Le rôle du solaire dans la popularisation de l’hydrogène vert

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Le solaire photovoltaïque, avec sa gamme de technologies et d’utilisations complémentaires, devrait faire partie intégrante d’un autre processus de décarbonisation du réseau : la création d’une source de carburant sans carbone.

Les piles à hydrogène sont une source d’énergie qui, lorsqu’elle est utilisée, ne libère pas de carbone, juste de la chaleur et de la vapeur d’eau. Ils sont couramment utilisés dans la production d’aliments et d’engrais, le traitement des métaux et le raffinage du pétrole, mais l’hydrogène a le potentiel d’être utilisé à la fois comme source d’électricité et comme pile à combustible. La principale préoccupation concernant la production de carburant à l’hydrogène est que la majeure partie de celle-ci est créée avec des combustibles fossiles, à environ 95 % dans le monde.

Cependant, il existe de nombreuses façons de produire de l’hydrogène carburant, et chaque source de production est codée par couleur. L’utilisation du gaz naturel comme source d’énergie est désignée sous le nom d’hydrogène bleu ou gris ; l’utilisation de l’énergie nucléaire est appelée hydrogène rose, violet ou rouge ; l’hydrogène noir et brun est produit à partir de charbon ; et, bien sûr, l’utilisation de sources d’énergie sans carbone comme l’énergie solaire produit de l’hydrogène vert.

Les piles à combustible à hydrogène sont créées en divisant les molécules d’eau (H2O) pour former des molécules d’hydrogène et d’oxygène séparées. Ce processus est appelé électrolyse et est conduit par un électrolyseur. La composition matérielle des électrolyseurs varie, mais l’idée générale est qu’une molécule d’eau passe entre une cathode et une anode électrifiées, est divisée en deux éléments et les molécules d’hydrogène et d’oxygène chargées positivement sont expulsées, produisant de l’énergie.

Avec un plus grand déploiement d’opérations de production d’hydrogène aux côtés de projets d’énergie renouvelable, il est possible de produire une source de carburant sans carbone qui a des applications au-delà de ce que le solaire photovoltaïque est actuellement capable d’alimenter.

Application du solaire à l’hydrogène vert

Comme son nom l’indique, le processus d’électrolyse nécessite beaucoup d’électricité, donc les ressources énergétiques renouvelables comme le solaire sont une source possible de production. Un obstacle à la production généralisée d’hydrogène vert est que les électrolyseurs (les systèmes qui utilisent l’électricité pour diviser le H2molécules O) sont encore assez chères. Les analystes prévoient que le coût d’un électrolyseur sera réduit de moitié d’ici 2040.

Une étude récemment publiée par la Carnegie Institution for Science a révélé que les régions avec des taux de réduction élevés de l’énergie solaire, éolienne et hydroélectrique pourraient à la place utiliser cet excès d’énergie pour produire de l’hydrogène vert. Une banque d’électricité autrefois « gaspillée » pourrait être redirigée vers des électrolyseurs d’aide.

Comme les technologies de stockage couplées aux projets solaires, le carburant hydrogène peut être utilisé comme réserve d’énergie. Il peut être stocké sous forme de gaz ou de liquide et utilisé si nécessaire dans différentes applications, telles que la sauvegarde du réseau et le transport. Il est possible d’associer l’énergie solaire à des électrolyseurs à hydrogène et à des unités de stockage pour fournir une sauvegarde directe là où cette charge électrique est nécessaire.

Un défi pour stocker correctement l’hydrogène de secours est qu’il nécessite de grands réservoirs lorsqu’il est sous forme gazeuse. Dans des scénarios tels que la sauvegarde du réseau, où il y a suffisamment d’espace pour placer ou enterrer des réservoirs, cela pose moins de problème que dans les applications de transport et même de production distribuée à petite échelle.

Mais un autre attrait du carburant hydrogène, en particulier dans les véhicules, est qu’il a une densité énergétique trois fois supérieure à celle de l’essence. Les voitures peuvent rouler beaucoup plus loin avec un gallon d’hydrogène qu’avec de l’essence — et c’est plus propre. Les véhicules électriques sont une solution pour décarboner les transports et sont certainement à la tête de cet effort, mais la technologie existe pour alimenter les véhicules à l’hydrogène. Lorsqu’un propriétaire de véhicule peut alimenter directement sa voiture électrique avec des panneaux solaires installés sur sa maison, l’énergie solaire pourrait alimenter indirectement des véhicules à base d’hydrogène simplement en produisant le carburant lui-même.

Les constructeurs de véhicules électriques tentent de déchiffrer le code des véhicules de transport lourds électrifiants, comme les semi-camions, les cargos maritimes et les avions. Les piles à combustible à hydrogène, cependant, sont une solution plus réalisable pour les véhicules sans carbone à cette échelle, selon les experts, et cela pourrait également s’appliquer aux utilisations industrielles. Comme les véhicules électriques conventionnels, les véhicules à pile à combustible à hydrogène utilisent également un moteur électrique mais disposent d’un réservoir de carburant pour transporter de l’hydrogène gazeux.

Une infrastructure importante est nécessaire avant que les véhicules à hydrogène soient aussi largement disponibles que même les voitures électriques. À la mi-2020, il n’y avait que 43 stations publiques de recharge de piles à combustible à hydrogène aux États-Unis.

L’hydrogène vert est encore une source de carburant naissante aux États-Unis, mais le développement est à l’horizon. L’administration Biden l’a inclus comme solution aux objectifs de réduction des gaz à effet de serre, et le solaire fera sans aucun doute partie de sa production.

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