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Billet de blog 5 sept. 2018

l'aberration de l'hyrogene dans l'energie

La surtension de l'electrode a oxygene est telle que le rendement decharge/ charge des piles a H2 / air et H2/ oxygène est le tiers de celui des autres piles .Ainsi si tous les vehicules francais passaient a une propulsion par moteurs électriques , il faut 70% de la production actuelle d'edf , si les moteurs sont alimentes par pile a combustible et 3 fois moins avec des piles .

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L'aberration de l'hydrogène energie
Toute une industrie s'est construite sur l'hydrogène energie, , producteurs d'équipements : d'électrolyseurs, de réservoirs de stockage fixes et de véhicules, de compresseurs., de piles a combustible et d'ensembles : stockage d'électricité , station de chargement de véhicules , station de production d'hydrogène et chargement de véhicules , véhicules intégrant réservoir , piles a combustibles et moteurs électriques
Beaucoup de gens en vivent , et certains qui en vivent savent que l'hydrogène est économiquement et energetique ment un énorme gâchis . Quasiment tout ce qui touche a l'hydrogène est antiéconomique et anti écologique , la raison principale est que le rendement energie électrique produite par l'hydrogène sur energie électrique pour produire l'hydrogène est de 25 % , contre 75% comme rapport entre l'energie que l'on extrait du pile a la décharge et l'energie pour la charger .
Bref un stockage d'energie par hydrogène ou un véhicule a hydrogène consomment pour le même produit, energie déstockée ou kilomètre d'avancement de véhicule , 3 fois plus d'energie électrique qu'un stockage ou un véhicule a piles .

stockage d'energie par hydrogène
La réaction de l'hydrogène avec l'oxygène produit 34 kWh par kg d'hydrogène - c'est plus que le lithium 14 kWh par kg et que l'essence 12kWh par kg.
L'hydrogène forme avec l'oxygène l'eau et est donc très abondant , l,oxygène présent a 20% dans l'air .
L'hydrogène peut être produit facilement par électrolyse de l'eau , et on peut produire facilement de l'électricité par pile a combustible nom donne a la pile hydrogène-air .
D'ou l'idée de stocker l'energie électrique quand elle est abondante dans l'hydrogène et de produire de l'électricité a partir de l'hydrogène quand l'électricité manque .

On produit l'hydrogène par électrolyse de l'eau ,. Puis on le stocke , le stockage le plus économique est l'hydrogène gazeux sous pression ,on comprime l,hydrogène a 700 bar et on le stocke .
La compression de 30 bar a 700 bar , par compresseur multi etage avec réfrigérations intermédiaires entraîné par moteur électrique , consomme 2.5 kWh par kg d'hydrogène , le stockage a 700 bar en composite ou en acier pese 19 fois le poids de l'hydrogène stocké.
Le stockage n'est pas gratuit, toutefois la depense d'energie pour comprimer l'hydrogene n'est que de 7% de l'energie contenue dans l'hydrogene - le stockage en lui même est bien plus lourd que l'hydrogène stocke , mais pour un stockage fixe ce n'est pas un problème, Le stockage coute 190 E par kg d'hydrogène stocké soit 5.5 E par kWh ce qui est beaucoup moins que le cout de stockage par pile lithium ion , 300 E par kWh .

pour les piles, l'électrolyseur et la pile a combustible ,ce sont des piles a flux , contrairement a la pile lithium ion par exemple qui a en elle même les espèces qui
portent l'energie , le lithium dissout dans du carbone de l'électrode positive et l'oxygène dans l'oxyde de lithium et de mélange de cobalt , manganese et fer de l'électrode négative .
Il y a 3 flux , l'eau est apportée a l'électrolyseur , l'hydrogène et l'oxygène sont évacués de la pile , la pile n'est pas limitée , elle peut produire autant d'hydrogène que l'on veut avec de l'électricité .
Pour la pile a combustible , il y a 2 flux rentrant , l'hydrogène venant du réservoir sous pression de gaz et l'air de l'atmosphère et un flux de vapeur d'eau sortant , la aussi la pile peut produire autant d'électricité que l'on veut , comme un motoalternateur , il
suffit de l'alimenter en combustible.

On voit l'avantage par rapport au stockage par pile , lithium ion ou autres, on peut stocker autant d'energie que l'on veut , il suffit de faire fonctionner longtemps l'électrolyseur et de multiplier les réservoirs sous pression d'hydrogène en parallèle.

Pour de grands stockages remplis en plusieurs centaines d'heures , le cout des piles : électrolyseur pour le remplissage et pile a combustible pour la vidange , s'estompent ,et le prix du stockage proportionnel a la quantité stockée est de seulement 5.5 E par kWh , 55 fois moins qu'un stockage par pile lithium ion .

Malheureusement pour les grands stockages , le cout de stockage par hydrogène est supérieur a celui des stockages par eau , les stations de pompage turbinage , ou l'eau est pompée par une pompe électrique d'un réservoir inférieur vers un réservoir supérieur situe plusieurs centaines de mètres plus haut quand la production d'électricité est supérieure a la consommation , l'eau redescend du réservoir supérieur en produisant de l'électricité dans la turbine quand on a besoin d'électricité .
De plus compte tenu que les piles utilisées dans le stockage par hydrogène ,mettent en jeu des gaz , gaz en sortie pour l'électrolyseur et gaz en entrée et en sortie pour. la pile a combustible , il y des chute de tension aux interfaces solides des électrodes et gaz , et en plus il y a une perte de tension de l'ordre de 0.4 V sur un potentiel électrochimique de 1.27 V du couple hydrogène oxygène , pour forcer l'oxygène de sortir de l'électrode dans l'électrolyseur ou de rentrer dans l'électrode dans la pile a combustible .

Le rendement entre l'electricite produite par la pile a combustible et l'electricite consommee par l'electrolyseur pour produire l'hydrogene est de 26% , et en tenant compte de la puissance nécessaire pour comprimer l'hydrogène pour le stocker - c'est 25 % , les trois quarts de l'électricité que l'on veut stocker est perdue , on perd 3 fois plus d'électricité que la part stockée , ce n'est plus un stockage d'électricité mais quasiment un pur consommateur d'électricité ,

Pour les stockages de courte durée , quelque heures comme pour lex stockages associées a certaines centrales solaires dans les régions ou le réseau ne comporte pas de stockages hydrauliques , on stocke quand le soleil est au plus haut et on déstocke le soir , le cout de l'électrolyseur et de la pile deviennent importants et le cout global du stockage dépasse par kWh déstocke celui des piles .
De plus on a toujours ce rendement épouvantablement mauvais , est il vraiment utile de rentrer de l'électricité dans un stockage a hydrogène quand on sait que l'on perd 3 quarts de l'électricité que l'on met dans le stockage contre 1 quart avec les piles .

C'est ainsi que dans les iles françaises , ou le stockage de l'energie solaire est rentable , il n'y a aucun stockage par hydrogène , sauf un tout petit stockage expérimental près d'Ajaccio , tous les stockages se font par piles , piles lithium ion , lithium fer , lithium phosphates .

Pour les véhicules la problématique est un peu différente que pour les stockages fixes , car le poids du stockage et la durée de remplissage interviennent .

Compte tenu du poids de l'enveloppe contenant l'hydrogène , du poids de la pile produisant l'électricité et de ses auxiliaires , pompe a hydrogène et compresseur d'air , a partir de l'hydrogène et du faible rendement de la pile a combustible , l'ensemble emporté par le véhicule est tel que chaque kg du système permet de produire 595 Wh d'energie électrique , contre 300 Wh par kg pour le lithium ion .

Il y a aussi la durée de remplissage , il faut 5 minutes pour remplir un réservoir d'hydrogène d'un véhicule a partir d'une station de remplissage , il faut 3 heures pour charger un pile lithium ion a 100% et 30 minutes pour la charger a 80% .

Les 2 avantages , en poids et en durée de remplissage , ne contrebalancent pas une consommation electrique par km parcouru qui est 3 fois plus forte pour l'hydrogene que pour les piles .
Ainsi s'il fallait convertir tous les vehicules a gas oil ou essence , voitures , motos , velomoteur , camions et bus de France , ( hors avions , bateaux et machines agricoles ) qui consomment annuellement 34.8 millions de tonnes de gas oil et 7.4 millions de tonnes d'essence . Soit 42.2 millions de tonnes d'hydrocarbures a 12kWh PCI , permettant avec un rendement moyen de production d'energie mecanique transmise aux roues de 18% de produire 91 000 GWh d'energie mécanique.
Avec un rendement des conversions de courant continu , moteurs électriques et transmission de 91% il faut sortir 100 000GWh électriques des systèmes de production stockage électriques des véhicules pour produire 91 000 GWh d'energie mécanique sur roues pour propulser le véhicule et vaincre les frottements de roulement , de résistance de l'air et de travail contre la gravite.

Avec des systèmes a piles il faudrait 133 000 GWh soit 25% de la production française d'électricité pour alimenter tous les véhicules .

Avec l'hydrogène il faudrait 400 000 GWh soit 75% de la production, évidemment avec cette part de consommation il ne sera pas possible de produire l'hydrogène quand la consommation est basse et le prix du courant réduit puisque l'hydrogène constituera le gros de la consommation .

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