Hydrogène : Bloom Energy mise sur l'électrolyse à haute température

Développés aussi en France par Genvia, les électrolyseurs à haute température affichent des rendements bien plus élevés que ceux de technologie alcaline ou à membrane échangeuse de proton. Ainsi celui que Bloom Energy a mis au point avec le laboratoire national de l’Idaho.

Selon les conditions d’exploitation, on compte entre 45 et 65 kWh d’électricité pour obtenir 1 kilo d’hydrogène avec des électrolyseurs PEM et alcalins. Outre-Atlantique, il est possible d’obtenir mieux grâce à un partenariat gagnant-gagnant entre 2 structures. On trouve d’un côté l’INL, c’est-à-dire le laboratoire du centre de recherche nucléaire américain de l’Idaho. Et, de l’autre, Bloom Energy, une société de services énergétiques qui installe des piles à combustible à oxydes solides dans les locaux d’entreprises qui achètent l’électricité produite par ces systèmes.

Ensemble, les 2 structures indiquent que leur solution est capable de parvenir au même résultat, mais avec seulement 37,7 kilowattheures d’énergie électrique. Et ce, avec un rendement de l’ordre de 88,5 %, contre 53 à 70 % pour les électrolyses alcaline et PEM. Pour comparaison, la startup française Genvia, en liaison directe avec le CEA-Liten, indiquait un besoin de l’ordre de 39 kWh d’électricité, avec un rendement de 84 %, évolutif vers les 90 %.

Des technologies très similaires

Il est intéressant de comparer la démarche américaine à celle poursuivie en France. On s’aperçoit que les chiffres sont finalement très proches, en tenant compte des progrès réalisés depuis à Béziers, dans l’Hérault. Et ce, pour des technologies très similaires.

Les performances sont obtenues dans les 2 cas en employant la chaleur d’un processus industriel auquel l’appareil serait relié. Il faut compter une vapeur dont la température est comprise entre 150 et 200° C pour obtenir un gain de 30 % d’énergie afin de casser la molécule d’eau.

Le système s’appuie sur un électrolyte céramique et sans métaux critiques, une solution aussi connue sous la dénomination SOEL (Solid oxide electrolysis). Elle a aussi pour avantage de permettre de moduler relativement rapidement la puissance de fonctionnement, sans conséquence pour l’infrastructure. Les partenaires américains avancent 10 minutes pour passer de 100 à 5 %. Des observations réalisées encore dans un cadre expérimental.

500 heures de fonctionnement

Pourquoi cette comparaison entre les recherches poursuivies des 2 côtés de l’Atlantique ? Tout simplement pour se réjouir des résultats obtenus par l’INL et Bloom Energy, tout en conservant bien à l’esprit que la France n’est pas à la traîne dans le domaine. Contrairement à ce que pourraient laisser croire les propos de KR Sridhar, PDG fondateur de l’entreprise de service américaine : « En combinant notre électrolyseur Bloom avec de la vapeur, le laboratoire a pu valider que l’efficacité électrique en courant continu de notre électrolyseur est meilleure que toute unité commerciale ou de démonstration rapportée dans le monde pour la production d’hydrogène ».

Les partenaires américains communiquent sur des données obtenues après pas loin de 500 heures de fonctionnement à pleine charge en laboratoire avec leur solution d’électrolyse à haute température. Les chercheurs du laboratoire de l’Idaho ont mené une importante campagne de tests en positionnant un électrolyseur à oxyde solide de Bloom Energy en couplage avec un simulateur reproduisant les conditions de fonctionnement d’une centrale nucléaire avec échange de la chaleur entre les 2 infrastructures. Pour les scientifiques, cette étape est désormais validée.

Energie nucléaire ?

Deux raisons principales expliquent que le nucléaire est au centre du démonstrateur construit aux Etats-Unis. Tout d’abord parce que le laboratoire INL est rattaché à un centre de recherche américain dédié à cette source d’énergie. Ensuite parce qu’une centrale nucléaire fonctionne avec une grande régularité possible 24/7. D’où des volumes de production optimaux et réguliers qui répondent à une disponibilité de 99 % annoncée par Bloom Energy pour ses électrolyseurs à oxyde solide.

« Cela peut nous aider à relever certains des défis importants auxquels nous sommes confrontés en matière de décarbonation », a souligné le directeur de l’INL, John Wagner. Il estime avoir, à cette occasion, eu à tester l’électrolyseur le plus efficace qui soit passé dans son établissement. Moins coûteux en énergie du fait d’une disponibilité gratuite en chaleur, et bénéficiant d’une meilleure efficacité énergétique ainsi que d’une grande régularité de fonctionnement, la solution mise en avant par les 2 partenaires américains est de nature à fournir dans des volumes importants et à une relativement rapide échéance de l’hydrogène neutre en carbone.

SOURCE WEB PAR H2