Il y a 32 ans lhydrogène vert dans lenergie a eu une chance de se plac

Oui facteo la bulle du vert que la pandémie a générée est en train d’éclater mais pas encore la bulle de l’hydrogène qui a été bien plus violente et mondiale .

certes zeus ; mais le gouvernement ne pourrait il pas comme pour la covid consulter un comite scientifique avant de jeter 7 milliards dans l'hydrogène?

certes zeus ; mais le gouvernement ne pourrait il pas comme pour la covid consulter un comite scientifique avant de jeter 7 milliards dans l'hydrogène?

, peut être pensent ils qu'aprés avoir raté les piles, les cellules solaires et les vaccins , on va gagner le marché de l'hydrogène , alors on met le paquet dans un mode de stockage d'energie sans avenir .

les écolos croient en l'hydrogène car ils pensent que c'est plus écologique que les piles , mais il ne se rendent pas compte que tout ce que pourrait faire l'hydrogène dans l'énergie ,c'est à dire le stockage d'eléctricite pour la restituer quand on en a plus besoin ou la propulsion des vehicules , les piles peuvent le faire en consommant 3 fois moins d'electricité pour le même produit , kWh restitué ou km parcouru par un véhicule .. en en plus pour un cout 3 fois plus faible .

En cela la pile est 3 fois plus écologique que l'hydrogène !

mais on leur à mis dans le crâne que les piles contenaient des terres rares, dont l'extraction polluent , pensent ils , la chine , alors qu'il n'y a pas de terres rares dans les piles lithium ion .

et que le lithium etait rare , alors qu'a 120$ le kg on pourrait l'extraire de l'eau de mer qui en contient 50 milliards de tonnes soit 500 000 fois la consommation mondiale annuelle .

Actuellement on est loin de ce prix le carbonate Li2CO3 est à 11 $ le kg , ce qui fait (16+12+48)/16*11=47,5$ / kg , soit 40E/kg .

une pile de Tesla contient 20kg de lithium soit 800E .

Actuellement le lithium est extrait de la saumure sous les lacs de sel dans les aAndes en Amerique du sud et surtout d'une sorte de granite , le spoduméne , il y en a pour 500 ans de reserves , hors récuperation du lithium des piles usagées .

Bref il n'y a rien à inventer. Les écolos ont pour premier dicton "du passé faisons table rase" et eux seuls croient qu'ils ont raison. Comme une large partie de la population les croit capables de refaire pousser de la verdure, alors que cette végétation aussi est quelquefois leur ennemie, ils croient qu'en revêtir nos façades et nos toits suffira à tout (conservation des températures constantes en toutes saisons). Ils ne veulent pas d'une exploitation de la grande forêt des landes, pourtant créée au XIX° siècle pour fournir du bois utilisable dans plusieurs métiers et pour la pâte à papier. Pour un peu ils voudraient le retour aux ballons dirigeables afin de remplacer l'aéronautique entière. Quand aux riches idées qu'ils ont sur tout, absolument tout, cela relève bien sûr du totalitarisme d'une pensée unique et d'un bon conditionnement des membres. Pour ceux qui en douteraient, relisez tous les médias, les amis et les ennemis des écolos sur la "proposition" du conseil de la mairie de Paris au sujet du Covid à Paris, énoncée comme un diktat du parti, avec trés vite un gouffre qui s'est ouvert entre la Maire et son Adjoint.

oui la bulle éclate , les valeurs hydrogène resistent apres une hausse qui a ete beaucoup plus forte .

Les valeurs vertes n'ont pas la côte en ce moment.

Rappelons que l’utilisation de l’hydrogène vert dans l’energie consiste à produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau, le stocker en général sous pression, puis utiliser cet hydrogène soit pour produire de l’electricite dans une pile air hydrogène dite pile à combustible, PAC, quand la demande est élevée ou pour propulser un véhicule équipée de réservoirs et d’une pile à combustible.

Il y a 32 ans et même il y a 43 ans, il existait des électrolyseurs de grande puissance consommant 5kW par Nm3 / h d’hydrogène soit 56 kWh /kg H2 Il existait des PAC de 90kW de densité de puissance 1 kW /kg et de rendement 42% sur pouvoir calorifique inferieur de H2, utilisée pour les bus.

Aujourd’hui le plus gros électrolyseur de Mcphy le Mc Lyzer 30/800 de 4 MW produit 800Nm3/h pour 4 MW soit 5 kW par Nm3/ h comme ceux d’il y a 40 ans. La dernière PAC de la Toyota Mirai à un rendement tenant compte de la consommation des auxiliaires, pompe à hydrogène et compresseur d’air, de 41% sur le pouvoir calorifique inférieur par contre elle pèse hors auxiliaires 0,5kg/kW.

En fait il n’y a eu quasiment aucun progrès depuis 30 ans sur les électrolyseurs, ni sur le rendement ni sur le poids ni sur le prix. Il faut dire que depuis le debut du 20 eme siecle jusqu'a la guerre de 1940 ils étaient massivement utilisés pour produire de l’hydrogène mais vers avec l’arrivée du gaz naturel en France, d’abord le gaz de Lacq dont l’exploitation commence en 1951 puis en 1960 , celui de Hollande , Algérie , Russie , Norvège ,depuis la production par réaction du méthane avec l’eau a remplacé l’électrolyse.

Pour les PAC, inventées en 1838 , elles ont été développées au début pour la conquête spatiale, depuis il y a eu des progrès sur le prix en diminuant la quantité de platine et le poids, mais le rendement n’a guère progressé.

En ce qui concerne le rendement, celui ci qui pourrait théoriquement atteindre 100% est plafonné, rien que par la surtension de l’électrode à oxygène à 75% pour l’électrolyseur et à 65% pour la PAC. Il y a 32 ans, la pile lithium ion dont la densité massique d’energie qui atteint maintenant de 280Wh /kg a permis le développement de la voiture électrique ,n’avait pas été découverte ni même la pile nickel métal hydrure.

Les piles existantes avait des densité massique d’energie de :

40Wh par kg pour les accumulateurs au plomb

60Wh par kg pour les accus cadmium nickel

A cette époque pour obtenir une energie de 100kWh comme pour une Tesla il aurait fallu 1666 kg de batterie cadmium nickel ou 2500kg de batterie au plomb, on avait en fait peu évolué en matière de densité d’energie depuis que les véhicules électriques qui dominaient encore le marché au tout début du 20 eme siècle avaient été éliminés par les vehicules à essence .

Depuis on s’est habitué à la puissance des vehicules a essence et il aurait eté difficile de se revenir aux faibles vitesse qui auraient permis une plus grande autonomie des véhicules électrique de la fin du 19 eme siécle.

L’hydrogène avec un simple stockage en duralumin aurait permis un poids d’enveloppe sous pression, 350 bar ou 700 bar égal à 25 fois le poids de l’hydrogène contenu, avec une PAC de rendement 42% comme celles de Ballard de l’époque , on pouvait obtenir 32,7kWh/kg*42%=13,73kWh électrique par kg , donc 13kWh de courant ondulé à fréquence variable soit avec un moteur asynchrone sans aimant permanent de rendement 92% 12 kWh mecanique sur roues .

Pour obtenir 100kWh d’electricite courant continu il aurait fallu 100/13,73=7,28kg d’H2 soit 190kg avec l’enveloppe, en ajoutant une PAC de 50kW pesant à l ‘époque 50kg , cela fait 240kg de système pour mettre en œuvre l’H2 soit 100/240=416 Wh /kg , soit 8 fois mieux que les meilleures batteries de l’époque , 290kg pour l’hydrogène contre 1,666 kg pour les piles ,

A cette époque le véhicule à pile quasiment équivalent au véhicule à essence etait quasiment impossible à réaliser tandis que le véhicule à hydrogène aurait eu quasiment les performances des vehicules à hydrogène les plus récents.

A cette époque l’essence TTC valait 5,35 Franc / litre et l’electricite domestique TTC 0,87Franc par kWh , maintenant c’est 1,45E/ litre et 0,1763E par kWh , le ratio était 6,14 kWh =1 litre essence contre 8,2 kWh = 1 litre d’essence .

L’essence etait relativement moins chère par rapport à l’electricite ce qui ne favorisait guère les mode de transport utilisant l’électricité , néanmoins à l’époque avec 1 litre d’essence on obtenait 1,8kWh sur roues soit

5,35F /1,8=3 F / kWh mécanique sur roues .,

avec le système hydrogène dont le rendement etait 56 kWh par kg pour l’électrolyse , 65 kWh /kg si on ajoute les 9 kWh d’electricite pour la compression necessaire au stockage , pour 1 kg H2 produisant 12 kWh mécanique sur roues , donc 5,4kWh /kWh mécanique soit

5,4*0,87=4,7 F/kWh . mécanique sur roues

Comme maintenant l’hydrogène coute plus cher rien qu’en prix d’energie consommée pour le produire que l’essence taxée et évidemment beaucoup plus en investissement pour le produire, le comprimer , le distribuer et le transformer en electricite sur le véhicule .

A l’époque l’hydrogène ne présentait déjà aucun intérêt économique par rapport à l’essence taxée, par contre les piles trop lourdées n’etaient pas de concurrentes,

Maintenant avec un cout d’energie

5,4*0,1763E = 0,95E /kWh,

pour l’hydrogène et un cout de

1,45/1,8=0,805 E / kWh

pour l’essence, H2 est quasiment au prix de l’essence, mais la pile avec une consommation électrique de 1/0,95/0,8/0,95/,96=1,44kWh réseau / kWh mécanique sur roues soit

1,44*0,1763=0,253 E / kWh mécanique sur roues

est 3,7 fois moins cher que l’hydrogène.

Les électrolyseurs inventés en 1800 et dont les premiers modèles industriels datent d’avant la guerre de 1914-1918 pour produire l’hydrogène pour les aérostats militaires, et dont les modèles BBC utilisés en 1978 pour l’usine Kima d’Assouan, 144 électrolyseurs de 1,175MW pour remplacer des électrolyseurs Demag installés en 1958, avaient exactement le même rendement que les plus gros modèles de l’usine allemande Enertrag achetée par Mcphy, Mc lyzer 30/800 de 4MW existaient. les piles à combustible , PAC, inventés en 1838 et dont le premier modèle industriel de 5kW date de 1959 , la Nasa a utilisé les PAC pour le programme Apollo avec une PAC de 1.5kW de 100kg en 1960 produisant l’electricite et l’eau à boire .

Puis un modèle de 12kW de 125 kg pour la navette spatiale en 1981. "

the case of the Gemini fuel cell which operated at 70 °F. At 260 °C and a current density of 150 A/ft2 the voltage was 0.87 V/cell, while at its nominal operating temperature of 204 °C it produced 0.72 V at 150 A/f t2

soit un rendement de 0,87/122=71% bien meilleur que celui des PAC des voitures actuelles .

En 1992 Ballard avait developpé une pile à combustible de 90kW avec une densité de puissance de 1kW par kg

` De nos jours quand par hasard les gens acceptent que les rendements des électrolyseurs et piles a combustible sont mauvais, ce qu'ils nient souvent .

Si mauvais que le stockage d’électricité par H2 consomme par kWh restitue , 2.9 fois plus d’électricité qu’un stockage par pile et qu’un véhicule a hydrogène consomme 3 fois plus d’électricité par km parcouru pour produire et comprimer ( mais pas distribuer ) l’hydrogène qu’il n’en faut pour charger la pile d’ un véhicule électrique devant parcourir la meme distance.

Souvent ils disent qu’ avec la recherche ,les mauvais rendements vont disparaitre comme par enchantement .

Ils semblent croire que les électrolyseurs et piles a combustible sont les dernières decouvertes de la science et qu’ils vont progresser au fur et a mesure des recherches tandis que les piles lithium ion qui ont pourtant été decouvertes en 1990 bien après que les electrolyseurs et piles a combustible aient vu la production de modèles industriels plafonnent après des dizaines d’années de recherche .

Regardons d’abord pour l’electrolyseur , voir ci dessous , en resume l’electrolyseur date de 1800 , Entre 1912 et aujourd’hui le rendement des électrolyseurs est passe de 50.8 % a 58.4 % , et il y a 33 ans les electrolyseurs BBC installes a l'usine Kima d’Assouan avait le meme rendement que les plus gros electrolyseurs de Mcphy , une société Française qui a acheté une usine d’electrolyseurs en Italie et une autre en Allemagne .

La premiere electrolyse de l’ eau a été réalisée par Nicholson en 1800 , puis le 16 brumaire an X , Volta electrolyse de l’eau devant Laplace, Monge, Berthollet, Chaptal , Coulomb , Charles et Napoleon Bonaparte .

En 1890 Charles Rebard depose un brevet pour un electrolyseur a cellules cylindriques monopolaire en fer de puissance 0.81kW , soit 2.7Volt et 300 Ampere , developper pour l,‘ aérostation militaire puis pour un électrolyseur a 48 cellules de 40 kW qui fonctionnera jusqu’à la guerre 1914-1918 .

En 1900 6 installations fonctionnent en Europe pour produire l,hydrogène , et l’oxygène pour la soudure oxhydrique . En 1899 O,Schmidt de Zurich depose en Allemagne un brevet pour un electrolyseur de type fitre presse .

Ses droits sont repris par Oerlikon repris par BBC qui vend 400 electrolyseurs entre 2 et 38 kW en 20 ans .

En 1910 pour le nouveau marche pour l’hydrogene de l’hydrogenation des corps gras , l'anglais Knowles developpe une cellule simple et robuste ,

En 1912 la 1 ere grande installation est construite , 200 cellules , 2.5MW pour 5200 A .

Il s’est vendu 205 MW de ce modèle quasiment inchangé entre 1922 et ... 1972.

Peut apres la guerre de 1914 la mise au point du procédé Haber de fabrication d’ammoniac voit le développement de l’électrolyse de l’ eau notamment en Italie avec les pionniers de l’ammoniac Casale et Fauser ,

80 MW d'electrolyseur sont construits dont le plus gros de 28 MW a Marlengo .

Dans les années 20 l’ electrolyseur Pechkranz de 140 cellules a 2,5 Volt sous 2500 A soit 875 kW marque un progres sur les modeles Oerlikon qui ne depassaient pas 38 kW .

La firme Hydoxygene de Geneve en fabriaue 176 MW en 1926 et 1927 .

Zdansky ingénieur chez Bamag, comstruit en 1930 un appareil de 2,6 MW de surface d’electrode 3 m2 , de consommation spécifique faible de 5 kWh par Nm3 soit 56 kWh par kg .

En 1927 Norsk hydro se lance dans la synthèse d’ammoniac et équipe son site de Vemork avec 120 MW d’electrolyseurs Pechkranz puis la puissance est portée a 300 MW record mondial qui tient depuis ,

l,usine de Vemork alimentée par la centrale de 400MW de Ryukan intervient pendant la seconde guerre mondiale dans la bataille de l’eau lourde .

En 1927 au Canada, réalise un stockage saisonnier d’hydrogène abandonne avec la guerre .

En France une usine d’électrolyse de 52 MW est construite à Saint Gaudens pour la production d’engrais .

Apres la guerre avec l’apparition du gaz naturel qui permet de produire facilement de l’hydrogène par reformage de méthane a la vapeur, la production d’hydrogène par électrolyse chute,

Les principales installations réalisées sont ou il y a de l’électricité peu chere,

165 MW et 40 MW pour Norsk hydro,

200MW a Assouan près du barrage de Nasser.

L’installation d’Assouan pour produire l’hydrogène pour une usine d’ammoniac a été construite en 1958, les électrolyseurs fabriques par Demag on été remplaces par des électrolyseurs BBC en 1978.

En 1978 144 électrolyseurs totalisant 162 MW pour produire 32400 Nm3 / h d’hydrogène, soit exactement 200Nm3/h d’hydrogène par MW. Si on regarde sur le site Mcphy

https://mcphy.com/fr/equipements-et-services/electrolyseurs/large/ <https://mcphy.com/fr/equipements-et-services/electrolyseurs/large/>

On voit que le plus gros électrolyseur de Mcphy , le mclyzer 800 /30 qui fait 4 MW produit 800 Nm3 / h d’hydrogène soit exactement le même rendement qu’il y a 32 ans

Cela correspond a 56 kWh par kg d’hydrogène , 1 kg d’hydrogène nécessite 1000* 96500 Ampère * seconde ,soit 2.089 Volt pour électrolyser l’eau , le pouvoir calorifique inférieur 32 .7 kWh par kg correspond a une tension de 1.22 Volt , donc un rendement de 1.22 / 2.089 = 58.4 % sur PCI .

En 1912 un électrolyseur Knowles qui était le plus gros du monde a été installé en Grande Bretagne, 200 cellules, 2.5MW pour 5200 A. Cela fait 2.5*1000/200/5200 = 2.4 Volt, soit un rendement de 1,22/2,4 = 50.8%, on voit que depuis 109 ans le rendement est passe a 58.4% et depuis 31 ans aucun progrès .

Historique fuel cell

Inventée en 1838 par William Grove .

Première utilisation commerciale en 1932 par l’ingénieur Francis Thomas Bacon

The energy efficiency of a fuel cell is generally between 40 and 60%; –

The Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell is invented 1966

– NASA first uses fuel cells in space missions (over 50 years ago) 1970s – The oil crises prompt the development of alternative energy technologies including Phosphoric acid fuel cells (PAFC) 1980s

– The US Navy uses fuel cells in submarines 1990s

– Large stationary fuel cells are developed for commercial and industrial locations (around 30 years ago) 2003

– The first fuel cell airplane takes off 2004

– Hydrogen fuel cell buses begin operating in London 2007

– Portable fuel cells begin to be sold commercially 2008

– The first fuel cell car is introduced 2009 – Portable fuel cell battery chargers are sold 2015

– The first hydrogen refuelling station opens in the UK 2016

– The first fuel cell passenger plane takes off 2017

– The world’s first hydrogen trams are launched in China 2018

– Hydrogen trains begin operating in Germany and the Metropolitan police in London add hydrogen fuel cell vehicles to their fleet 2019 –