Hydrogène

La matière première de la transition énergétique

Tout à coup, tout le monde parle d'hydrogène ! Mais pourquoi donc ? Qu'est-ce qui rend l'hydrogène si important dans la transition énergétique ? Et quel est le rapport avec Bender ?

En bref :  l'hydrogène est idéal pour le stockage de l'énergie électrique et il peut être reconverti en énergie électrique sans émissions. Mais aussi idéal que soit l'hydrogène en tant que vecteur d'énergie et de stockage, l'extraction et l'utilisation de cette substance sont loin d'être simples.

Qu'est-ce que l'hydrogène vert ?

En fait, l'hydrogène est un gaz incolore. Lorsque l'on parle d'hydrogène « vert », il s'agit d'hydrogène produit à partir d'électricité verte, c'est-à-dire qui provient elle-même d'énergies renouvelables. La production d'hydrogène « vert » ne génère donc pas de gaz nocifs pour le climat comme le méthane ou le CO2. C'est pourquoi l'hydrogène « vert » va gagner en importance à l'avenir.

Ce qui rend l'hydrogène si intéressant

L'hydrogène est un élément chimique. Il occupe la première place dans le tableau périodique des éléments. En effet, l'hydrogène est l'élément chimique le plus petit et le plus léger qui existe. Mais saviez-vous que l'hydrogène est aussi, et de loin, l'élément chimique le plus répandu dans l'univers ? Environ 90 % de la matière totale de l'univers est composée d'hydrogène. Sur Terre, en revanche, l'hydrogène non lié est très rare. La masse d'hydrogène moléculaire gazeux (H2) ne représente que 0,9 %. La part d'hydrogène „lié“ (par exemple sous forme d'eau = H2O) est en revanche beaucoup plus élevée.

Corps simple mais difficile à produire

Même si l'hydrogène est l'élément chimique le plus répandu dans l'univers, il n'est pas aussi facile à obtenir que d'autres substances sur notre planète. Il y a deux raisons à cela :

  1. l'hydrogène est un gaz qui est très léger et volatile. S'il existait en grande quantité dans l'atmosphère, il se volatiliserait très rapidement dans l'espace. En fait, l'atmosphère ne contient que 0,000.055 % d'hydrogène, en comparaison, l'oxygène 20,9 %, l'azote 78,1 %, l'argon 0,93 %, les gaz à l'état de traces comme le CO2, le méthane et autres < 0,07 % (voir le graphique).
  2. l'hydrogène est présent sur Terre presque uniquement sous forme „liée“. C'est-à-dire en tant que partie de composés chimiques. Comme par exemple dans l'eau, le pétrole, le gaz naturel, le méthane, l'alcool, le sucre.

Pour obtenir de l'hydrogène à partir des substances de base, il faut parfois recourir à des procédés très complexes. Nombre d'entre eux ne sont ni durables ni climatiquement neutres.

Pourquoi l'hydrogène est-il si important ?

L'hydrogène est la matière de base de nombreux produits de l'industrie chimique et est donc utilisé à de nombreux endroits. Les engrais destinés à l'agriculture contiennent également de l'hydrogène. Mais l'avenir de l'hydrogène se trouve sans aucun doute dans le secteur de l'énergie.

L'hydrogène comme vecteur d'énergie

Lorsqu'il « brûle » l'hydrogène se transforme en eau – sans générer d'autres sous-produits nocifs pour l'environnement ou le climat. L'hydrogène est donc la matière première idéale pour la production d'énergie.

L'hydrogène comme réservoir d'énergie

Parallèlement, l'hydrogène convient parfaitement au stockage de l'énergie. Si l'hydrogène est produit à partir d'autres matières premières, il peut être stocké sans problème et utilisé ultérieurement pour produire de l'énergie. 

Produire de l'hydrogène en respectant le climat

L'hydrogène étant une matière première idéale pour la production et le stockage d'énergie, il serait souhaitable de produire de l'hydrogène de manière tout aussi respectueuse de l'environnement et du climat. Mais cela est plus facile à dire qu'à faire. De nombreux procédés de production d'hydrogène sont complexes et génèrent des sous-produits en partie nocifs pour l'environnement et le climat. Seul le procédé d'électrolyse se passe de produits secondaires.

Electrolyse

L'électrolyse consiste à séparer l'eau en ses deux éléments, l'hydrogène et l'oxygène, au moyen d'un courant électrique. Mais que se passe-t-il si l'électricité utilisée pour l'électrolyse est produite à partir de charbon, de pétrole ou de gaz ? Dans ce cas, la production d'hydrogène n'est pas climatiquement neutre. Ce n'est que lorsque l'élektrolyse est mise en route au moyen d'énergies renouvelables que l'on obtient de l'hydrogène vert. C'est pourquoi, il sera donc de plus en plus important à l'avenir de produire de l'hydrogène en utilisant des énergies renouvelables.

Les cinq grands défis

  • Nous avons besoin de plus en plus d'hydrogène. Rien qu'en Allemagne, les besoins vont passer de 55 TWh actuellement à 800 TWh en 2050. L'hydrogène est surtout utilisé comme matière première pour l'industrie chimique. L'importance de l'hydrogène en tant que vecteur d'énergie et pour le stockage d'énergie va fortement augmenter dans les années à venir.
  • La production d'hydrogène « vert » nécessite une grande quantité d'énergie renouvelable. L'objectif est de produire environ 14 % de l'hydrogène nécessaire en Allemagne à partir d'énergies renouvelables d'ici 2030. Pour cela, la puissance installée actuelle des énergies renouvelables est encore loin d'être suffisante.
  • Pour atteindre l'objectif de 14 % d'hydrogène vert en 2030, il faut encore construire de nombreuses installations d'électrolyse.
  • L'électrolyse en tant que procédé est tout sauf inoffensive. L'électricité et l'eau comme matières premières de l'électrolyse ne font pas bon ménage. Là où l’eau et l’électricité sont en jeu, des précautions particulières sont nécessaires pour garantir la sécurité des personnes et des installations.
  • Les installations d'électrolyse destinées à la production d'hydrogène vert doivent fonctionner efficacement. Actuellement, l'hydrogène vert est encore nettement plus cher à produire que l'hydrogène obtenu par d'autres procédés.

Rendre l'électrolyse plus efficace et plus sûre avec Bender

Bender s'engage déjà dans plusieurs projets de production d'hydrogène vert. Notamment dans le parc d'énergie de Mayence. Environ 200 tonnes d'hydrogène y sont produites chaque année à partir de l'électricité verte excédentaire.
Le parc d'énergie de Mayence exploite 3 électrolyseurs PEM ayant une puissance de pointe de 2 MW chacun. Ces électrolyseurs sont alimentés par une tension continue d'environ 300-400 V. En fonctionnement, des courants très élevés circulent. Étant donné que l'installation électrique doit répondre à des exigences de sécurité particulières en raison du risque d'explosion très élevé et des courants importants qui y circulent, l'alimentation électrique des électrolyseurs a été conçue comme un réseau non mis à la terre (schéma IT). De cette manière, il est plus facile de détecter les courants de fuites ou les courants de défaut indésirables que dans les réseaux mis à la terre. Le réseau électrique est surveillé par des appareils de mesure de l'isolement (ISOMETER®) de Bender. Ceux-ci détectent à temps les anomalies dans le réseau électrique et les signalent. Grâce à la détection précoce des courants de défaut, les électrolyseurs peuvent être exploités en toute sécurité . De cette manière, Bender contribue à ce que l'électrolyse se déroule en toute sécurité. Avec la surveillance de l'isolement, Bender exerce ainsi une influence directe sur l'efficacité de l'ensemble de l'installation.

Comment Bender vous accompagne dans votre projet lié à l'hydrogène

Bender participe déjà à plusieurs projets liés à la production d'hydrogène vert. En tant que pionnier et leader du marché des solutions de sécurité électrique, nous mettons notre savoir-faire au service de la conception d'applications liées à l'hydrogène. De plus, Bender participe activement aux comités de normalisation concernés afin de créer les conditions-cadres nécessaires au développement et à la fabrication d'installations de production d'hydrogène sûres.

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