Espace partenaires Hydrogène Magazine Hydrogen+

Stockage et transport d’hydrogène : s’adapter à la massification

© France Hydrogène

Le stock­age de l’hydrogène est une brique cen­trale de la chaîne hydrogène à la croisée de la logis­tique (trans­port de la pro­duc­tion à la dis­tri­b­u­tion) et de l’usage (hydrogène embar­qué dans les véhicules). Son coût, ses con­traintes tech­niques et ses divers­es options ont amené les acteurs de l’hydrogène, des cen­tres de recherche aux indus­triels, à explor­er de nom­breuses pistes.

Gazeux, liq­uide, solide

Après un bref rap­pel tech­nique, cet arti­cle vise à trac­er l’évolution des choix tech­nologiques du stock­age d’hydrogène à l’aune d’un fort développe­ment de ce secteur énergétique.

L’hydrogène à pres­sion et tem­péra­ture ambiante est à l’état gazeux. Une pre­mière forme de stock­age est donc l’hydrogène sous pres­sion (allant de quelques bars à 1 000 bars). Les réser­voirs sim­ples sont en aci­er et les plus com­plex­es en com­pos­ites et fibres de carbone.

Le gaz peut égale­ment être refroi­di à des tem­péra­tures cryo­géniques inférieures à ‑253 °C et être stocké dans des réser­voirs cryogéniques.

Les pro­priétés de l’hydrogène le ren­dent égale­ment stock­able dans des poudres métalliques à pres­sion et tem­péra­ture ambiante par adsorption.

Enfin, l’affinité de l’hydrogène avec de nom­breuses molécules per­met de l’intégrer dans des com­posés organiques (huiles hydrogénées, chaînes car­bonées) ou inor­ganiques (ammo­ni­ac, hydrure de sili­ci­um ou autres).

Ces dif­férentes formes de stock­age peu­vent ensuite emprunter dif­férentes voies de trans­port. On trans­porte ain­si prin­ci­pale­ment le stock­age gazeux par voie routière mais égale­ment par pipeline. On retrou­vera l’hydrogène liq­uide et les com­posés chim­iques par voie routière égale­ment et plus récem­ment par bateau. Le stock­age solide quant à lui est peu sujet au trans­port et reste util­isé à des fins stationnaires.

Tech­niques matures et nou­velles applications

His­torique­ment, dans les usages indus­triels du procédé (raf­finer­ie, engrais et autres) l’hydrogène est stocké et dis­tribué (lorsqu’il n’est pas pro­duit sur place) sous forme gazeuse à 200 bars de pres­sion pour des raisons d’optimum logis­tique (quan­tité d’hydrogène trans­porté vs nom­bre de rota­tions de livrai­son). Ce stock­age et ce trans­port s’effectuent à l’aide de réser­voirs en aci­er sans ren­force­ment (qual­i­fiés de « Type I »). 

Le stock­age sous forme liq­uide à ‑253 °C peut quant à lui se jus­ti­fi­er dans cer­tains cas d’industriels forte­ment con­som­ma­teurs d’hydrogène éloignés des cen­tres de pro­duc­tion. Cette forme cryo­génique est égale­ment priv­ilégiée dans le cas par­ti­c­uli­er de la propul­sion des fusées. 

Enfin, la forme solide (par adsorp­tion sur des alliages métalliques) a été l’objet de recherch­es et de quelques développe­ments com­mer­ci­aux sans toute­fois trou­ver son marché de masse à l’heure actuelle.

En se pro­je­tant dans les années 2030, plusieurs change­ments dans le stock­age d’hydrogène pour­raient s’opérer :

Tout d’abord, le stock­age mas­sif dans les cav­ités sous-ter­raines pour­rait con­naitre un essor sig­ni­fi­catif en s’appuyant sur une forte péné­tra­tion des éner­gies renou­ve­lables dans le réseau européen, mais égale­ment sur les ten­sions d’approvisionnement en gaz naturel. Un mix hydrogène-méthane per­me­t­trait de pal­li­er une pénurie de gaz. Des pro­jets comme Hyp­ster, porté par Storengy, démon­trent la fais­abil­ité de ces stock­ages massifs.

Ensuite, l’internationalisation du marché de l’hydrogène s’appuyant sur une forte con­som­ma­tion de cer­taines régions du monde (EU, UE, Asie) et sur une expor­ta­tion par d’autres régions rich­es en ressources renou­ve­lables (Afrique, Amérique du Sud), favoris­era le stock­age par des vecteurs chim­iques (ammo­ni­ac, huiles hydrogénées) voire par de l’hydrogène liq­uide. Des trans­ports inter­na­tionaux d’hydrogène liq­uide et d’ammoniac ayant déjà eu lieu.

Quel mod­èle ?

Ces deux ten­dances de fond favoris­eront le stock­age et le trans­port d’hydrogène par des pipelines hydrogène à tra­vers l’Europe comme le prévoit le pro­jet d’« Euro­pean Hydro­gen Back­bone » porté par de nom­breux ges­tion­naires de réseaux de gaz européens. Les ports seront d’ailleurs des plate­formes cen­trales dans ces futurs réseaux.

Cepen­dant, il est peut-être erroné de trans­pos­er le mod­èle hydrogène avec celui du gaz et du pét­role. Avec une pro­duc­tion décen­tral­isée et des usages proches des lieux de pro­duc­tion, aux vues égale­ment des coûts de trans­port et de stock­age, il est prob­a­ble que trans­port et stock­age ne se lim­i­tent qu’à des usages de courte dis­tance et de court délai. 

Autrement dit, l’économie de l’hydrogène pour­rait être au con­traire de celles des éner­gies pét­role et gaz, une économie délo­cal­isée et non mon­di­al­isée. Quel pays aurait en effet intérêt à pro­duire sur son sol­de l’hydrogène des­tiné à faire des mil­liers de kilo­mètres avec des coûts de trans­port et stock­age pro­hibitif, sauf à ce que ceux-ci dimin­u­ent franche­ment avec des inno­va­tions à venir ? Le monde énergé­tique à venir pour­rait donc être rad­i­cale­ment dif­férent et, peut-être, génér­er moins de con­flits dans le monde ! 

Arti­cle réal­isé en col­lab­o­ra­tion avec Karel Hubert, Prési­dent du cab­i­net d’études hydrogène Enerka 
(karel.hubert@enerka-conseil.com).

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.

Bienvenue sur Innovation24.news,
le portail d'information dédié à l'innovation et au développement durable des publications de Consilde Media Group. Ce site regroupe une sélection d'articles et d'entretiens rédigés par des spécialistes des questions environnementales et publiés dans nos différents magazines.

.