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Logistique de l’hydrogène : une chaîne en râteau

La chaîne logis­tique de l’hydrogène com­primé est organ­isée en râteau, alors que celle des éner­gies liq­uides est organ­isée en étoile. Cette dif­férence explique en par­tie le coût élevé du trans­port de l’hydrogène. La société Air­flow nous explique les impli­ca­tions de la logis­tique com­plexe de la molécule d’hydrogène.

L’hydrogène com­primé est stocké et trans­porté essen­tielle­ment sous forme com­primée dans des bouteilles en aci­er, à 200 bars de pres­sion. Plus rarement, il est stocké/transporté en bouteilles en aci­er ren­for­cé de fibre de car­bone, voire en bouteilles en « plas­tique » gar­nies de fibre de car­bone. Dans ces rares cas, les pres­sions peu­vent attein­dre 700 bars.

Chargement/déchargement des véhicules

Les véhicules de trans­port d’hydrogène ont une capac­ité de stock­age générale­ment com­prise entre 100 et 300 kg. Les usines de charge­ment, qui fonc­tion­nent sous le con­trôle de tech­ni­ciens experts, sont équipées de com­presseurs dotés d’une capac­ité de 50 à 100 kg par heure. Pour rem­plir votre véhicule de trans­port d’hydrogène, vous devrez dépos­er votre châs­sis de stock­age sur un poste de charge­ment et le repren­dre plusieurs jours après : 1 à 3 jours sont néces­saires au rem­plis­sage d’un véhicule, dont une demi-journée pour la phase de rem­plis­sage. Les autres délais sont ceux de posi­tion­nement sur le site, des con­trôles de sécu­rité avant et après le rem­plis­sage et le temps d’attente.

Fig­ure 1

Sur la fig­ure 1, on visu­alise le nom­bre élevé de postes de rem­plis­sage, accen­tu­ant le fait que le trans­port d’hydrogène néces­site un matériel de stock­age et de trans­port en très grand nom­bre, qui entraîne inévitable­ment des coûts de stock­age élevés. À l’inverse, le charge­ment d’un véhicule de trans­port d’énergie liq­uide est une opéra­tion rapi­de. Un chauf­feur met­tra générale­ment 2 heures entre le moment où il arrive dans l’usine avec un stock­age vide et le moment où il repart à plein. La fig­ure 2 démon­tre que, con­traire­ment à l’hydrogène, l’énergie liq­uide néces­site seule­ment 3 postes de charge­ment (con­tre 18 pour l’hydrogène !), ce qui réduit con­sid­érable­ment le coût de stock­age et les frais de main­te­nance qui y sont liés.

Fig­ure 2

Le trans­fert d’hydrogène d’un réser­voir à un autre néces­site des com­presseurs dif­fi­ciles d’emploi : ils sont éner­gi­vores, lourds, com­plex­es et sen­si­bles aux agres­sions extérieures (pluie, vibra­tions, chocs…). Pour des raisons tech­niques et économiques, et en l’état actuel de nos tech­nolo­gies, il est impos­si­ble d’installer un com­presseur de trans­fert sur les véhicules de trans­port d’hydrogène, et d’envisager d’installer un com­presseur d’hydrogène sur chaque point de con­som­ma­tion (rai­son de sécu­rité). La solu­tion : « dépos­er » le châs­sis de trans­port sur le point de con­som­ma­tion. À l’inverse, le décharge­ment d’un véhicule d’énergie liq­uide est une opéra­tion rapi­de et sûre, de moins de 2 heures. Les pom­pes de trans­fert sont petites, fiables et bon marché. Il est facile d’en installer sur un véhicule ou sur un point de consommation.

L’hydrogène implique une organ­i­sa­tion logis­tique dif­férente des autres éner­gies. En effet, celle-ci est organ­isée en râteau : il faut un nom­bre élevé de véhicules de trans­port pour appro­vi­sion­ner un nom­bre tout aus­si élevé de points de con­som­ma­tion. À l’inverse, la capac­ité de trans­fert des éner­gies liq­uides fait de leur chaîne logis­tique une organ­i­sa­tion en étoile, économe en moyens de stock­age et de trans­port : un grand réser­voir ali­mente un nom­bre raisonnable de véhicules de trans­port qui appro­vi­sion­nent un nom­bre élevé de points de consommation.

La plu­part des points de con­som­ma­tion ne peu­vent se per­me­t­tre une rup­ture d’approvisionnement et doivent assur­er une con­ti­nu­ité de fonc­tion­nement : c’est pourquoi ils sont équipés de deux véhicules de stock­age. Le pre­mier ali­mente en hydrogène le point de con­som­ma­tion, pen­dant que le sec­ond, plein, est con­nec­té et en attente. Un sys­tème sim­ple et fiable se déclenche lorsque le pre­mier se vide et met en route le véhicule en attente. Ce sys­tème de roule­ment laisse le temps au véhicule de stock­age de retourn­er au cen­tre de pro­duc­tion avec le réser­voir vide pour le rem­plir pen­dant que l’autre se décharge, et ain­si de suite. Le doc­u­ment ci-con­tre mon­tre bien les deux remorques, une en décharge­ment et une en attente. Cer­tains points de con­som­ma­tion très sen­si­bles à la con­ti­nu­ité de four­ni­ture exi­gent même 3 véhicules : un en ser­vice, un sec­ond con­nec­té en attente, et un troisième en sec­ours en cas de sur­con­som­ma­tion, de prob­lème de trans­port, de prob­lème d’approvisionnement…

Très haute pres­sion : la solution ?

Les nou­veaux stock­ages « fibre de car­bone » per­me­t­tent de stock­er et de trans­porter env­i­ron deux fois plus d’hydrogène à chaque rota­tion. Les frais vari­ables de trans­port dimin­u­ent d’autant. Mais il vous fau­dra tou­jours trois véhicules : un au rem­plis­sage, un au trans­port et un au point de con­som­ma­tion. Les nou­veaux véhicules « fibre de car­bone » ne réduisent pas les frais fix­es, ils les aug­mentent même sig­ni­fica­tive­ment, ces équipements étant deux à qua­tre fois plus chers que les véhicules aci­er. Cela sem­ble donc une solu­tion en trompe‑l’œil. C’est pourquoi, en Europe, plus de 95 % des trans­ports d’hydrogène com­primé se font tou­jours en véhicule aci­er. Étant don­né le nom­bre élevé de stock­ages pro­pres à la chaîne logis­tique hydrogène, il vaut mieux exploiter des véhicules de faible capac­ité et à faible coût.

À propos de l'auteur

Hydrogen+

Créée fin 2015 sous la forme d’un supplément thématique de Green Innovation, la revue Hydrogen+ est la plus ancienne et la seule publication internationale en langue française consacrée au marché de l’hydrogène, à son actualité et aux innovations de la filière. Diffusé sur les principaux salons professionnels, sur support numérique et par abonnement, Hydrogen+ constitue un outil d’information et d’influence unique de la filière hydrogène. Déploiement de la filière, mobilité, transport lourd ou encore industrie, Hydrogen+ couvre l’ensemble des sujets qui occupent la filière et se veut être un outil dédié à son développement. Hydrogen+ est par ailleurs partenaire des principaux événements professionnels en France et en Europe, ainsi que des principaux acteurs associatifs du secteur.

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