Dans notre récent blog sur l’hydrogène liquide, nous avons examiné les caractéristiques, l’histoire et le potentiel unique de l’hydrogène. Nous avons décrit pourquoi l’hydrogène a un grand potentiel en termes de durabilité et quelles industries se concentrent aujourd’hui sur ce vecteur énergétique polyvalent.
Mais à quoi sert exactement l’hydrogène ? Dans ce blog, nous abordons cinq projets dans lesquels l’hydrogène (liquide) joue un rôle essentiel.
1. Voitures particulières à hydrogène de SK et Hyundai Motor
Avec la durabilité comme objectif principal, plusieurs constructeurs automobiles travaillent actuellement sur des voitures particulières équipées d’une pile à combustible pour l’hydrogène gazeux (à une pression élevée de 700 bars). Les moteurs de ces voitures sont entièrement électriques, et les piles à combustible génèrent de l’énergie en mettant l’hydrogène en contact avec l’oxygène. Le seul produit d’échappement est l’eau.
Il existe déjà quelques voitures à hydrogène sur le marché. Un exemple de projet à grande échelle portant sur la production et la promotion de ces voitures est la coopération entre SK et Hyundai Motor. Hyundai produit les véhicules, tandis que l’usine d’hydrogène de SK à Incheon, au Corée, produit suffisamment d’hydrogène pour 200 000 voitures à hydrogène.
Grâce à leur coopération, les deux producteurs visent à renforcer l’économie de l’hydrogène et à établir une infrastructure de l’hydrogène à grande échelle en coopération avec diverses autres parties et avec le soutien du gouvernement.
Il reste à voir à quoi ressemblera l’avenir des voitures à hydrogène. Car jusqu’à présent, on utilise principalement de l’hydrogène gris (reformage du méthane à la vapeur). Par conséquent, la durabilité des voitures est actuellement plutôt décevante. En outre, les voitures à hydrogène sont encore relativement chères. L’utilisation de piles à combustible au lieu de voitures entièrement électriques fait l’objet de critiques ; la conversion supplémentaire de l’énergie en hydrogène est-elle vraiment nécessaire ? Nous attendons de voir quelle méthode prévaudra dans les dix prochaines années.
Source: La Hyundai NEXO
2. Le complexe de propulsion de l’ISRO (IPRC), une installation d’essai de moteurs de fusée.
L’industrie aérospatiale est l’un des principaux utilisateurs d’hydrogène liquide. Le liquide cryogénique est, entre autres, utilisé pour le lancement de fusées et pour le test des moteurs de fusées.
Le district de Tirunelveli, en Inde, abrite le complexe de propulsion de l’ISRO (IPRC). L’installation est dotée des caractéristiques de pointe nécessaires à la réalisation des produits technologiques de propulsion les plus avancés dans le cadre du programme spatial indien. Parmi les activités menées à l’ISRO figurent l’assemblage, l’intégration et les essais de moteurs cryogéniques pour les lanceurs et les sous-systèmes associés.
En collaboration avec Linde Kryotechnik, Demaco a conçu, construit et installé l’infrastructure cryogénique de l’installation d’essai de débit froid (SCFT) sur place en 2006. Le SCFT est utilisé pour le développement, la qualification et les tests d’acceptation des systèmes de moteurs semi-cryogéniques. Demaco a fourni des lignes de transfert isolées sous vide et des boîtes à vannes pour l’hydrogène et l’oxygène liquides. La pression d’essai du système était extrême, atteignant jusqu’à 330 bar(g).
Le projet sophistiqué en Inde a été l’un des premiers projets importants dans le domaine de l’hydrogène auquel Demaco a participé. Le succès de ce projet a été une occasion unique de montrer très tôt que Demaco possède toute l’expertise dans le domaine de l’hydrogène liquide. Et au cours des dernières décennies, cette expertise n’a fait que croître.
Source: Complexe de propulsion de l’ISRO (IPRC) Inde
3. ASuMED, un moteur supraconducteur pour avion
Le projet ASuMED a été lancé il y a plusieurs années. Ce projet est soutenu par le programme Horizon 2020 de l’Union européenne et vise à développer un moteur électrique entièrement supraconducteur pour les avions commerciaux.
Depuis le début du projet en 2017, Demaco a travaillé avec un consortium d’experts expérimentés pour développer un moteur supraconducteur plus léger que le moteur d’avion classique et capable de réduire considérablement les émissions de CO2 des avions.
Le moteur est basé sur le concept du double cryostat ; il contient donc deux cryostats séparés et deux systèmes de refroidissement distincts. Un pour le rotor et un pour le stator. Le refroidissement du rotor se fait à l’hélium, tandis que le stator est refroidi à l’hydrogène liquide.
Les moteurs supraconducteurs offrent des possibilités uniques pour un avenir durable de l’industrie aéronautique. Plusieurs avions sont actuellement en cours de développement avec un moteur léger et supraconducteur. Les premiers prototypes devraient être produits d’ici 2030.
Une maquette du moteur ASuMED
4. Camions à hydrogène par Daimler
Outre les voitures particulières, les camions peuvent également être équipés d’une pile à hydrogène. Les poids lourds qui parcourent de longues distances produisent beaucoup d’émissions de CO2 avec un moteur traditionnel. Une alternative à zéro émission ferait donc une énorme différence dans la durabilité de cette industrie.
Daimler Trucks est l’un des constructeurs de camions engagés dans l’utilisation de l’hydrogène pour un transport routier plus durable. Le premier modèle conceptuel fonctionnant à l’hydrogène présenté par Daimler est le camion Mercedes-Benz GenH2. Ce camion est censé être aussi performant que les camions classiques à moteur diesel et parcourir plus de 1 000 kilomètres avec un réservoir plein d’hydrogène liquide.
Les premiers véhicules d’essai du camion Mercedes-Benz GenH2 devraient être mis en service par les clients en 2023, tandis que la production complète commencera dans la seconde moitié de ce siècle.
Source: Un prototype du camion GenH2
5. Le ferry Norled en Norvège
Et enfin, un récent projet d’hydrogène dans lequel Demaco a joué un rôle important. L’hydrogène est aujourd’hui utilisé comme carburant durable dans le secteur du transport routier, de l’industrie maritime et du secteur des ferries.
Norled, la société à l’origine de plusieurs navires et services de ferry rapides en Norvège, a lancé le tout premier ferry à hydrogène au monde en 2020. Le bateau MF Hydra contient un réservoir de 80 m3 pour l’hydrogène liquide et démontre qu’un service de ferry totalement exempt d’émissions est possible. Si cette nouvelle technologie est adoptée par le reste de l’industrie, elle pourrait entraîner une réduction des émissions de 600 000 tonnes de CO2 par an.
Le projet Norled est un projet particulier pour Demaco. Nous sommes fiers d’avoir participé au développement de l’infrastructure complète d’hydrogène isolée sous vide qui permet le fonctionnement de MF Hydra. Cela comprend la tuyauterie de transfert d’hydrogène liquide isolée sous vide à bord du ferry et les technologies auxiliaires telles que le bras de chargement pour le ravitaillement en hydrogène liquide.
Des projets pionniers tels que le projet Norled permettent à nos ingénieurs de mettre à profit leur expertise en matière d’hydrogène liquide et de contribuer ainsi à un avenir plus durable.
À quoi servira l’hydrogène à l’avenir ?
Outre les cinq projets susmentionnés, il y a beaucoup d’autres projets en cours dans le domaine de l’hydrogène. Des expériences avec ce gaz polyvalent sont menées activement dans le monde entier et de nouvelles applications sont découvertes en permanence.
À quoi servira l’hydrogène à l’avenir ? Outre les projets susmentionnés, les trois applications suivantes présentent un potentiel important :
- Supraconductivité
Premièrement, le phénomène de la supraconductivité suscite actuellement un intérêt croissant. La supraconductivité est l’état dans lequel un matériau ne présente pratiquement aucune résistance lorsqu’il transporte de l’électricité. Cet état se produit à des températures extrêmement basses, qui sont transmises par l’hydrogène liquide (-252,9 °C). La supraconductivité est, par exemple, utilisée pour refroidir les générateurs des centrales électriques et les moteurs électriques et pour produire de l’énergie verte.
Ces dernières années, TU Twente a étudié avec succès l’utilisation de la supraconductivité dans une éolienne située sur la côte danoise, près de Thyborøn. L’objectif de ce projet était de remplacer le générateur électrique classique, qui utilise des aimants permanents, par des supraconducteurs. Cela a permis d’alléger considérablement l’éolienne tout en maintenant sa puissance.
- Énergie Transport
Comme de plus en plus de pays produisent de grandes quantités d’énergie renouvelable, il sera nécessaire d’importer et d’exporter cette énergie pour maintenir un bon équilibre international. C’est là que le transport d’hydrogène liquide offre des solutions. Supposons qu’un pays ou une région dispose d’une abondance d’énergie solaire ou éolienne ; cette énergie peut être transportée sous forme d’hydrogène liquide par bateau vers un pays ou une région où l’on a réellement besoin de plus d’énergie.
- Combustible synthétique
Enfin, l’hydrogène est utilisé dans la production de carburant synthétique pour les voitures, les camions et les avions. Le carburant synthétique peut être produit en combinant le CO2 de l’air avec de l’hydrogène gazeux. Le CO2 qui est ensuite libéré lors de la combustion est capté et réutilisé dans un système fermé. Cette méthode permet de continuer à utiliser des moteurs à combustion interne ordinaires tout en conduisant de manière neutre en termes de CO2.
Comme le montrent les exemples ci-dessus, l’hydrogène a un fort potentiel, et de plus en plus de gouvernements et d’industries s’engagent à développer les technologies de l’hydrogène. Cependant, il existe une concurrence. Les applications électriques à batterie montrent que l’hydrogène n’est pas toujours nécessaire dans le secteur de la mobilité. Par ailleurs, d’autres formes d’hydrogène en tant que vecteur énergétique (ammoniac et LOHC) sont sous les feux de la rampe et peuvent s’avérer de puissantes alternatives à l’hydrogène liquide.
L’hydrogène liquide sera-t-il le carburant ou le vecteur énergétique du futur ? Cela deviendra évident dans les prochaines décennies.
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