Le stockage d’hydrogène : un enjeu pour le développement de la filière

L’hydrogène  a une particularité qui n’est pas négligeable : ce gaz ultra léger (environ 11 fois plus que l’air que nous respirons) occupe un volume d’espace beaucoup plus important que les autres gaz lorsqu’il est soumis à la simple pression atmosphérique. En effet, pour stocker 1 kg d’hydrogène, il faut un volume d’environ 11 m3. Sachant que cette quantité peut permettre à un véhicule alimenté à l’hydrogène de parcourir 100 km, on comprend qu’il est compliqué de le stocker en l’état. Il faut donc mettre en œuvre des moyens techniques importants pour augmenter sa densité et réduire la taille des stockages. Aujourd’hui, on peut compresser l’hydrogène à 700 bars de pression, ou à 350 bars pour la mobilité.

Plusieurs méthodes de stockage d’hydrogène sous forme gazeuse à haute pression sont possibles :

• dans des réservoirs ou bouteilles qui permettent de transporter l’hydrogène par camions,

• dans les stations-service et les réservoirs de stockage des véhicules à hydrogène, où il servira ensuite à alimenter une pile à combustible hydrogène qui permet de générer de l’électricité,

• dans des stockages massifs souterrains.

Il est également possible de stocker de l’hydrogène sous forme liquide, en le refroidissant à très basse température. La liquéfaction de l’hydrogène permet d'augmenter encore plus sa masse volumique, et de réduire ainsi la taille des stockages. Toutefois, cette méthode plus coûteuse et complexe n’est aujourd’hui utilisée que pour des usages spécifiques comme le stockage d’hydrogène liquide dans les réservoirs de fusées.

Par ailleurs, des études sont également menées concernant le transport et le stockage d’hydrogène sous forme d’ammoniaque.

L’hydrogène peut être utilisé pour stocker de l’électricité, permettant de pallier la surproduction d’électricité renouvelable (solaire, éolien, etc.) à certains moments et son insuffisance à d’autres. En effet, la production d’énergie solaire ou éolienne dépend d’éléments naturels et ne peut donc pas être pilotée en fonction de la consommation. Il est donc nécessaire de pouvoir stocker le surplus d’électricité quand la production est supérieure à la consommation. L’électricité ne pouvant être stockée en grande quantité sur une longue période, la solution est de la convertir en hydrogène.

Ainsi, le procédé Power to Gas, que nous étudions depuis plusieurs années dans le cadre du projet Jupiter 1000 avec GRTgaz, consiste à produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau, à partir d’électricité renouvelable. Il est ensuite possible de stocker l’hydrogène, de l’injecter dans le réseau de transport de gaz ou bien de le convertir en méthane de synthèse par réaction avec du CO2. Cette filière du Power to Gas permet donc de répondre aux problématiques de modularité, de forte fluctuation et de stockage de l’électricité renouvelable. C’est un élément essentiel dans la construction de réseaux multi-énergies.

En premier lieu, nous développons un projet de Power to Power permettant un stockage massif d’hydrogène en cavité saline. Son principe :

• produire de l’hydrogène par électrolyse à partir d’excédents d’électricité,

• l’hydrogène est stocké dans un stockage géologique,

• cette énergie stockée est ensuite restituée lorsque le réseau en a besoin.

Ce projet pilote, HyGéo, nous le menons en association avec Hydrogène de France (HDF) et le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), afin de développer des solutions de stockage d’hydrogène à grande échelle pour des applications multiples.

Une démarche qui s’inscrit également dans la ligne de la Programmation Pluriannuelle de l’Énergie (PPE), qui incite à étudier l’intérêt de la réutilisation de cavités salines pour le stockage d’hydrogène. HyGéo est labellisé par le Pôle Avenia, unique pôle de compétitivité français dans le domaine des filières énergétiques du sous-sol.

En outre, dans notre volonté d’être proactifs afin de proposer des solutions aux problèmes de stockage de l’hydrogène, nous sommes engagés dans le projet RINGS. Une démarche qui vise à étudier l’impact de l’intégration de l’hydrogène sur nos infrastructures de stockage en aquifère avec l’UPPA.