Le PDG de Tesla, Elon Musk, fait des gestes en arrivant à la cérémonie des Axel Springer Awards, à Berlin, le … [+]
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Le contexte est en train de passer des énergies fossiles aux énergies renouvelables. Un aspect clé en est le transport via des véhicules à essence ou diesel et sa transition vers des moteurs électriques alimentés par des batteries ou de l'hydrogène. L'industrie des combustibles fossiles devrait se préoccuper de l'efficacité et du coût des transports durables, car cela déterminera la vitesse de la transition qui affectera probablement le déclin de la production de pétrole et peut-être l'industrie pétrolière et gazière elle-même.
Elon Musk connaît les piles. Il les construit : pour propulser des voitures et des camions, d'un côté, vers des mastodontes à l'échelle du réseau qui stockent et stabilisent l'énergie électrique pour des centaines de foyers et d'entreprises commerciales, de l'autre côté.
La semaine dernière, le 12 mai 2022, Musk a dit l'hydrogène "est la chose la plus stupide que je puisse imaginer pour le stockage de l'énergie". Ce n'est pas la première fois, car Musk a fait des commentaires négatifs similaires au cours des dernières années. Il y a quelques années, Musk a déclaré aux journalistes que les piles à combustible à hydrogène étaient "extrêmement idiotes".
Le commentaire stupide sur le stockage de l'hydrogène était une déclaration radicale. Musk faisait-il référence au stockage d'électricité à l'échelle du réseau ? Ou au stockage dans des véhicules électriques - des véhicules électriques tels que des voitures, des camions et des bus ? Ou les deux?
Examinons de plus près les applications de l'énergie hydrogène et son rôle dans le stockage de l'électricité par opposition aux batteries.
La Big-Battery à Hornsdale Power Reserve en Australie du Sud.
Boîte David
Stockage d'hydrogène à l'échelle du réseau.
À première vue, il semble que Musk parlait de stockage d'électricité à l'échelle du réseau, car il parlait d'énormes réservoirs d'hydrogène liquide ou gazeux qui seraient nécessaires pour le stockage d'hydrogène. Un autre rapport soutient cela.
Mais n'oubliez pas les grosses batteries que Tesla
La batterie stocke et stabilise l'énergie des parcs éoliens qui produisent de l'électricité en Australie-Méridionale presque sans carbone. La batterie peut alimenter 8,000 24 maisons pendant 30,000 heures ou plus de XNUMX XNUMX maisons pendant une heure.
Mais Musk parlait peut-être de l'hydrogène comme source d'énergie dans les voitures et les camions…
L'énergie hydrogène pour les véhicules électriques des voitures et des camions.
La source d'énergie de loin la plus courante pour les véhicules électriques est l'électricité stockée dans des batteries.
Mais l'électricité peut provenir d'une pile à combustible chimique dans laquelle l'hydrogène réagit avec l'oxygène dans une cellule semblable à une batterie pour produire de l'électricité et de l'eau. Il existe de nombreux types de piles à combustible. Mais l'hydrogène est inflammable et peut provoquer des incendies ou des explosions. Une pile à combustible peut être dangereuse, surtout si un véhicule électrique tombe en panne.
Les piles à combustible à hydrogène présentent certains avantages : (1) une densité de stockage d'énergie beaucoup plus élevée que les batteries lithium-ion, (2) une plus grande autonomie, (3) plus légères et occupent moins d'espace, et (4) un temps de recharge beaucoup plus court.
Dans un commentaire twitter perplexe, le 1er avril de cette année, Musc annoncé qu'il présenterait des voitures Tesla qui utilisent des piles à hydrogène. Cela semble être un poisson d'avril astucieux.
Les principaux avantages et inconvénients des batteries de véhicules électriques par rapport aux piles à combustible à hydrogène ont été documentés. Voici un résumé :
« Une batterie de voiture moderne peut stocker 250 wattheures d'énergie pour chaque kilogramme de lithium-ion. Un kilogramme d'hydrogène, quant à lui, contient 33,200 100 de ces wattheures par kilo. Non, ce n'est pas une erreur. Oui, l'hydrogène est plus de XNUMX fois plus dense en énergie qu'une batterie Li-ion.
« Les véhicules électriques alimentés par batterie sont d'une efficacité phénoménale. Selon le modèle, ils peuvent se vanter d'une efficacité du puits à la roue d'environ 70 à 80 %. En comparaison, un véhicule électrique à pile à combustible à hydrogène (FCEV) est positivement parcimonieux, avec une efficacité globale d'environ 30 à 35 %… Il n'en demeure pas moins que convertir l'électricité en hydrogène uniquement pour ensuite la reconvertir ne sera jamais aussi efficace que d'alimenter directement une batterie.
Selon ce rapport, le temps de ravitaillement plus court est ce qui permet d'économiser les piles à hydrogène. Les stations de charge actuelles nécessitent environ 6 heures pour faire le plein d'une semi-remorque à batterie d'une portée de 500 milles. Mais Toyota et Kenworth ont déjà des semi-remorques à hydrogène qui peuvent être ravitaillées en 15 minutes. Cela change la donne pour le camionnage long-courrier zéro carbone.
Camions à hydrogène par Hyzon.
Bien que les batteries lithium-ion constituent le marché commercial des passagers et autres véhicules électriques légers, l'hydrogène est actuellement testé pour le transport longue distance avec un système de propulsion plus léger.
Hyzon Motors est une entreprise de Rochester, New York, qui développe des piles à combustible et construit des camions. Après 20 ans de recherche, Hyzon a mis au point des empilements de piles à combustible qui ont la puissance la plus élevée au monde, sont environ moitié plus légers et moitié moins chers.
Les camions pilotes devaient être sur la route d'ici 2022. Pour le plus petit camion, 5 bouteilles d'hydrogène peuvent être stockées sur un seul rack. Une deuxième version est conçue pour contenir 10 bouteilles d'hydrogène pour des trajets plus longs.
Autres besoins en hydrogène carburant.
Dans la transition des énergies fossiles vers les énergies renouvelables, il existe des secteurs dits difficiles à réduire qui ne peuvent pas être facilement électrifiés pour utiliser de l'électricité verte.
Outre les camions long-courriers, les avions et les navires sont des cas où les batteries seraient trop grosses ou trop lourdes à transporter. L'hydrogène contient environ trois fois plus d'énergie par kilogramme de diesel ou d'essence.
Les fournaises industrielles au charbon sont trop chaudes ou trop chères pour être chauffées à l'électricité verte. À la place du charbon, du pétrole ou du gaz naturel, l'hydrogène peut servir de combustible pour fournir l'immense chaleur nécessaire aux hauts fourneaux créer de l'acier vert. Le sidérurgiste suédois SSAB AB s'associe à Volvo Cars pour développer de l'acier sans énergie fossile. Volvo sera le premier constructeur automobile à tester et à utiliser de l'acier vert dans un concept-car. La production commerciale d'acier vert devrait commencer en 2026.
Hydrogène vert contre hydrogène bleu.
L'hydrogène vert est fabriqué par électrolyse de l'eau, mais cela est inefficace. D'après Musk, la quantité d'énergie nécessaire – de l'électricité qui devrait idéalement être verte plus de l'énergie pour comprimer et liquéfier l'hydrogène – est stupéfiante.
L'hydrogène bleu est une forme alternative fabriquée à partir de gaz méthane. 99% de l'hydrogène produit aujourd'hui est de l'hydrogène bleu car il est beaucoup moins cher que l'hydrogène vert. Mais c'est une fausse prémisse lorsqu'elle est proposée comme une solution sans carbone pour le stockage de carburant ou d'énergie.
Le gaz méthane est utilisé comme matière première dans le processus de fabrication de l'hydrogène bleu. Le méthane provient du forage et de la fracturation de puits de gaz ou de pétrole, où le torchage du gaz et les fuites de méthane dans les puits et les pipelines peuvent contribuer de manière significative au réchauffement climatique. Ainsi, une énergie fossile carbonatée est utilisée pour produire un hydrogène sans carbone à partir d'énergie.
Mais ce n'est pas exactement sans carbone puisque la décomposition chimique du méthane conduit à l'hydrogène et à un sous-produit, le CO2, qui est lui-même un des principaux gaz à effet de serre (GES) dont il faut se débarrasser.
Entre ces deux négatifs se trouve un carburant sans carbone qui brûle pour ne produire que de l'eau. Une façon d'améliorer le processus consiste à obtenir la matière première de méthane à partir de sources de biogaz telles que les décharges ou le fumier de vache, par exemple.
L'hydrogène est portable.
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) souligné un autre avantage de stockage d'hydrogène. Il est compact comme un liquide et peut être transporté avec précaution sur de longues distances. Par exemple, des pays comme l'Australie, dotés de grandes sources d'énergies renouvelables solaires et éoliennes, pourraient produire de l'hydrogène par électrolyse et le transporter par camion-citerne vers des villes en manque d'énergie en Asie du Sud-Est.
Générateur d'hydrogène BayoTech à Albuquerque, Nouveau-Mexique.
BayoTech
Production d'hydrogène au Nouveau-Mexique
BayoTech est une entreprise qui produit réellement de l'hydrogène au Nouveau-Mexique. Le BayoGas Hub revendique un générateur plus petit et plus efficace qui rend l'hydrogène moins cher et avec une empreinte carbone plus faible que les grandes usines centralisées qui fournissent de l'hydrogène aux fabricants de produits chimiques et aux raffineries.
Les matières premières peuvent être du gaz naturel propre ou d'autres sources de biogaz renouvelables qui peuvent produire de l'hydrogène négatif en carbone.
Trois hubs d'hydrogène sont en cours de déploiement aux États-Unis en 2022, avec des plans pour étendre le réseau au Royaume-Uni et dans le monde. Chacun des hubs hydrogène du réseau de BayoTech produit 1 à 5 tonnes d'hydrogène par jour. L'hydrogène est livré localement dans des remorques de transport à haute pression transportant des bouteilles de gaz.
Pour leurs plans de transport en commun, la ville de Champaign-Urbana dans l'Illinois dispose d'une flotte croissante d'autobus électriques hybrides et à pile à combustible à hydrogène. La ville a déployé deux bus à pile à combustible à hydrogène en 2021.
Avant que le générateur d'hydrogène sur site ne soit terminé. BayoTech a été appelé pour fournir hydrogène portable dans des camions de transport à haute pression, qui ont chargé les piles à combustible afin que les employés puissent tester les bus.
Selon BayoTech, les bus à pile à combustible à hydrogène fonctionnent aussi bien que les bus diesel conventionnels, mais sans émissions de GES à l'échappement. Les avantages par rapport aux moteurs électriques alimentés par batterie incluent une autonomie de 300 miles, un temps de ravitaillement de seulement 10 minutes et des stations-service pouvant accueillir jusqu'à 100 bus.
Il est à noter qu'une grosse somme d'argent - 8 milliards de dollars - a été affectée dans la loi sur l'infrastructure de 2021 pour mettre en place des hubs hydrogène, un minimum de quatre d'entre eux, à travers les États-Unis.
La vision de l'hydrogène de BP à Teesside, au Royaume-Uni.
En 2020, bp s'est réinventé en tant qu'entreprise intégrée, comme le résume son Energy Outlook 2020.
Leur dernière entreprise renouvelable est l'hydrogène de Teesside, faisant référence à un centre industriel sur la côte nord-est de l'Angleterre.
La la vision est pour Teesside devenir une plaque tournante majeure de l'hydrogène pour le transport dans l'aviation, le transport maritime et les poids lourds - tous les secteurs où il est difficile d'utiliser l'énergie de la batterie. Mais le concept inclurait également l'électricité pour les industries difficiles à réduire telles que la cimenterie et la sidérurgie.
Le projet d'origine, appelée H2Teesside, devait générer hydrogène bleu par décomposition du méthane, CH4, tandis que le sous-produit du CO2 serait capturé et enfoui sous l'océan par un processus appelé CSC.
L'ajout récent de HyGreen électrolyserait l'eau en hydrogène vert et l'oxygène. Ceci est plus cher en raison du coût de l'électrolyse et de l'électricité propre si celle-ci est utilisée.
pb a signé un accord avec Daï
Les projets Teesside de bp cadrent avec les objectifs du gouvernement britannique. Ensemble, HyGreen et H2Teesside pourraient générer 1.5 GW de production d'hydrogène et atteindre 30 % de l'objectif gouvernemental de 5 GW d'ici 2030.
Plats à emporter.
Il y a deux gros inconvénients qui handicapent les avantages de l'hydrogène bleu et lui laissent une empreinte carbone importante. L'hydrogène vert est trop cher en ce moment.
Selon Energie Rystad, une industrie du carburant hydrogène abordable et plus verte, qui coûte désormais cher, sera trop peu trop tard. D'ici 2050, seulement 7 % de l'énergie mondiale sera de l'hydrogène pour desservir une industrie de niche pour alimenter l'aviation, le transport maritime et les usines de métaux et de produits chimiques.
Malgré les projections limitées de Rystad pour l'avenir de l'hydrogène et la condamnation par Elon Musk de l'hydrogène comme stockage d'énergie, il semble que l'hydrogène jouera un rôle actif dans le stockage d'énergie.
Des projets d'hydrogène à petite et grande échelle sont en phase de planification ou déjà en cours, et de nouvelles innovations cimenteront la valeur de l'hydrogène en tant que composant de niche d'un avenir à faible émission de carbone.
Source : https://www.forbes.com/sites/ianpalmer/2022/05/15/is-elon-musk-right-or-wrong-to-dismiss-hydrogen-as-a-storage-for-energy/