“Power to hydrogen” Académie des Technologies 12 Novembre 2014
Xavier PONTONE – Directeur d’Air Liquide Advanced Business
Mix électrique français et la directive EU 20-20-20 ■ L’ajout de nouvelles sources renouvelables dans le mix électrique français ne représente qu’un faible potentiel de réduction des gaz à effets de serre. ■ Il y a davantage de potentiel de réduction dans les autres secteurs: Chauffage / climatisation Transport Concept Power to H2 Mobility
Source: The shift project – data portal
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Power to H2 – Académie Techno
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Importance du Blue-H2 pour la mobilité Emission de CO2: quelques calculs simples Sur la mobilité H2, l’objectif est de réduire d’au moins 50% les émissions de gaz à effet de serre / moteurs à combustion interne:
Engagement Air Liquide en 2020 pour les applications énergies: ■ > 50% H2 zéro carbone ■ < 50% H2 “gris” type SMR
Sources:
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■ H2 produit par SMR émet environ 9 kg CO2 / kg H2 ■ VEH2 (véhicules électriques à PAC) ■ 1 kg H2 = 100 km d’autonomie 10g = 1 km ■ Avec H2 de SMR 90g CO2 / km ■ Aucune émission du réservoir à la roue ■ Rendement typique électrolyse: 60 kWhe / kg H2 ■ Mix électrique EDF environ 50g CO2 / kWhe ■ 3 kg CO2 / kg H2 ■ Avec H2 d’électrolyse 30g CO2 / km ■ Si 50% de l’électricité provient de renouvelable ■ RE e- @ 10g CO2 / kWhe ■ 18g CO2 / km
EDF – mix électrique délivré en 2011 Guide des facteurs d’émission – Bilan Carbone – Janv 2007 , p37 – Hyp renouvelable prise = 20g CO2/kWhe Power to H2 – Académie Techno
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Power to H2 – décentralisée ou semi-centralisée Electrolyse + station de remplissage H2 décentralisée Equilibrage réseau
H2 Fueling Surplus RE
Mix e -
e-
Réservoir tampon
Mobilité H2
H2
e-
Voitures Chariots élévateurs Bus
Electrolyse semi-centralisée Réseau de gaz naturel / 5 to 20% d’H2 H2 H2
Cycle combiné Cogénération
Renouvelable
e-
Mix e -
e-
Mobilité H2 H2
H2 Stockage et distribution
Clients industriels
Electrolyseur 4
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Le coût de l’électricité, un enjeu économique Besoin d’électricité bon marché pour un coût de production de l’hydrogène compétitif / essence & diesel:
• • • •
Opérations de l’électrolyseur en fonction des prix de l’électricité Service d’effacement Surrégime pour consommer les excédents de la production intermittente Aide à l’équilibrage du réseau, intégration dans les smart-grid Surrégime: Stocker l’énergie excédentaire (bon marché)
Effacement: Eteindre l’électrolyseur
Rémunération pour la capacité offerte
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Capacité dynamique de l’électrolyse En combinant une puissance conséquente (>10 MW) et une réponse dynamique en temps réel, le concept PtoH2 est une solution idéale pour agir comme une charge qui suit la ressource renouvelable.
Puissance système Systemdu Power (kw) (kW)
Démonstration des performances de l’électrolyseur 300 250 200 150 100 50
P mesurée Power Measured
P imposée Power SET
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16:36:29
16:22:05
16:07:41
15:53:17
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15:24:29
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Conclusions sur Power to H2 L’hydrogène est une énergie secondaire comme l’électricité mais qui permet de stocker l’énergie
L’hydrogène à bas taux carbone peut être valorisé sous différentes formes: Piles à combustibles, notamment embarquées sur le marché du transport propre. Industries vertes: chimie verte, métallurgie Injection dans le réseau de gaz naturel pour le décarboner partiellement.
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Power to H2 – Académie Techno
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Biogas to hydrogen
Les technologies d’Air Liquide dans le biogaz
L’utilisation des garanties d’origine bio-CH4 permet de produire en fonction des volumes de bio-CH4 injectés, de l’H2 renouvelable via les reformeurs existants. 9
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Power présentation to H2 – Académie commerciale Techno
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Unité d’Air Liquide de Bio CH4 – Forbach, France Un exemple d’injection de bio-CH4 dans le réseau de gaz naturel Unité de filtration Biogaz en bio-méthane
Injection dans le réseau de distribution de gaz naturel
Methavalor Air Liquide GrdF IVECO Gnvert SYDEME - Forbach
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Blue-H2 to mobility
Blue H2
mobilité électrique à piles à combustible
Bus
Dispenser
700 bar
Voitures personnelles
350 bar Charriots élévateurs
Piles à combustible
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Le modèle Eolienne
Mobilité décarbonée
■ VEH2: escomptés comme compétitifs à partir de 2025 ■ Le rendement du puits à la roue est meilleur que celui des véhicules thermiques et permet de stocker l’énergie. ■ Pas d’émission de CO2 liée aux opérations Station H2 AL à Dusseldorf
Source: Daimler
Une solution économiquement viable, efficace et très peu polluante 13
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Les VEH2: une solution compétitive Emissions du puits à la roue (g CO2 / km) 200 2010
180
Essence / diesel
160 2010
140 120
Hybride 2050
100 80
2050
Hydrogène 60
2010
40
Batterie
Autonomie
20 0 0 14
(km)
2050
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200
400
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600
800
1 000
1 200
1 400
1 600
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Après 2025, le coût total de possession(TCO) des véhicules à motorisation électrique converge
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Une contribution inégale à la réduction des GES (100% = 273 m)
98 millions véhicules = 62 Mt de CO2 par an 21%
< 10
10-20
19% 19%
> 20
145 millions véhicules = 243 Mt deCO2 par an
50% de VEH2 = 70% des émissions de CO2 évitées 16
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Développper l’infrastructure de stations service Hydrogène
Comment déployer une infrastructure hydrogène? ■ Deux stratégies de déploiement visant le marché de masse grand public: MARCHE NATIONAL B to C
Déploiement global de l’infrastructure nationale H2 dès le début.
Déploiement local de stations + flottes captives puis transition vers une couverture nationale.
MARCHES REGIONAUX B to B
Top-down – Véhicules particuliers Déploiement d’une infrastructure nationale (type ‘H2M Germany’) 18
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Bottom-up – Flottes privées locales (voitures, camionnettes, camions) puis véhicules particuliers.
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Projets de démonstration & Initiatives en Europe • 50 VEH2 en 2015 • 5 stations prévues au Dk (CHN) • Station bus AL @ Oslo (CHIC) • Stations en N et S
• 5 HRS en operation
SWARM & H2M UK • SWARM & TEN-T • Station AL à Rotterdam
CEP & H2M DE
Etude H2M France • 2 stations AL à Lyon et Grenoble (Hyway) • 2 stations dans la Manche
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• 1.65 M FCEVs & 950 HRS en 2030 • Environ15 stations publiques en opération dont AL @ Düsseldorf • 50 HRS planifiées en 2016 dont 10 par Air Liquide
• Station bus AL @ Brugg (CHIC) H2M Suisse • 15 stations prévues en 2020
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Le projet H2 Mobilité Allemagne Une initiative qui implique les industriels et le gouvernement allemand dans le but de construire une infrastructure nationale de stations H2 en Allemagne. Environ 20 industriels partenaires Environ 1000 stations H2 en 2030 Environ 1.65 million de VEH2 en 2030
2015
20
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2020
2030
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La mise en place du plan H2 Mobilité Allemagne Accord préliminaire signé en Oct. 2013 entre 6 partenaires actant le principe de la mise en place d’une entité conjointe pour implémenter et développer le business autours de la mobilité hydrogène.
Groupe des partenaires associés formé en parallèle pour supporter les partenaires fondateurs: des constructeurs automobiles
Support gouvernemental en discussion au travers de la participation active du NOW
Le déploiement des station sera coordonné au déploiement des VEH2 par les constructeurs automobiles (constructeurs asiatiques à partir de 2015 et Daimler à partir de 2017)
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Mobilité Hydrogène France
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Mobilité Hydrogène France
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Mobilité Hydrogène France
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Bus Hydrogène
PostAuto (Brugg-CH) – Projet CHIC 1ère Station H2 pour les Bus en Suisse 200 kg/jour, couplée à un électrolyseur sur site 5 bus à pile à combustible Lancé en 2011 - Environ 300 000 km cumulés
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HYNOR RUTER (Oslo) – Projet CHIC 1ère Station H2 pour les Bus en Norvège 200 kg/jour 5 bus à pile à combustible Lancé en Mai 2012 - environ 65 000 km cumulés - environ 450 pleins
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Hydrogen forklifts
Un marché qui démarre en Europe La solution a fait ses preuves aux Etats-Unis Plug Power leader PàC charriots élévateurs outre atlantique HYPULSION: JV Air Liquide Plug-P pour le marché européen Une solution économique
Plateforme IKEA dans le nord Isère La plateforme logistique va passer à l’hydrogène AL a démarré la station de distribution d’hydrogène Une 20aine de chariots élévateurs munis de piles à combustibles Hypulsion. Plein en 3 minutes Autonomie de 8 heures 29
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Fin de la presentation Merci de votre attention
