Planification d’un micro-réseau d’hydrogène vert pour abandonner le diesel

Lorsque nous pensons aux micro-réseaux, nous pensons généralement à l’énergie solaire, à l’énergie éolienne et aux systèmes de stockage d’énergie par batterie. Mais il existe toutes sortes de configurations de micro-réseaux et une variété toujours croissante de technologies innovantes disponibles pour les alimenter et en tirer profit. Par exemple, en Autriche, il existe un banc d’essai de micro-réseaux qui est utilisé par les chercheurs pour examiner de nouveaux concepts et stratégies de contrôle. Cela comprend la recherche sur l’hydrogène vert, un nouveau mécanisme émergent de stockage d’énergie propre qui a la possibilité d’avoir un impact sur un certain nombre d’industries. Examinons de plus près leurs recherches.

L’hydrogène vert est produit en divisant l’eau en hydrogène pur et en oxygène à l’aide d’énergies renouvelables. Il n’émet également de l’eau que lorsqu’il est brûlé. De plus, l’hydrogène peut être stocké dans des réservoirs sous forme de liquide à basse température, de gaz sous pression ou de solide à base d’hydrure, ce qui signifie qu’il peut être transporté et distribué dans des véhicules plus comme l’essence traditionnelle. Cependant, afin d’atteindre une pénétration de masse sur le marché, le carburant à hydrogène vert doit encore concurrencer à la fois les sources de carburant traditionnelles et l’hydrogène non vert.

Les chercheurs impliqués dans ce projet, dont l’autrichien BEST (Bioenergy and Sustainable Technologies) et Michael Stadler de Xendee, notent que d’autres se sont penchés sur l’intégration du stockage de l’hydrogène et des véhicules à hydrogène dans les réseaux intelligents. D’autres ont étudié la rentabilité de l’hydrogène vert produit avec le solaire photovoltaïque, et d’autres encore ont étudié la production centralisée d’hydrogène. Dans ce projet, l’objectif des chercheurs était de tirer les connaissances de base de ces études et d’explorer un micro-réseau intégrant la production d’hydrogène vert, le stockage sur site et l’utilisation dans les véhicules. Oui, comme beaucoup le souligneront, les véhicules électriques à batterie remportent clairement la concurrence réelle dans le transport de passagers, avec 11 % des ventes de voitures neuves en Europe déjà entièrement électriques à batterie et 19 % ayant une prise. Cependant, le camionnage long-courrier et le transport maritime pourraient éventuellement utiliser l’hydrogène à grande échelle.

Pour le banc d’essai du micro-réseau lui-même, l’équipe du projet a identifié les technologies idéales comme les systèmes d’énergie solaire photovoltaïque, les systèmes d’énergie éolienne, les électrolyseurs d’hydrogène et les systèmes de stockage d’énergie hydrogène. De plus, les véhicules à pile à combustible à hydrogène entreraient et sortiraient de l’écosystème des micro-réseaux pour acheter du carburant.

Selon le rapport, « l’équipe du projet a utilisé un cadre à objectifs multiples qui prend en compte les capacités de minimisation du CO2 ainsi que les limitations de coûts. Le cadre d’optimisation utilise également des données de séries chronologiques sur un an, car la modélisation adéquate des techniques d’optimisation nécessite au moins un horizon temporel d’une année complète pour intégrer les sources d’énergie renouvelables et la saisonnalité du stockage de l’hydrogène dans les micro-réseaux.

En d’autres termes, il s’agit d’une étude d’une année complète qui examine les performances du micro-réseau et de ses différents composants en toutes saisons.

Mais rappelez-vous, le but de ce travail n’est pas seulement d’examiner le fonctionnement du système, mais de créer un cadre efficace pour optimiser la planification d’un microgrid, et en particulier d’un microgrid qui intègre les différentes étapes de production et d’utilisation de l’hydrogène. De plus, la conception devait être comparée aux sources de carburant traditionnelles ainsi qu’à l’hydrogène développé en achetant de l’électricité directement auprès du service public. Les auteurs couvrent cela plus loin dans l’explication suivante:

« L’optimisation est effectuée par rapport à deux cas de référence différents c’est à dire le cas de base diesel et le cas de base utilitaire. Dans le cas de référence du diesel, la demande de mobilité de l’ensemble de la flotte est considérée comme couverte par le carburant diesel. Dans le cas de base des services publics, le carburant hydrogène est produit par électrolyse, stocké et utilisé pour satisfaire la demande de mobilité de l’ensemble de la flotte en utilisant uniquement l’électricité du service public. Après avoir établi les cas de référence, l’optimisation des investissements est effectuée en minimisant les émissions de CO2 et en maintenant une limite sur les coûts énergétiques qui varient selon les différents scénarios. Les résultats comprennent (1) le dimensionnement et la répartition optimaux des technologies, (2) la viabilité économique, (3) l’impact environnemental, (4) une comparaison entre les coûts optimaux du carburant hydrogène et les coûts actuels du marché du carburant diesel pour identifier l’écart de coût H2-Diesel et (5) le calcul des prix du carbone pour combler l’écart de coût H2-Diesel. La singularité de ce travail de recherche découle de contributions à la transition énergétique décarbonée dans le secteur de la mobilité en abordant les cinq points très importants mentionnés ci-dessus dans une seule étude.

Il est intéressant de noter que le cas de base du diesel donne de meilleurs résultats que le cas de base des services publics en termes de coûts énergétiques annuels et d’émissions. Cela est dû à l’efficacité supplémentaire de la production de diesel sur site qui ne souffre pas des pertes de transmission et de génération subies par le service public. De plus, les véhicules et les systèmes à hydrogène sont intrinsèquement assez inefficaces, de sorte que l’hydrogène doit être créé à l’aide de sources d’énergie sur site pour minimiser les pertes ainsi que les frais de stockage et de transport de l’hydrogène. « Le scénario de référence des services publics a des coûts énergétiques annuels totaux supérieurs de 65 % et des émissions annuelles totales de dioxyde de carbone supérieures de 17 % par rapport au scénario de référence diesel. Par conséquent, le scénario de base du diesel est beaucoup moins cher et génère moins d’émissions de CO2 que celui de l’hydrogène à base d’électricité.

Image reproduite avec l’aimable autorisation de XENDEE

Les chercheurs soulignent que bien que les moteurs diesel battent le scénario de base des services publics, la plus grande victoire provient d’un micro-réseau d’hydrogène alimenté par des énergies renouvelables. De plus, ce calcul devient encore plus favorable lorsque l’on considère les augmentations de l’efficacité de l’hydrogène, les taxes sur le carbone et les programmes d’incitation fiscale qui peuvent rendre la technologie encore plus attrayante. « Le résultat le plus intéressant dans le cas de référence des services publics est que, sans frais supplémentaires, les sources d’énergie renouvelable et le stockage saisonnier d’hydrogène dans le micro-réseau peuvent permettre des économies de CO2 d’environ 94 %. Avec des coûts réduits de 20 %, le micro-réseau constitue toujours une part importante d’énergie renouvelable qui permet d’importantes économies de CO2 d’environ 74 %. Ainsi, les micro-réseaux basés sur les énergies renouvelables sont hautement souhaitables par rapport aux systèmes d’énergie hydrogène basés sur les services publics pour la décarbonisation du secteur de la mobilité.

En d’autres termes, si vous allez passer à l’hydrogène, passez au vert.

Cet article est soutenu par XENDEE.

Vous appréciez l’originalité et la couverture de l’actualité des technologies propres de CleanTechnica ? Envisagez de devenir membre, supporteur, technicien ou ambassadeur de CleanTechnica – ou un mécène sur Patreon.

Vous ne voulez pas manquer une histoire de technologies propres ? Inscrivez-vous pour recevoir les mises à jour quotidiennes de CleanTechnica par e-mail. Ou suivez-nous sur Google Actualités !

Vous avez un conseil pour CleanTechnica, souhaitez faire de la publicité ou suggérer un invité pour notre podcast CleanTech Talk ? Contactez-nous ici.