la pile à combustible ou PAC.
La (PAC) alimentée par l’hydrogène produit de l’électricité et le processus chimique rejette de l’eau. C’est ainsi que l’hydrogène apporte l’énergie nécessaire aux véhicules équipés d’une pile à combustible et permet une mobilité sans émission de polluants.
Quelles sont les utilisations de l'hydrogène en tant que vecteur d'énergie ?
Utilisations pour décarboner le transport:
Au niveau constructeurs automobiles, les pionniers en la matière étaient les marques japonaises Toyota avec le modèle Mirai et Hyundai avec le SUV Nexo. La tendance aujourd'hui est de s'orienter sur des véhicules électriques en raison des contraintes de poids et de place pour faire fonctionner une PAC à hydrogène.
Les projets actuels se concentrent sur des transports dits lourds.
Cas des bus urbains Optymo qui vont fonctionner à l'hydrogène grâce à l'installation d'une station de production par électrolyse de l’eau et de distribution d’hydrogène renouvelable à Danjoutin. Le dispositif de fonctionnement du bus à l'hydrogène est installé au niveau du toit du véhicule, le prix d'un tel bus est environ 600 k€, subventionné à 50 % par des aides de l'état.
Autres réalisations locales : un véhicule à hydrogène autonome pour les applications portuaires réalisé par Gaussin (Héricourt). Projets chez Alstom Belfort pour le fonctionnement du train à l'hydrogène.
Aux USA des projets de décarbonation des réseaux ferrés non électrifiés sont envisagés. Utilisation de l'hydrogène en compétition off-road prévue en 2024.
Utilisations dans la production d'énergie électrique:
Le stockage d’énergie sous forme d’hydrogène permet de pallier l’intermittence des énergies renouvelables (éolien et solaire) en optimisant la capacité de production électrique. Le déploiement des technologies hydrogène dépend encore en grande partie de la réduction de leurs coûts et de la construction d’infrastructures.
Après un parcours devant différentes sortes de piles à combustible, nous avons pu visiter une salle d'essai utilisée essentiellement pour faire des tests de durabilité de pile. Cette salle bénéficie d'un équipement de surveillance pointue pour assurer la sécurité en cas d'incident.
Le FCLAB dispose de 8 salles d'essai, certaines salles sont réservées à des industriels et non ouvertes au public.
En fin de visite nous avons remercié nos hôtes de nous avoir permis de découvrir le FCLAB de Belfort et entrevoir les opportunités envisagées par l'utilisation de l'hydrogène comme vecteur d'énergie.