La future centrale solaire power-to-x-to-power d'HDF en Guyane. / Visuel : HDF
Le nom est barbare mais le concept est simple. Le power-to-x-to-power permet de produire et stocker de l’électricité d’origine renouvelable au sein d’une même centrale. La jeune société Hydrogène de France (HDF) va entrer en bourse pour lancer l’industrialisation de ce système.
L’éolien et le solaire sont des énergies intermittentes. Il est donc nécessaire de les stocker pour exploiter leur production indépendamment de la nuit et des conditions météo. Pour cela, il existe les classiques et éprouvées stations de transfert d’énergie par pompage-turbinage (STEP) ainsi que les batteries. Des alternatives sont toutefois en cours de développement, comme le stockage via l’hydrogène.
Une centrale solaire qui fonctionne aussi la nuit
Cette solution est privilégiée par Hydrogène de France (HDF), qui va industrialiser un système associant ce mode de stockage à un parc solaire ou éolien. L’ensemble est appelé « power-to-x-to-power », un drôle de nom qui résume le cheminement de l’énergie. En effet, l’électricité verte issue des panneaux photovoltaïques et/ou des aérogénérateurs (« power ») est stockée dans des batteries pour les besoins à court terme et sous forme d’hydrogène pour le long terme (« to X »), avant d’être injectée sur le réseau lorsque nécessaire (« to power »).
Modules solaires, éoliennes, électrolyseurs, cylindres de stockage d’hydrogène, pile à combustible et batteries : la centrale développée par HDF regroupe tous ces équipements au sein d’un même site. Selon la société, qui a baptisé son concept « renewstable », le système est capable de fournir de l’électricité renouvelable 24 h/24.
Une centrale exclusivement solaire peut ainsi injecter 10 MW en journée et 3 MW tout au long de la nuit, d’après un visuel publié sur son site. Cette performance est cependant obtenue au prix d’importantes pertes énergétiques. Le cycle de conversion de l’électricité en hydrogène puis de l’hydrogène en électricité affiche un rendement médiocre de 35 %, contre environ 90 % pour le stockage par batterie.
La courbe de puissance d’une centrale solaire power-to-x-to-power / Visuel : HDF
Des piles à combustible assemblées en France
Pour déployer ses centrales, HDF va devoir fabriquer de grandes quantités de piles à combustible. L’entreprise s’est associée à Ballard afin d’assembler ses propres générateurs à hydrogène. Intégrée dans un conteneur maritime, chaque unité pourra développer jusqu’à 1,5 MW de puissance. Une première usine sera érigée dans la métropole de Bordeaux et entrera en service en 2023. À terme, elle doit produire près de 70 piles (100 MW) chaque année.
Hydrogène de France prépare d’ailleurs son entrée en bourse, qui permettra d’augmenter son capital d’environ 100 millions d’euros. Simultanément, l’entreprise doit lancer les travaux de sa première centrale power-to-x-to-power en Guyane. Le site sera capable d’alimenter 10 000 foyers selon HDF. 11 autres projets sont également planifiés en France comme à l’étranger.
Commentaires
Petit rappel : le "rendement médiocre de 35 %" est également le rendement moyen de tous les véhicules terrestres thermiques. Ces véhicules utilisent une technologie mature et fonctionnent avec des énergies fossiles.
Alors, pourquoi ne pas accepter qu'une technologie naissante puisse avoir le même rendement, qui plus est en utilisant des énergies renouvelables ?
Je crois surtout qu'une conversion vers l'hydrogène ne se justifie qu'à partir d'une électricité issue des éoliennes dont les productions bien plus erratiques que celles du solaires et étalées sur les 24 heures de la journée ont infiniment plus de chance de produire la nuit que pour le solaire (sourire), mais cela veut surtout dire, produire lorsque l'on n'en n'a pas besoin, car le premier client n'est pas celui qui dort mais celui qui travaille.... dans la journée. Par ailleurs, on ne stocke que ce que l'on a en trop, ce n'est donc pas les productions de la phase diurne du cycle journalier qui sont toujours absorbées par le besoin immédiat de l'activité économique. Le stockage ne se fera donc que pour les productions nocturnes surabondantes, donc jamais solaires. Et ce sera de plus en plus vrai car il faut décarboner le transport et l'industrie qui sont essentiellement des activité de la journée et non de la nuit (à part l'activité des boîtes de nuit auxquelles le nucléaire doit donc beaucoup puisque produisant la même chose la nuit et le jour, et pas lorsqu'on en a besoin, il peut aussi écouler sa production en dehors des ballons d'eau sanitaires).
Pourquoi avoir fait ça en Guyane ? Cela n'a aucun intérêt en zone équatoriale.
Mais, les panneaux solaires verticaux ne sont-ils pas déjà un moyen de réduire les variations saisonnières, dans un pays à moyenne latitude ? Le Rendement est moindre à l'échelle de l'année (ou plutôt des 20 premières années), mais combien de moyens de stockage saisonnier coûteux évités, et quid de leur durée de vie par rapport aux panneaux inclinés à 30° ? Probablement beaucoup plus...
Merci pour cet article, très clair. Juste deux petites remarques concernant l’avant-propos :
- Éolien et solaire, énergies « intermittentes » : il serait plus juste de les qualifier de « fluctuantes ». Réservons ce terme intermittentes à ceux qui critiquent les énergies renouvelables…
- Pour exploiter leur production, les interconnexions sont également importantes. Exemple récent du câble Nordlink qui permet d’écouler la surproduction éolienne allemande vers la Norvège (et inversement la surproduction hydroélectrique de la Norvège vers l’Allemagne).
@ Serge Rochain
A priori, vous n’avez pas tort. Il est d’ailleurs rappelé dans l’article le rendement médiocre de 35% pour l’hydrogène, contre 90% pour une batterie. Mais si le système de stockage sous forme d’H2 était inutile, n’est-il pas évident que l’entreprise HDF n’aurait prévu dans sa centrale que des batteries ?
En fait, batteries et H2 sont complémentaires. Une centrale comprenant ces deux systèmes pourra avoir un rendement supérieur que si elle ne comprenait que des batteries, dont les capacités de stockage s’avèrent limitées. La fiche technique de l’Ademe « Rendement de la chaîne hydrogène » démontre l’importance du stockage par hydrogène avec différents exemples concrets et chiffrés.
https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/rendement-chaine-h2_fiche-technique-02-2020.pdf
Qui va payer le surdimensionnement pour compenser les grosses pertes?
Le visuel montre un projet pour la Guyane. Dans ce cas précis, la production électrolysée d'H2 et aussi d'O2 pourrait intéresser le Centre Spatial, pour faire le plein des fusées Ariane avec un combustible vert!