Hydrogène vert - Vue d'ensemble

Qu'est-ce que l'hydrogène ?

L'hydrogène est l'une des sources de gaz les plus abondantes, représentant environ 75 % du gaz présent dans notre système solaire. L'hydrogène est présent dans divers éléments, dont la lumière, l'eau, l'air, les plantes et les animaux, mais il est souvent combiné à d'autres éléments. La combinaison la plus connue est celle avec l'oxygène pour produire de l'eau. L'hydrogène est un gaz incolore, inodore et insipide, plus léger que l'air. Comme il est beaucoup plus léger que l'air, il s'élève dans notre atmosphère, ce qui signifie qu'on ne le trouve pas naturellement au niveau du sol, mais qu'il faut le créer. Pour ce faire, on le sépare des autres éléments et on recueille le gaz.

Qu'est-ce que l'hydrogène vert ?

L'hydrogène vert est produit en utilisant l'électricité pour alimenter un électrolyseur qui sépare l'hydrogène de la molécule d'eau en produisant de l'oxygène comme sous-produit. L'électricité excédentaire peut être utilisée par électrolyse pour créer de l'hydrogène gazeux qui peut être stocké pour l'avenir. Essentiellement, si l'électricité utilisée pour alimenter les électrolyseurs provient de sources renouvelables telles que l'énergie éolienne, solaire ou hydroélectrique, ou si elle provient de l'énergie nucléaire (fission ou fusion), l'hydrogène produit est vert, les seules émissions de carbone étant celles liées à l'infrastructure de production. Les électrolyseurs sont la technologie la plus importante utilisée pour synthétiser de l'hydrogène carburant sans carbone à partir d'énergie renouvelable, appelé hydrogène vert. L'hydrogène vert et ses dérivés constituent une solution essentielle à la décarbonisation des secteurs de l'industrie lourde et, selon les experts, ils représenteront jusqu'à 25 % de la consommation totale d'énergie finale dans une économie nette zéro.

Avantages de l'hydrogène vert

Il est 100% durable car il n'émet pas de gaz polluants, que ce soit lors de sa combustion ou de sa production. L'hydrogène peut être facilement stocké, ce qui permet de l'utiliser ultérieurement à d'autres fins et/ou au moment de sa production. L'hydrogène vert peut être converti en électricité ou en gaz synthétique et peut être utilisé à diverses fins domestiques, commerciales, industrielles ou de mobilité. En outre, l'hydrogène peut être mélangé au gaz naturel dans une proportion allant jusqu'à 20 % sans modification de l'infrastructure principale du gaz ou des appareils à gaz.

Inconvénients de l'hydrogène vert

Bien que l'hydrogène soit 100% durable, son coût est actuellement plus élevé que celui des combustibles fossiles, car les énergies renouvelables sont plus chères à produire. La production globale d'hydrogène nécessite plus d'énergie que celle de certains autres carburants. Ainsi, à moins que l'électricité nécessaire à la production d'hydrogène ne provienne d'une source renouvelable, l'ensemble du processus de production peut être contre-productif. En outre, l'hydrogène étant un gaz hautement inflammable, des mesures de sécurité étendues sont essentielles pour éviter les fuites et les explosions.

Qu'est-ce que la Green Hydrogen Catapult (GHC) et quels sont ses objectifs ?

Les membres de la Green Hydrogen Catapult (GHC) sont une coalition de leaders ayant pour ambition d'étendre et de développer le développement de l'hydrogène vert. En novembre 2021, ils ont annoncé un engagement pour le développement de 45 GW d'électrolyseurs avec un financement garanti d'ici 2026, avec une mise en service ciblée supplémentaire pour 2027. Il s'agit d'une ambition considérablement accrue, car l'objectif initial fixé par la coalition lors de son lancement en décembre 2020 était de 25 GW. L'hydrogène vert est considéré comme un élément essentiel pour créer un avenir énergétique durable et comme l'une des plus grandes opportunités commerciales de ces derniers temps. On dit qu'il est la clé de la décarbonisation de secteurs comme la sidérurgie, la navigation et l'aviation.

Pourquoi l'hydrogène est-il considéré comme un avenir plus propre ?

Nous vivons dans un monde où l'un des objectifs collectifs de durabilité est de décarboniser le carburant que nous utilisons d'ici 2050. Pour y parvenir, la décarbonisation de la production d'une source de carburant importante comme l'hydrogène, donnant naissance à l'hydrogène vert, est l'une des stratégies clés car la production d'hydrogène non vert est actuellement responsable de plus de 2 % du total des émissions mondiales de CO2. Pendant la combustion, les liaisons chimiques sont rompues et les éléments constitutifs sont combinés avec l'oxygène. Traditionnellement, le méthane est le gaz naturel de prédilection : 85 % des foyers et 40 % de l'électricité du Royaume-Uni dépendent du gaz naturel. Le méthane est un combustible plus propre que le charbon, mais sa combustion produit du dioxyde de carbone qui, en entrant dans l'atmosphère, commence à contribuer au changement climatique. Le gaz hydrogène, lorsqu'il est brûlé, ne produit que de la vapeur d'eau comme déchet, qui n'a aucun potentiel de réchauffement de la planète.

Le gouvernement britannique a vu dans l'utilisation de l'hydrogène comme carburant, et donc dans les maisons à hydrogène, un moyen d'aller de l'avant pour un mode de vie plus écologique, et a fixé l'objectif d'une économie de l'hydrogène florissante d'ici 2030. Le Japon, la Corée du Sud et la Chine sont en passe de réaliser des progrès considérables dans le développement de l'économie de l'hydrogène, avec des objectifs qui devraient dépasser ceux du Royaume-Uni d'ici 2030. De même, la Commission européenne a présenté une stratégie de l'hydrogène dans laquelle l'hydrogène pourrait assurer 24 % de l'énergie européenne d'ici 2050.

Pour plus d'informations, visitez notre page sur l'industrie et jetez un coup d'œil à certaines de nos autres ressources sur l'hydrogène :

Que devez-vous savoir sur l'hydrogène ?

Les dangers de l'hydrogène

Blue Hydrogen - Une vue d'ensemble

Xgard Bright MPS assure la détection de l'hydrogène dans une application de stockage d'énergie

Comment l'hydrogène aide les industries du gaz et de l'acier à passer au vert

L'hydrogène vert, issu de sources d'énergie renouvelables et à faible teneur en carbone, peut jouer un rôle crucial en rapprochant une entreprise - ou un pays - de la neutralité carbone. Les applications courantes dans lesquelles l'hydrogène vert peut être utilisé sont les suivantes :

  • Piles à combustible pour véhicules électriques
  • Comme l'hydrogène dans le mélange de gaz de pipeline
  • Dans les raffineries d'"acier vert" qui utilisent l'hydrogène comme source de chaleur plutôt que le charbon.
  • Dans les porte-conteneurs alimentés par de l'ammoniac liquide fabriqué à partir d'hydrogène.
  • Dans les turbines électriques à hydrogène qui peuvent produire de l'électricité lors des pics de demande.

Ce post explorera l'utilisation de l'hydrogène dans les mélanges de gaz de pipeline et les raffineries d'acier vert.

Injection d'hydrogène dans les pipelines

Les gouvernements et les entreprises de services publics du monde entier étudient les possibilités d'injecter de l'hydrogène dans leurs réseaux de gaz naturel, afin de réduire la consommation de combustibles fossiles et de limiter les émissions. En effet, l'injection d'hydrogène dans les pipelines figure désormais dans les stratégies nationales en matière d'hydrogène de l'UE, de l'Australie et du Royaume-Uni, la stratégie de l'UE en matière d'hydrogène prévoyant l'introduction de l'hydrogène dans les réseaux de gaz nationaux d'ici 2050.

D'un point de vue environnemental, l'ajout d'hydrogène au gaz naturel a le potentiel de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre, mais pour y parvenir, l'hydrogène doit être produit à partir de sources d'énergie à faible teneur en carbone et de sources renouvelables. Par exemple, l'hydrogène généré par électrolyse, les biodéchets ou les sources de combustibles fossiles qui utilisent le captage et le stockage du carbone (CSC).

De la même manière, les pays qui aspirent à développer une économie verte de l'hydrogène peuvent se tourner vers l'injection dans le réseau pour stimuler les investissements et développer de nouveaux marchés. Pour donner le coup d'envoi de son plan en faveur de l'hydrogène renouvelable, l'Australie occidentale prévoit d'introduire au moins 10 % d'hydrogène renouvelable dans ses gazoducs et réseaux, et d'avancer de 2040 à 2030 les objectifs de l'État dans le cadre de sa stratégie en faveur de l'hydrogène renouvelable.

Sur une base volumétrique, l'hydrogène a une densité énergétique beaucoup plus faible que le gaz naturel, de sorte que les utilisateurs finaux d'un gaz mélangé auraient besoin d'un plus grand volume de gaz pour obtenir le même pouvoir calorifique que ceux qui utilisent du gaz naturel pur. En clair, un mélange de 5 % d'hydrogène en volume ne se traduit pas directement par une réduction de 5 % de la consommation de combustibles fossiles.

Le mélange d'hydrogène dans notre approvisionnement en gaz présente-t-il un risque pour la sécurité ? Examinons ce risque :

  1. L'hydrogène a une LIE plus faible que le gaz naturel, il y a donc un risque plus élevé de générer une atmosphère inflammable avec des mélanges de gaz.
  2. L'hydrogène a une énergie d'allumage inférieure à celle du gaz naturel et une large plage d'inflammabilité (de 4 % à 74 % dans l'air), d'où un risque d'explosion plus élevé.
  3. Les molécules d'hydrogène sont petites et se déplacent rapidement, de sorte que toute fuite de gaz mélangé se répandra plus rapidement et plus largement qu'avec du gaz naturel.

Au Royaume-Uni, le chauffage domestique et industriel représente la moitié de la consommation d'énergie du pays et un tiers de ses émissions de carbone. Depuis 2019, le premier projet britannique d'injection d'hydrogène dans le réseau de gaz est en cours, avec des essais réalisés à l'université de Keele. Le projet HyDeploy vise à injecter jusqu'à 20 % d'hydrogène et à le mélanger à l'approvisionnement en gaz existant pour chauffer des immeubles résidentiels et des campus sans changer les appareils à gaz ou la tuyauterie. Dans le cadre de ce projet, les détecteurs de gaz et l'analyseur de gaz de combustion Crowcon sont utilisés pour identifier l'impact du mélange d'hydrogène en termes de détection des fuites de gaz. L'analyseur de gaz de combustion Crowcon Sprint Pro est utilisé pour évaluer l'efficacité des chaudières.

L'analyseur de gaz de combustion Crowcon Sprint Pro est un analyseur de gaz de combustion de qualité professionnelle, avec des caractéristiques adaptées aux besoins des professionnels du génie climatique, une conception robuste, une sélection complète d'accessoires et une garantie de 5 ans. Pour en savoir plus sur lesite Sprint Pro , cliquez ici.

L'hydrogène dans l'industrie sidérurgique

La production traditionnelle de fer et d'acier est considérée comme l'un des plus grands émetteurs de polluants environnementaux, notamment de gaz à effet de serre et de poussières fines. Les procédés de fabrication de l'acier font largement appel aux combustibles fossiles, les produits du charbon représentant 78 % de ceux-ci. Il n'est donc pas surprenant que l'industrie sidérurgique émette environ 10 % de toutes les émissions mondiales de CO2 liées aux procédés et à l'énergie.

L'hydrogène pourrait être une solution de rechange pour les entreprises sidérurgiques qui cherchent à réduire radicalement leurs émissions de carbone. Plusieurs sidérurgistes en Allemagne et en Corée réduisent déjà leurs émissions grâce à une méthode de fabrication de l'acier par réduction de l'hydrogène, qui utilise l'hydrogène, et non le charbon, pour fabriquer l'acier. Traditionnellement, une quantité importante d'hydrogène est produite dans la fabrication de l'acier en tant que sous-produit appelé gaz de coke. En faisant passer ce gaz de coke par un processus appelé "capture et stockage du carbone" (CSC), les aciéries peuvent produire une quantité importante d'hydrogène bleu, qui peut ensuite être utilisé pour contrôler les températures et empêcher l'oxydation pendant la production de l'acier.

En outre, les sidérurgistes fabriquent des produits en acier spécifiquement destinés à l'hydrogène. Dans le cadre de sa nouvelle vision visant à devenir une entreprise verte de l'hydrogène, le sidérurgiste coréen POSCO a investi massivement dans le développement de produits en acier destinés à la production, au transport, au stockage et à l'utilisation de l'hydrogène.

Les risques liés aux gaz inflammables et toxiques étant nombreux dans les aciéries, il est important de comprendre la sensibilité croisée des gaz, car une fausse lecture de gaz peut s'avérer fatale. Par exemple, un haut fourneau produit une grande quantité de gaz chauds, poussiéreux, toxiques et inflammables, composés de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrogène. Les fabricants de détecteurs de gaz qui ont l'expérience de ces environnements connaissent bien le problème de l'hydrogène qui affecte les capteurs électrochimiques de CO, et fournissent donc des capteurs filtrés à l'hydrogène en standard aux aciéries.

Pour en savoir plus sur la sensibilité croisée, veuillez consulter notre blog. Les détecteurs de gaz Crowcon sont utilisés dans de nombreuses installations sidérurgiques à travers le monde, et vous pouvez en savoir plus sur les solutions Crowcon dans l'industrie sidérurgique ici.

Références :

  1. L'injection d'hydrogène dans les réseaux de gaz naturel pourrait fournir une demande stable dont le secteur a besoin pour se développer (S&P Global Platts, 19 mai 2020).
  2. L'Australie occidentale injecte 22 millions de dollars dans un plan d'action pour l'hydrogène (Power Engineering, 14 septembre 2020)
  3. L'hydrogène vert dans les gazoducs : Solution de décarbonisation ou chimère ? (Green Tech Media, 20 nov. 2020)
  4. L'hydrogène pourrait-il se greffer sur les infrastructures de gaz naturel ? (Réseau en ligne, 17 mars 2016)
  5. Acier, hydrogène et énergies renouvelables : De drôles de compagnons ? Peut-être pas... (Forbes.com, 15 mai 2020)
  6. POSCO va étendre sa production d'hydrogène à 5 millions de tonnes d'ici 2050 (Business Korea) Tonnes d'ici 2050 (Business Korea, 14 déc. 202 0)http://https://www.crowcon.com/wp-content/uploads/2020/07/shutterstock_607164341-scaled.jpg