Etude et production d'hydrogène vert

Abstract

L'hydrogène a été délaissé par le passé dans le monde de l'industrie, et ce pour des raisons liées au manque de développement technologique. Mais aujourd'hui, il suscite un immense intérêt que ce soit de la part des constructeurs automobiles, des centrales thermiques, de l’aéronautique; Mais aussi de la part des gouvernements qui, dans un état d'urgence, tentent de remédier aux fléaux environnementaux engendrés par de longues années d'utilisations des ressources fossiles et nucléaires. L'hydrogène, associé à l'énergie solaire, est l'une des solutions les plus prometteuses à cela. Si bien que c'est l'un des piliers fondamentaux qui permettra de réaliser la transition énergétique et de satisfaire les règles du développement durable. En effet, la décomposition de l'eau en hydrogène ne rejette aucun gaz à effet de serre, et son utilisation dans les piles à combustibles ne produit que de l'eau. C'est pour cette raison que l'hydrogène vert est considéré comme le carburant de demain. L’objectif global de note travail a été l’étude et le dimensionnement d’un système de production d'hydrogène par électrolyse PEM, la production d’énergie électrique est assurée par les panneaux photovoltaïques en s'appuyant sur les données climatiques de la région de Ghardaïa. Tout d'abord, nous avons étudié les particularités de l'hydrogène, ses méthodes de stockage et de transport, et les inconvénients liés aux risques mécaniques, d'inflammations et d'explosions. Suivi une comparaison énergétique entre son utilisation en tant que carburant d'une part, et comme pile à combustible d'une autre part. Ensuite, nous avons pu, par-delà, étudier les différentes méthodes de production d'hydrogène. Nous avons choisi l'électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM). En effet, sa haute réactivité fait que c'est la technologie qui s'adapte le mieux aux fluctuations des énergies renouvelables. Suivi d'un dimensionnement de l'électrolyseur à travers une série d'équations thermodynamiques et électriques. Cependant, la technologie que nous jugeons la plus prometteuse est l'électrolyse CFE de par son ingéniosité et son faible cout. Cette méthode a vu le jour en même temps que nous faisons notre mémoire (été 2022) et lesinformations à son sujets restent donc très limitées. Après ça, nous nous sommes penchés sur la source d'énergie électrique de notre système qui n'est autre que l'énergie solaire. Nous avons étudié les panneaux photovoltaïques, 95 leur principe de fonctionnement ainsi que les différentes technologies utilisées. Nous avons aussi mis en avant l'énorme potentiel dont se dote l'Algérie suite à sa position géographique et à son taux d'irradiation solaire. Nous avons par la suite fait le couplage du PV-Electrolyseur et nous avons réussis à dimensionner la centrale photovoltaïque adéquate au bon fonctionnement de notre électrolyseur 'Hylzer-1000'. Celle-ci a une superficie d'environ 5 hectares et pourra fournir une puissance de 4,5 MW demandée par l'électrolyseur. Pour conclure, nous avons mis en avant la place et l'importance de l'hydrogène dans le monde actuel, à travers une recherche portée sur les différents secteurs d'application de ce dernier, notammentle secteur de l'industrie chimique, la métallurgie, les turbines à gaz etc. D'ailleurs, lors de notre visite à la centrale thermique de Jijel, le personnel technique nous a avancé qu'ils prévoient d'injecter 25% d'hydrogène dans un mélange H2/Gaz pour réduire la consommation de gaz naturel du pays et limiter l'émission de polluants.