Transport de l’hydrogène : comparaison de trois vecteurs énergétiques connus

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Transport de l’hydrogène : comparaison de trois vecteurs énergétiques connus

Les projecteurs sont braqués sur l’hydrogène. Les politiciens et l’industrie investissent massivement dans l’hydrogène vert en tant que carburant et vecteur énergétique durable. Des infrastructures sont en cours de développement dans le monde entier pour permettre la distribution à grande échelle de ce gaz prometteur.

Cependant, pour utiliser l’hydrogène dans le monde entier, des transports massifs sont nécessaires. Ce blog explique pourquoi ce transport est si important et présente les avantages et inconvénients de trois vecteurs énergétiques : l’ammoniac, le LOHC(vecteur hydrogène organique liquide) et l’hydrogène liquéfié.

Pourquoi le transport international de l’hydrogène ?

Si la demande d’hydrogène est exceptionnellement élevée dans certaines parties du monde, ces régions ne peuvent pas toujours accueillir la production à grande échelle requise. La production d’hydrogène vert nécessite de grandes quantités d’énergie renouvelable et des infrastructures d’électrolyse avancées, et ces conditions préalables requièrent des conditions spécifiques et beaucoup d’espace.

L’Europe est un excellent exemple de région où la demande d’hydrogène vert est élevée, mais où la production à grande échelle est complexe. En fait, selon un rapport de Roland Berger, la demande d’hydrogène vert en Europe augmentera suffisamment pour qu’il en faille beaucoup plus en 2050 que ce que l’on peut espérer produire localement. Les possibilités de production d’énergie renouvelable ne sont tout simplement pas suffisantes en Europe.

Le Chili, l’Australie et le Moyen-Orient sont des exemples de régions très propices à la production d’énergie renouvelable. Dans certaines de ces régions, des expériences à grande échelle sont également menées pour convertir l’électricité en hydrogène vert par électrolyse.

La répartition inégale des énergies renouvelables et des électrolyseurs dans le monde rend le transport international de l’hydrogène inévitable si l’on veut réaliser une économie mondiale de l’hydrogène vert.

Lespipelines et les camions d’hydrogène sont les meilleures solutions pour le transport sur de petites distances. Cependant, lorsque les quantités ou les distances deviennent plus importantes, d’autres techniques sont nécessaires. Les trois vecteurs énergétiques qui peuvent rendre ce transport possible sont l’ammoniac, les LOHC et l’hydrogène liquide. Ces trois méthodes font actuellement l’objet de recherches approfondies et présentent toutes des avantages et des inconvénients.

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Transport d’hydrogène à l’aide d’ammoniac

La première option pour permettre le transport de l’hydrogène à grande échelle est l’ammoniac. L’ammoniac est un produit chimique qui, en plus d’être utilisé comme matière première pour les engrais, peut également servir à stocker et à transporter l’hydrogène.

Comment cela fonctionne.

L’ammoniac comme vecteur énergétique de l’hydrogène est produit par la synthèse de l’ammoniac. Ce processus chimique permet à l’hydrogène et à l’azote de réagir, créant ainsi de l’ammoniac liquide. Ce liquide est stocké dans des réservoirs, ce qui facilite son transport.

Lorsque l’ammoniac atteint sa destination, il est décomposé (« craqué ») en ses composants, libérant de l’hydrogène et de l’azote. Une fois l’hydrogène purifié, il est prêt à être utilisé.

Le pour et le contre

Le transport de l’hydrogène à l’aide d’ammoniac présente plusieurs avantages. Par exemple, l’ammoniac est utilisé depuis longtemps dans diverses industries, et les infrastructures de synthèse de l’ammoniac sont nombreuses. L’ammoniac peut également être stocké dans des réservoirs légèrement réfrigérés à -33 °C ou à température ambiante sous une pression de 8 à 10 bars. Le stockage et le transport de l’ammoniac sont donc relativement simples et abordables.

Malheureusement, l’ammoniac présente aussi des inconvénients. Bien que les infrastructures de production d’ammoniac soient en place, le processus de craquage est encore relativement nouveau et n’est pas efficace sur le plan énergétique. En outre, après le craquage, des étapes supplémentaires sont nécessaires pour purifier l’hydrogène en vue de son utilisation.

Enfin, l’ammoniac est une substance toxique qui, en cas de fuite, peut avoir un impact négatif sur la qualité de l’air, du sol et de l’eau, ainsi que sur la santé des personnes vivant à proximité. En raison des conséquences potentiellement désastreuses, on peut se demander dans quelle mesure le stockage et le transport de l’ammoniac sont une option justifiable.

Hydrogen transportation three energy carriers3

Transport d’hydrogène à l’aide d’un LOHC

Un transporteur d’hydrogène organique liquide (LOHC) est un liquide capable d’absorber et de libérer de l’hydrogène par une réaction chimique.

Comment cela fonctionne.

Le LOHC est mis en contact avec l’hydrogène par une réaction d’hydrogénation pour absorber l’hydrogène. Cette réaction chimique se produit sous une pression et une température accrues et en présence d’un catalyseur. Le LOHC, même fusionné avec de l’hydrogène, peut simplement être stocké ou transporté dans des conditions atmosphériques.

Si l’hydrogène est à nouveau nécessaire après un certain temps ou s’il est arrivé à destination, le LOHC est déshydrogéné. Ce processus nécessite également une augmentation de la température et un catalyseur.

Plusieurs agents peuvent être utilisés comme LOHC. Un bon exemple est le dibenzyl toluène. Ce « support » peut absorber de grandes quantités d’hydrogène en utilisant la technique décrite ci-dessus. Pas moins de 56 kg d’hydrogène peuvent être stockés dans 1 m3 de LOHC.

Le pour et le contre

Le transport de l’hydrogène à l’aide d’un LOHC a également ses avantages et ses inconvénients. Un avantage bien connu est que le processus est relativement peu coûteux et sûr. En outre, le LOHC est une substance de type diesel, qui peut être transportée à la pression et à la température atmosphériques avec des véhicules ordinaires à essence ou diesel.

Malheureusement, cette méthode présente aussi des inconvénients. Premièrement, la déshydrogénation nécessite beaucoup de chaleur et donc d’énergie. En cas d’utilisation à grande échelle, les coûts peuvent donc augmenter considérablement. En outre, la production de LOHC entraîne des émissions supplémentaires de CO2. La quantité exacte dépend de la durée de vie du LOHC et de la fréquence à laquelle il peut être réutilisé.

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Transport d’hydrogène sous forme d’hydrogène liquide

La dernière option pour transporter efficacement l’hydrogène est de le transformer en hydrogène liquide. Comme décrit précédemment dans notre blog sur la densité énergétique de l’hydrogène, la densité de l’hydrogène liquide est nettement supérieure à celle de l’hydrogène gazeux. Cela signifie que l’on peut transporter beaucoup plus d’hydrogène liquide que d’hydrogène gazeux dans le même volume de stockage.

Comment cela fonctionne.

Pour transformer l’hydrogène gazeux en hydrogène liquide, le gaz est refroidi à une température de -252,9 °C. Il peut ensuite être transporté et stocké sous sa forme liquide, à condition d’être très bien isolé. Il perd sa forme liquide et redevient gazeux lorsqu’il se réchauffe.

Après le transport ou le stockage temporaire, l’hydrogène liquide est rendu gazeux à l’aide d’un évaporateur.

Le pour et le contre

Un avantage important de l’hydrogène liquide comme mode de transport par rapport à l’ammoniac ou à un LOHC est que l’hydrogène n’est pas fusionné avec une autre substance. L’hydrogène sous forme liquide est toujours de l’hydrogène ; il change juste d’apparence. Les réactions chimiques et les étapes de purification supplémentaires ne sont donc pas nécessaires ; l’hydrogène conserve ainsi sa qualité optimale.

Malheureusement, l’hydrogène liquide présente également certains inconvénients en tant que vecteur énergétique. Par exemple, le refroidissement extrême nécessite beaucoup d’énergie, et une isolation de qualité supérieure est nécessaire pour maintenir la température extrêmement basse. En outre, il est impossible d’empêcher la formation d’une petite quantité de gaz d’ébullition au fil du temps.

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