Production d’hydrogène vert à partir d’énergie éolienne et solaire réduite

Production d'hydrogène vert à partir d'énergie éolienne et solaire réduite

Résumé graphique. Crédit : DOI : 10.1016/j.adapen.2021.100051

La conception de futurs systèmes énergétiques à faible émission de carbone pour utiliser l’énergie générée au-delà de la demande du réseau pour produire de l’hydrogène pourrait réduire considérablement les coûts d’électricité, selon de nouveaux travaux publiés par Advances in Applied Energy par Tyler Ruggles et Ken Caldeira de Carnegie.

Les sources d’énergie renouvelables comme le soleil et le vent ont des variations naturelles en raison des conditions météorologiques : certains jours sont clairs et clairs, d’autres sont couverts ; certains jours sont venteux, d’autres le sont encore. Cela signifie que l’infrastructure de production d’énergie renouvelable doit être conçue en tenant compte de cette variabilité.

Pour s’assurer qu’il y a suffisamment d’énergie disponible pour répondre aux demandes de pointe de la société lorsque la nature ne coopère pas, il faut construire plus de turbines et de panneaux solaires que nécessaire les jours venteux et ensoleillés. Mais d’un autre côté, lorsque le temps le permet, il n’y a aucun moyen d’utiliser ou de stocker toute l’électricité que les générateurs éoliens ou solaires sont capables de produire.

“Les endroits qui ont déjà pris des engagements substantiels dans l’énergie éolienne et solaire, notamment la Californie, le Texas, l’Allemagne et le Royaume-Uni, ont de plus en plus besoin de réduire leur production, ce qui a suscité un intérêt pour l’utilisation à bon escient des capacités inutilisées”, a expliqué Caldeira.

Avoir la flexibilité de réorienter la capacité énergétique inutilisée vers la fabrication de combustibles pourrait combler l’écart entre les demandes énergétiques constantes et les ressources énergétiques variables. Un exemple de ceci serait la fabrication de carburant hydrogène en divisant l’eau en hydrogène gazeux et oxygène gazeux, un processus appelé électrolyse.

Ruggles et Caldeira, avec leurs collègues Jacqueline Dowling et Nathan Lewis de Caltech, ont entrepris de sonder la possibilité d’ajouter ce type de flexibilité à notre système énergétique. Pour représenter avec précision les opportunités et les limites de la variabilité éolienne et solaire, ils ont créé un modèle intégrant des données météorologiques historiques.

“Nous avons constaté que dans les systèmes à faible émission de carbone modélisés, il y a presque toujours suffisamment d’électricité excédentaire générée pour entraîner l’électrolyse de l’hydrogène après avoir envoyé l’énergie nécessaire au réseau pour d’autres utilisations”, a déclaré Ruggles.

Selon leur modèle, un système utilisant l’excès d’électricité pour produire de l’hydrogène carburant pourrait être mis en œuvre en utilisant une infrastructure énergétique construite pour alimenter le réseau. Ils ont découvert que de nouvelles capacités n’auraient pas besoin d’être construites tant que la quantité d’électricité utilisée pour alimenter les piles à combustible à hydrogène ne dépasserait pas environ 20 % de la demande énergétique totale. Cependant, le prix de toute expansion éventuelle pourrait être compensé par un coût moyen de l’électricité inférieur dans le cadre de cet accord.

“L’un des plus grands défis de la mise en place d’un secteur de l’électricité à faible émission de carbone ou sans carbone a été d’intégrer efficacement des ressources variables comme l’éolien et le solaire”, a conclu Caldeira. “Notre travail démontre que la production d’électrocarburants tels que l’hydrogène pourrait être une étape majeure vers une meilleure utilisation des ressources éoliennes et solaires, en particulier si les électrocarburants pouvaient être produits à faible coût d’investissement.”


L’analyse des énergies renouvelables pointe vers une électricité sans carbone plus abordable


Plus d’information:
Tyler H. Ruggles et al, Opportunités de charges électriques flexibles telles que la production d’hydrogène à partir de la production réduite, Avancées en énergie appliquée (2021). DOI : 10.1016/j.adapen.2021.100051

Fourni par Carnegie Institution for Science

Citation: Production d’hydrogène vert à partir d’énergie éolienne et solaire réduite (2021, 21 juillet) récupéré le 21 juillet 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-07-green-hydrogen-production-curtailed-solar.html

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