Nucléaire et hydrogène

[riovas]

Si j'ai bien compris le (ou l'un des) problème du nucléaire c'est son manque de souplesse : il ne s'adapte pas a la demande (et aux pic de consommation). Pour compléter on utilise des énergies fossiles.

D'ou cette interrogation : pourquoi ne pas se servir de la chaleur et de l'électricité produite par les centrale nucléaire durant les heures creuses pour produire de l'hydrogène par électrolyse à partir d'eau? Hydrogène dont on se servirait pour produire de l'électricité pour pallier aux pics. Est-ce pour des problèmes de rendement, de stockage, d'infrastructure, de prix ou même d'environnement... ou est-ce que l'idée est totalement stupide ?

[moijdikssékool]

comme je l'ai dit dans un autre fil, il faudra un paquet de centrales pour produire de l'H2
il suffira de baisser la prod d'H2 en déviant l'électricité des électrolyseurs vers le réseau, le temps d'équilibrer les pics au niveau de la production
ptet que ca fera baisser un peu le rendement des électrolyseurs (mais bon, on n'est plus à ça près) dont le fonctionnement oscillera autour de leur fonctionnement optimal

[Cécile]

Est-ce pour des problèmes de rendement, de stockage, d'infrastructure, de prix ou même d'environnement ?

A peu près pour tout.
- rendement : le rendement de l'électrolyse est de 65 %, le rendement d'une pile à combustible de 80 %. Soit environ la moitié de ta production d'électricité envolée.
- stockage : tout dépend où. Si c'est sur le site de la centrale nucléaire, ça m'étonnerait que l'Autorité de sureté nucléaire soit d'accord, surtout pour de gros volumes.
- Prix : l'hydrogène produite par électrolyse est environ trois fois plus chère que celle produite par reformage des hydrocarbures
- environnement : cf. rendement. Tout gâchis est mauvais pour l'environnement. Sinon, l'hydrogène n'est pas nocif pour l'environnement, a priori, même si certaines études montraient qu'il fallait étudier attentivement sa chimie dans la haute atmosphère, notamment vis-à-vis de l'ozone.

Sinon, les concepteurs de centrales nucléaires envisagent bien de produire de l'hydrogène, mais avec des réacteurs de génération IV, fonctionnant à très haute température. On ne passerait alors pas par la case électricité, on casserait directement la molécule d'eau à haute température avec un catalyseur.

[riovas]

Bonjour (j'ai oublié de dire bonjour),

l'hydrogène produite par électrolyse est environ trois fois plus chère que celle produite par reformage des hydrocarbures

Quelqu'un pourrait me donner un ordre de grandeur des prix (en cas d'utilisation massive bien sur)? Et dans le prix quel est la part du coup de l'électricité, par opposition à celles des infrastructures et celle des matières premières (l'eau oui bon je sais ça doit pas être très cher). Et on prend quel prix de référence pour l'électricité? Je n’ai pas trouvé ces infos sur le net (enfin pas très précis ce que j'ai trouvé).

Sinon, les concepteurs de centrales nucléaires envisagent bien de produire de l'hydrogène, mais avec des réacteurs de génération IV, fonctionnant à très haute température.

Les centrales actuelles dégage aussi de la chaleur qui souvent n'est pas utiliser (?). Est-ce que l'on ne pourrait pas aménager les centrales actuelle pour utiliser cette chaleur pour réduire la quantité d'électricité nécessaire à l'électrolyse (plus on monte la température moins il est nécessaire d'apporter de l'énergie par l'électricité si je ne me trompe pas). Cette question à déjà du être posé dans le forum je suis désolé mais la recherche du forum ne me réussit pas.

le rendement d'une pile à combustible de 80 %

C'est une limite physique (théorique) ou technique (pratique)?

Merci d'avance pour les réponses.

[riovas]

environnement : cf. rendement. Tout gâchis est mauvais pour l'environnement

Néanmoins ce n'est pas quand même meilleur que les énergie fossile? Même si on perd la moitié au passage le nucléaire est plus de deux fois moins émetteur de gaz à effet de serre que les énergie fossile (ce n'est pas la seule pollution je sais bien)?

[moijdikssékool]

le rendement de l'électrolyse est de 65 %, le rendement d'une pile à combustible de 80 %. Soit environ la moitié de ta production d'électricité envolée

source?
pour l'hydrolyse (en fait thermo/hydrolyse): 50%
pour les piles, de 40 (http://www.annso.freesurf.fr/PEMFC.html pour les autos) à 90 (stationnaire+cogénération)

[Cécile]

Quelqu'un pourrait me donner un ordre de grandeur des prix (en cas d'utilisation massive bien sur)? Et dans le prix quel est la part du coup de l'électricité, par opposition à celles des infrastructures et celle des matières premières (l'eau oui bon je sais ça doit pas être très cher). Et on prend quel prix de référence pour l'électricité? Je n’ai pas trouvé ces infos sur le net (enfin pas très précis ce que j'ai trouvé).

J'ai des données 2003. Le problème est qu'il existe des tonnes d'unités différentes, pas forcément faciles à transposer. Je l'ai en gigajoule (sachant que 1 kg d'essence = 45 MJ et 1 kg d'H2 = 120 MJ).
Coûts hors taxe :
- réformage du méthane : 7,2 $/JG
- électrolyse : 24,5 $/JG (avec le prix français de l'électricité)
- par énergies renouvelables : de 19,2 $/JG (biomasse) à 76 $/JG (photovoltaïque).
Bien sûr, ces prix ont dû évoluer depuis, mais c'est un ordre de grandeur.

Les centrales actuelles dégage aussi de la chaleur qui souvent n'est pas utiliser (?). Est-ce que l'on ne pourrait pas aménager les centrales actuelle pour utiliser cette chaleur pour réduire la quantité d'électricité nécessaire à l'électrolyse (plus on monte la température moins il est nécessaire d'apporter de l'énergie par l'électricité si je ne me trompe pas). Cette question à déjà du être posé dans le forum je suis désolé mais la recherche du forum ne me réussit pas.

Je pense que les questions de coût et de sécurité s'y opposent. Je ne crois pas que la chaleur dégagée au final soit très élevée, l'hydrogène est très inflammable, et enfin il faudrait construire toute l'infrastructure de transport de l'hydrogène à partir des centrales.

C'est une limite physique (théorique) ou technique (pratique)?

Je ne sais pas. C'est en tout cas le rendement des piles à combustibles de type SOFC, ayant les meilleurs rendements car fonctionnant à haute température.

source?
pour l'hydrolyse (en fait thermo/hydrolyse): 50%
pour les piles, de 40 (http://www.annso.freesurf.fr/PEMFC.html pour les autos) à 90 (stationnaire+cogénération)

Quand j'avais étudié ce sujet, j'avais fait un mélange à partir de l'Institut français du pétrole, Total, CEA et Association française de l'hydrogène. J'avais pris les valeurs les plus citées pour les meilleures technologies disponibles actuellement.
PS. : Ne confonds pas électrolyse et hydrolyse.

[jc_m]

. . . . . . . .
Les centrales actuelles dégage aussi de la chaleur qui souvent n'est pas utiliser (?). Est-ce que l'on ne pourrait pas aménager les centrales actuelle pour utiliser cette chaleur pour réduire la quantité d'électricité nécessaire à l'électrolyse (plus on monte la température moins il est nécessaire d'apporter de l'énergie par l'électricité si je ne me trompe pas). . . . . ..

Toutes les chaleurs n'ont pas la même qualité : c'est ici la température qui caractérise cette qualité.

La chaleur à haute température est utilisée pour la production d'électricité, qui se fait entre une source chaude et une source froide.

Cette source froide est le fluide qui va permettre de condenser la vapeur : de l'air pour les aéro-réfrigérants, de l'eau le plus souvent, avec des débits très importants par rapport au débit de vapeur.

Il en résulte que le fluide de la source froide est réchauffé à des températures assez basses pour lesquelles il est très difficile de faire mieux que de chauffer des serres ou des immeubles.

Certes il serait possible, dans certains cas, d'insérer un circuit intermédiaire entre le niveau à haute température et vapeur d'eau et le dernier niveau de refroidissement (la source froide) en utilisant un cycle fonctionnant à l'ammoniac, par exemple.

Mais il n'est pas certain que l'opération serait rentable, tandis qu'elle compliquerait le fonctionnement de l'ensemble (régulation complexe de machines d'assez grande puissance qui fonctionnent dans des fourchettes de tolérances assez restreintes pour avoir un bon rendement, chacun des cycles dépendant du régime de l'autre ...).

[riovas]

Confondre chaleur et température j'ai honte.

Merci pour vos réponses.

[riovas]

Cécile j’aurais besoin d’une explication pour les chiffres.

J'ai des données 2003. Le problème est qu'il existe des tonnes d'unités différentes, pas forcément faciles à transposer. Je l'ai en GigaJoule (sachant que 1 kg d'essence = 45 MJ et 1 kg d'H2 = 120 MJ).
Coûts hors taxe :
- reformage du méthane : 7,2 $/JG
- électrolyse : 24,5 $/JG (avec le prix français de l'électricité)
- par énergies renouvelables : de 19,2 $/JG (biomasse) à 76 $/JG (photovoltaïque).
Bien sûr, ces prix ont dû évoluer depuis, mais c'est un ordre de grandeur.

Déjà c'est pas GJ plutôt (bon c'est pas important mais je demande) ? Ensuite est-ce que ça veut dire que pour produire 1GJ d'électricité (ou d'énergie totale avec la chaleur?) à partir d'hydrogène issu d'électrolyse il faut 24.5$ en prenant tout en compte? Ou autrement dit le prix du kilo d’H2 produit par électrolyse est de 24.5/1000*120=2,95$. C’est ça ou j’interprète mal les chiffres?…

Autre chose à propos de l'hydrogène en tant que carburant pour voiture : ça fait la Joule d’H2 électrolytique à 2.95/120=0.0245$. Pour l’essence prenant 2$ le kilo à la pompe en France (prix arbitraire pour faire simple mais proche de la réalité) ça nous fait 2/45=0.044$. L’hydrogène issu de l’électrolyse serait donc déjà moins cher que l’essence et sans même prendre en compte un éventuel meilleur rendement des piles à combustible (je parle pour les voitures puisque pour l’électricité le prix ne doivent pas être les même à cause des taxes) ? J’ai du mal a y croire…

Merci… et désolé pour le plein de question…

[Narduccio]

Les centrales actuelles dégage aussi de la chaleur qui souvent n'est pas utiliser (?). Est-ce que l'on ne pourrait pas aménager les centrales actuelle pour utiliser cette chaleur pour réduire la quantité d'électricité nécessaire à l'électrolyse (plus on monte la température moins il est nécessaire d'apporter de l'énergie par l'électricité si je ne me trompe pas).

Tu as raison, les centrales nucléaires produisent environ 2/3 de chaleur. cela veut dire pour une centrale de 900 MW, 1800 MW de chaleur. Mais, il s'agit de chaleur rejetée sous forme d'eau à basse température et donc difficilement récupérable pour des utilisations à haute température.

[wizz]

Cécile j’aurais besoin d’une explication pour les chiffres. Déjà c'est pas GJ plutôt (bon c'est pas important mais je demande) ? Ensuite est-ce que ça veut dire que pour produire 1GJ d'électricité (ou d'énergie totale avec la chaleur?) à partir d'hydrogène issu d'électrolyse il faut 24.5$ en prenant tout en compte? Ou autrement dit le prix du kilo d’H2 produit par électrolyse est de 24.5/1000*120=2,95$. C’est ça ou j’interprète mal les chiffres?…

Autre chose à propos de l'hydrogène en tant que carburant pour voiture : ça fait la Joule d’H2 électrolytique à 2.95/120=0.0245$. Pour l’essence prenant 2$ le kilo à la pompe en France (prix arbitraire pour faire simple mais proche de la réalité) ça nous fait 2/45=0.044$. L’hydrogène issu de l’électrolyse serait donc déjà moins cher que l’essence et sans même prendre en compte un éventuel meilleur rendement des piles à combustible (je parle pour les voitures puisque pour l’électricité le prix ne doivent pas être les même à cause des taxes) ? J’ai du mal a y croire…

Merci… et désolé pour le plein de question…

Il faut revenir aussi à des choses comparables.

-la densité énergétique.
1kg d'essence prendra un volume de 1.1L sans poser de problème de mise en oeuvre.
0.37kg d'H2, pour avoir la meme quantité d'énergie, occupe un volume beaucoup plus grand sous forme de gaz (calculer ne nombre de moles dans 0.37kg, puis appliquer la loi avogadro-ampère pour connaitre le volume). C'est un volume inexploitable. Pour rendre son stockage plus pratique, il faut le compresser donc de l'énergie et qui demande un réservoir adapté aux hautes pressions dont le cout n'est pas du tout le meme que le réservoir de carburant classique. Idem pour le rendre liquide, encore plus d'énergie et des réservoir cryo. Et comme la molécule H2 est très petite, elle peut migrer à traver la matière du réservoir (diamètre molécule H2<distance inter-atome matière réservoir) et donc n'est pas stockable à long terme.

-investissement matériel
Ce dont tu as besoin est de se déplacer et pour cela, tu es pret à mettre un certain cout qui comprend notamment le carburant et la voiture. Il faut alors comparer le cout d'un moteur thermique et celui de la PAC+moteur elect. Or le cout de ce dernier dépasse de très loin le cout d'une voiture classique haut de gamme V8 bi-turbo made in germany. Pour le consommateur basique que nous sommes, le choix est vite fait.
Nous le faisons déjà pour le choix entre diesel et essence: cout à l'achat et cout à la pompe... mais qui n'est pas à la même échelle de comparaison.
Si c'était si avantageux, je pense que l'industrie auraient déjà mis le grappin dessus

STUPIDUS CAPITALISMUM EST ?
J’ai du mal a y croire…
Merci… et désolé pour le plein de réalisme…

[riovas]

J'ai juste dit que j'étais surpris que l'h2 en lui même était potentiellement moins cher à la pompe que l'essence pour la même valeur énergétique. Je vois pas le rapport avec tout ce que tu as dit... quel était le but de ton argumentation?
Je sais pertinemment que c'est pas la seule chose qui rentre en ligne de compte, j'ai jamais dis le contraire, ni que les entreprises n'en aurait pas profité, ni que demain on pourrait tous rouler en pile à combustible à des prix à tout casser. Je n'ai pas dit ni sous entendu ni même penser à la moindre de ces choses.

[wizz]

je veux dire que l'hydrogène sous sa forme naturelle, c'est à dire gazeuse, est inexploitable si l'on le compare à l'essence. Son cout final pour avoir un usage comparable serait plus élevé que le chiffre que tu as trouvé.

[Cécile]

Cécile j’aurais besoin d’une explication pour les chiffres. Déjà c'est pas GJ plutôt (bon c'est pas important mais je demande) ?

Si, bien sûr, ma main droite (qui fait le J) a voulu aller plus vite que ma main gauche (qui fait le G)..

Ensuite est-ce que ça veut dire que pour produire 1GJ d'électricité (ou d'énergie totale avec la chaleur?) à partir d'hydrogène issu d'électrolyse il faut 24.5$ en prenant tout en compte?

Oui (en considérant l'énergie totale, pas l'électricité). Mais ça ne prend en compte que la production, pas le transport ni les pertes...

Ou autrement dit le prix du kilo d’H2 produit par électrolyse est de 24.5/1000*120=2,95$. C’est ça ou j’interprète mal les chiffres?…

Oui, c'est ça.

Autre chose à propos de l'hydrogène en tant que carburant pour voiture : ça fait la Joule d’H2 électrolytique à 2.95/120=0.0245$. Pour l’essence prenant 2$ le kilo à la pompe en France (prix arbitraire pour faire simple mais proche de la réalité) ça nous fait 2/45=0.044$. L’hydrogène issu de l’électrolyse serait donc déjà moins cher que l’essence et sans même prendre en compte un éventuel meilleur rendement des piles à combustible (je parle pour les voitures puisque pour l’électricité le prix ne doivent pas être les même à cause des taxes) ? J’ai du mal a y croire…

Tout ça, c'est hors taxes. Or, les taxes représentent environ 80 % du coût de l'essence, si mes souvenirs sont bons. Donc tu vois que hors taxes, l'essence est bien moins chère.
En plus, le coût de transport de l'hydrogène risque d'être très élevé, vu qu'il faudrait construire toutes les infrastructures adaptées (plusieurs centaines de milliards d'euros au minimum !)

Merci… et désolé pour le plein de question…

De rien, j'espère y avoir répondu.