{"id":55330,"date":"2021-09-01T12:19:40","date_gmt":"2021-09-01T10:19:40","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ubfc.fr\/?p=55330"},"modified":"2022-02-01T15:03:16","modified_gmt":"2022-02-01T14:03:16","slug":"publication-ubfc-tcf-hydrogene-froid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ubfc.fr\/en\/publication-ubfc-tcf-hydrogene-froid\/","title":{"rendered":"Comment l\u2019hydrog\u00e8ne peut contribuer \u00e0 l\u2019autonomie \u00e9nerg\u00e9tique des \u00eeles\u2026 en produisant du froid"},"content":{"rendered":"\t\t
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[Publi\u00e9 le 1 septembre 2021<\/span>]<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Test de l\u2019installation RECIF permettant de r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer froid et \u00e9lectricit\u00e9 gr\u00e2ce au stockage de l\u2019hydrog\u00e8ne fabriqu\u00e9 avec de l\u2019\u00e9nergie solaire, \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Polyn\u00e9sie fran\u00e7aise, Tahiti.
Auteurs<\/span>, Fourni par l’auteur<\/span><\/span><\/figcaption><\/figure>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Auteurs :<\/strong>
Daniel Hissel<\/a>, Universit\u00e9 de Franche-Comt\u00e9 \u2013 UBFC<\/a><\/em>
Driss Stitou<\/a>, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)<\/a><\/em>
Pascal Ortega<\/a>, Universit\u00e9 de la Polyn\u00e9sie Fran\u00e7aise<\/a><\/em><\/p>

L\u2019hydrog\u00e8ne permet de transporter et stocker l\u2019\u00e9nergie, et est aujourd\u2019hui consid\u00e9r\u00e9 comme un axe majeur de d\u00e9veloppement de notre futur mix \u00e9nerg\u00e9tique. En territoire insulaire, sa production locale \u00e0 partir de ressources d\u2019origine renouvelable trouve tout son sens. Au-del\u00e0 de l\u2019axe bien ma\u00eetris\u00e9 de production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 \u00e0 partir de l\u2019hydrog\u00e8ne stock\u00e9 potentiellement sur de longues dur\u00e9es, nous d\u00e9veloppons actuellement un syst\u00e8me qui permettrait aussi la production simultan\u00e9e de froid.<\/p>

Il s\u2019agit donc de d\u00e9velopper un syst\u00e8me autonome permettant d\u2019assurer la fourniture en \u00e9lectricit\u00e9 et en climatisation d\u2019un logement ou local tertiaire situ\u00e9 en territoire insulaire. Le soleil est la source d\u2019\u00e9nergie primaire : l\u2019\u00e9nergie \u00e9lectrique produite par des panneaux photovolta\u00efques est utilis\u00e9e directement ou stock\u00e9e dans des batteries pour des besoins court terme, ou sous forme d\u2019hydrog\u00e8ne pour des besoins plus long terme.<\/p>

Au moment o\u00f9 l\u2019on a besoin d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, on utilise une pile \u00e0 hydrog\u00e8ne : l\u2019hydrog\u00e8ne r\u00e9agit avec l\u2019oxyg\u00e8ne de l\u2019air de mani\u00e8re contr\u00f4l\u00e9e. Cette r\u00e9action permet donc la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, mais aussi d\u2019eau et de chaleur, car elle est \u00ab exothermique \u00bb.<\/p>

Cette chaleur (de m\u00eame que celle produite lors de la r\u00e9action d\u2019\u00e9lectrolyse de l\u2019eau lors de la phase de stockage) peut \u00eatre stock\u00e9e \u00e0 son tour, ce qui permet de l\u2019exploiter ult\u00e9rieurement pour la transformer en froid, sans apport ext\u00e9rieur d\u2019\u00e9nergie. Le \u00ab r\u00e9acteur thermochimique \u00bb est lui-m\u00eame int\u00e9gr\u00e9 dans une pompe \u00e0 chaleur traditionnelle, l\u2019ensemble \u00e9tant con\u00e7u pour permettre une optimisation fonctionnelle dans toutes les conditions op\u00e9ratoires, en pr\u00e9sence et en absence d\u2019\u00e9nergie solaire.<\/p>


Le d\u00e9fi de l\u2019\u00e9nergie dans les r\u00e9gions isol\u00e9es<\/h5>

Dans la plupart des r\u00e9gions, les r\u00e9seaux \u00e9nerg\u00e9tiques sont interconnect\u00e9s pour am\u00e9liorer leur stabilit\u00e9. \u00c0 l\u2019\u00e9chelle europ\u00e9enne par exemple, ceci permet d\u2019\u00e9quilibrer une r\u00e9gion o\u00f9 il y aurait un surplus de production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 (beaucoup de vent par exemple) avec des r\u00e9gions o\u00f9 il y aurait momentan\u00e9ment un d\u00e9ficit de production.<\/p>

Les r\u00e9gions isol\u00e9es, et en particulier les \u00eeles, constituent un cas particulier puisqu\u2019elles sont par nature isol\u00e9es des r\u00e9seaux continentaux. Ces r\u00e9gions ont donc des syst\u00e8mes de gestion de l\u2019\u00e9nergie<\/a> bien particuliers, et peuvent notamment \u00eatre g\u00e9r\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 des \u00ab micror\u00e9seaux isol\u00e9s \u00bb. Cette isolation des r\u00e9seaux \u00e9lectriques limite consid\u00e9rablement le taux de p\u00e9n\u00e9tration des \u00e9nergies intermittentes, comme les \u00e9nergies solaires et \u00e9oliennes par exemple.<\/p>

L\u2019id\u00e9e du stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite par des \u00e9nergies renouvelables intermittentes \u00e0 l\u2019aide du vecteur hydrog\u00e8ne dans ces micror\u00e9seaux n\u2019est pas nouvelle. L\u2019originalit\u00e9 r\u00e9side ici dans le couplage des trois vecteurs \u00e9lectricit\u00e9, thermique et hydrog\u00e8ne pour la trig\u00e9n\u00e9ration : production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, production de chaleur et\/ou production de froid. Cette approche doit permettre notamment d\u2019augmenter les rendements \u00e9nerg\u00e9tiques des piles \u00e0 combustible et des \u00e9lectrolyseurs d\u2019eau, et de mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale du syst\u00e8me complet, en valorisant la chaleur produite lors des r\u00e9actions \u00e9lectrochimiques.<\/p>

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Sch\u00e9ma de principe du dispositif RECIF : l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 g\u00e9n\u00e9r\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019\u00e9nergie solaire photovolta\u00efque est utilis\u00e9e pour charger des batteries ou g\u00e9n\u00e9rer de l\u2019hydrog\u00e8ne (solutions de stockage) ou pour alimenter des pompes \u00e0 chaleur ou des b\u00e2timents. Ce syst\u00e8me \u00e9lectrique est coupl\u00e9 \u00e0 un syst\u00e8me thermique de stockage et de production de froid.<\/span>
Auteurs<\/span>, Fourni par l’auteur<\/span><\/span><\/figcaption><\/figure>

Notre syst\u00e8me a tout d\u2019abord \u00e9t\u00e9 con\u00e7u, r\u00e9alis\u00e9<\/a>, optimis\u00e9 et test\u00e9 \u00e0 Belfort<\/a>. Il a \u00e9t\u00e9 ensuite conteneuris\u00e9 et a pris le bateau direction Tahiti. Arriv\u00e9 d\u00e9but 2021, il a \u00e9t\u00e9 install\u00e9 sur le site de l\u2019Universit\u00e9 de Polyn\u00e9sie fran\u00e7aise, au laboratoire GEPASUD<\/a> pour les phases de test et d\u2019\u00e9valuation op\u00e9rationnelle du syst\u00e8me en conditions d\u2019usage r\u00e9elles. En effet, Tahiti est un site \u00e0 la fois insulaire et tropical, o\u00f9 la ressource solaire est abondante toute l\u2019ann\u00e9e, mais caract\u00e9ris\u00e9e par une forte intermittence et o\u00f9 la climatisation repr\u00e9sente une part importante de la consommation globale d\u2019\u00e9lectricit\u00e9.<\/p>


La vari\u00e9t\u00e9 des technologies de stockage, clef de vo\u00fbte d\u2019un syst\u00e8me r\u00e9silient<\/h5>

Pour compenser la fluctuation des \u00e9nergies intermittentes, des \u00e9l\u00e9ments de stockage sont indispensables. Les techniques de stockage sont tr\u00e8s vari\u00e9es<\/a> et se caract\u00e9risent<\/a> par leur nature (\u00e9lectrique, chimique, m\u00e9canique, thermique notamment) et par leurs performances en termes de rendement, de capacit\u00e9 de stockage, de temps de charge\/d\u00e9charge et de r\u00e9action, de dur\u00e9e de vie, d\u2019autonomie et de retour sur investissement. La diversit\u00e9 des cahiers des charges est telle qu\u2019il n\u2019existe pas un syst\u00e8me de stockage \u00ab id\u00e9al \u00bb.<\/p>

Face aux limites des syst\u00e8mes existants de stockage thermique et \u00e9lectrique, une nouvelle approche scientifique<\/a> proposant la d\u00e9finition et l\u2019optimisation d\u2019un syst\u00e8me complexe int\u00e9grant plusieurs composants aux caract\u00e9ristiques diff\u00e9rentes et compl\u00e9mentaires est ici explor\u00e9e, dans ce projet RECIF. Les proc\u00e9d\u00e9s de stockage thermochimique, les piles \u00e0 combustible et \u00e9lectrolyseurs coupl\u00e9s \u00e0 un stockage d\u2019hydrog\u00e8ne constituent, dans ce cadre, des solutions innovantes et prometteuses.<\/p>

Les proc\u00e9d\u00e9s thermochimiques sont particuli\u00e8rement pertinents<\/a> pour le stockage\/production de froid de par leur flexibilit\u00e9 de fonctionnement et leur forte densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique effective de stockage<\/a>. De tels proc\u00e9d\u00e9s sont bas\u00e9s sur des r\u00e9actions chimiques solide\/gaz renversables, c\u2019est-\u00e0-dire que l\u2019on peut les effectuer dans un sens ou dans l\u2019autre selon les conditions d\u2019op\u00e9ration. Ils permettent in fine de stocker de l\u2019\u00e9nergie, thermique ou m\u00e9canique sous la forme d\u2019un potentiel chimique afin de permettre une production diff\u00e9r\u00e9e directe de froid.<\/p>

Ainsi, il est possible de valoriser l\u2019\u00e9nergie thermique lib\u00e9r\u00e9e par les r\u00e9actions \u00e9lectrochimiques existantes au sein des piles \u00e0 combustible et des \u00e9lectrolyseurs, dans un objectif ultime d\u2019augmentation significative de leur \u00ab efficience \u00e9nerg\u00e9tique \u00bb<\/a> (plus large que la seule \u00ab efficacit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique \u00bb, car incluant \u00e9galement des notions de recyclabilit\u00e9 et d\u2019analyse en cycle de vie).<\/p>

Un syst\u00e8me d\u2019intelligence artificielle pilote les flux \u00e9nerg\u00e9tiques au sein du syst\u00e8me complet, en int\u00e9grant la pr\u00e9vision de la ressource solaire et de la demande en \u00e9lectricit\u00e9 et froid \u00e0 diff\u00e9rentes \u00e9ch\u00e9ances. L\u2019objectif de cet outil de gestion, en d\u00e9veloppement, est d\u2019utiliser au mieux les caract\u00e9ristiques de chaque sous-syst\u00e8me, dans l\u2019objectif d\u2019en maximiser l\u2019efficience \u00e9nerg\u00e9tique et \u00e9conomique ainsi que la durabilit\u00e9.

<\/p>

Cet article a \u00e9t\u00e9 co\u00e9crit avec S\u00e9bastien Faivre, ing\u00e9nieur et Pr\u00e9sident directeur g\u00e9n\u00e9ral chez H2SYS, Belfort<\/em>.\"The<\/span><\/p>

Daniel Hissel<\/a>, Professeur des Universit\u00e9s, Directeur-Adjoint f\u00e9d\u00e9ration nationale hydrog\u00e8ne CNRS, Responsable \u00e9quipe SHARPAC\/FEMTO-ST, Universit\u00e9 de Franche-Comt\u00e9 \u2013 UBFC<\/a><\/em>; Driss Stitou<\/a>, Ingenieur de Recherche CNRS, HDR – Thermodynamique, Energetique, Proc\u00e9d\u00e9s de conversion\/stockage thermochimique, Centre national de la recherche scientifique (CNRS)<\/a><\/em> et Pascal Ortega<\/a>, Professeur en Physique, Universit\u00e9 de la Polyn\u00e9sie Fran\u00e7aise<\/a><\/em><\/span><\/p>

Cet article est republi\u00e9 \u00e0 partir de The Conversation<\/a> sous licence Creative Commons.
Lire l\u2019article original<\/a>.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Comment l\u2019hydrog\u00e8ne peut contribuer \u00e0 l\u2019autonomie \u00e9nerg\u00e9tique des \u00eeles\u2026 en produisant du froid Test de l\u2019installation RECIF permettant de r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer froid et \u00e9lectricit\u00e9 gr\u00e2ce au stockage de l\u2019hydrog\u00e8ne fabriqu\u00e9 avec de l\u2019\u00e9nergie solaire, \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Polyn\u00e9sie fran\u00e7aise, Tahiti. 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