Tout comprendre sur les piles à hydrogène fabriquées par HDF Energy à Blanquefort

INTERVIEW. Qu'est-ce qu'une pile à combustible ? Comment sont-elles assemblées ? Quel rôle y joue l'hydrogène ? Pour quels usages et quels rendements énergétiques ? Hanane El Hamraoui, directrice industrielle de HDF Energy répond à ces questions pratiques pour La Tribune alors que l'entreprise pose la première pierre de son usine de piles à hydrogène à forte puissance ce 24 février à Blanquefort, près de Bordeaux.
Hanane El Hamraoui, directrice industrielle de l'entreprise HDF Energy.
Hanane El Hamraoui, directrice industrielle de l'entreprise HDF Energy. (Crédits : HDF Energy)

Sur l'ancien site des circuits de Ford Aquitaine Industries, l'entreprise bordelaise HDF Energy (ex-Hydrogène de France) pose la première pierre, ce vendredi 24 février, de sa première usine de piles à combustible à forte puissance. Pour mieux comprendre de quoi il s'agit, Hanane El Hamraoui, la directrice industrielle de l'entreprise, répond aux questions de La Tribune. Cette ingénieure en génie mécanique dotée d'une expérience dans le solaire connaît sur le bout des doigts les activités de l'entreprise qu'elle a intégrée dès ses débuts en septembre 2018 quand HDF Energy ne comptait que dix salariés contre plus de 90 aujourd'hui.

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LA TRIBUNE - Qu'est-ce qu'une pile à combustible ?

Hanane EL HAMRAOUI - C'est un générateur d'électricité qui, contrairement à ce que son nom trompeur laisse penser, n'a quasiment aucune similarité avec une batterie électrique qui se charge et se décharge sur courte durée. Une pile à combustible (PAC) ressemble davantage dans son fonctionnement à un groupe électrogène diesel puisqu'il faut la remplir avec un combustible, en l'occurrence de l'hydrogène, pour qu'elle puisse ensuite restituer de l'électricité, par le biais d'une réaction chimique quand l'hydrogène rentre au contact de l'air. Une pile à combustible c'est vraiment un générateur d'électricité dont on remplit le réservoir d'hydrogène, ce qui permet une production d'électricité stable et sur le temps long.

À quoi ressemble ce type de pile ?

Une pile à combustible classique, que l'on peut trouver par exemple dans une voiture, est une petite boîte qui n'est pas plus grosse qu'un moteur diesel, de l'ordre d'un mètre sur 50 cm. Une pile de ce type embarque une puissance d'environ 50 KW. Ce que l'on produit chez HDF Energy, ce sont des piles à forte puissance de 1,5 MW, soit 30 fois plus. Ces piles sont contenues dans un conteneur de 12 mètres de long. Dans ce conteneur, nous connectons une cinquantaine de piles classiques qui sont fabriquées à grande échelle par notre partenaire canadien Ballard. Le savoir-faire de HDF se concentre sur tous les auxiliaires, c'est-à-dire tous les composants autour de la pile qui sont indispensables à son fonctionnement. Ils permettent notamment de traiter l'air et l'hydrogène qui entrent dans la pile, de traiter l'électricité qui sort, d'assurer le refroidissement, d'atteindre cette puissance de 1,5 MW, etc. On considère que ces auxiliaires représentent 70 % de la valeur ajoutée de nos PAC contre 30 % pour les petites piles à combustible classiques que nous assemblons. On parle d'environ 40.000 composants !

HDF Energy

Cliquez sur l'image pour l'agrandir. Composition d'une pile à combustible d'HDF Energy (crédits : HDF Energy).

Quels sont les principaux matériaux utilisés et sont-ils recyclables ?

Une pile à combustible est constituée à plus de 90 % d'acier et le reste est principalement du platine, qui joue le rôle de catalyseur de la réaction chimique. Les piles sont réparables et changeables très facilement et environ 95 % de la pile est recyclable, à commencer par le platine [un métal dense, NDLR]. Ces piles sont donc moins gourmandes en matériaux rares que les batteries électriques classiques.

Quelles seront les étapes de fabrication d'une pile à combustible dans l'usine de Blanquefort ?

La première étape c'est de réceptionner le conteneur qui sera le packaging [l'enveloppe, NDLR] de la pile. Ensuite, c'est l'assemblage sur les racks [étagères de rangement, NDLR] de la cinquantaine de piles en série que nous apporte notre fournisseur canadien Ballard. La troisième étape consiste à connecter toutes ces piles entre elles et avec les tuyauteries du système hydrogène et du système d'air entrant. Vient enfin l'installation de toute la partie électronique de puissance qui permet de faire sortir l'électricité de la pile. Quand tout cela est fait, le conteneur sortira des murs de l'usine pour rejoindre, juste à côté, la zone où seront testées et validées toutes ses performances : rendement énergétique, étanchéité, réaction à la tranche de puissance demandée, montée en puissance rapide, démarrage à froid, etc.

Quelles sont les applications visées par les piles qui seront produites à Blanquefort ?

Les piles à combustible classiques peuvent servir à la mobilité légère (voitures, utilitaires, etc.) et moyenne (bus, camions, etc.) mais aussi à la mobilité lourde pour alimenter des bateaux ou des trains par exemple. Chez HDF Energy, nous visons deux marchés principaux. Le premier c'est la fourniture d'électricité pour les réseaux en jouant le rôle d'une centrale qui produit de l'électricité dès qu'on en a besoin dès lors qu'il y a de l'hydrogène disponible grâce, par exemple, à des énergies renouvelables. C'est le principe de nos projets de centrales « renewstable » où l'on vient remplacer des groupes électrogènes diesel avec nos piles. Cela participera aussi à la décarbonation du mix énergétique en venant remplacer les centrales à charbon et à gaz en Europe. Sur ce marché, nous vendrons les piles à nos propres filiales qui gèrent les différentes centrales.

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Notre second marché c'est la mobilité dite lourde, c'est-à-dire les navires où l'on vient remplacer la motorisation diesel par une pile à hydrogène. C'est par exemple le bac entre Royan et Soulac, les ferries ou les gros bateaux de croisière qui ont besoin de décarboner leur propulsion mais aussi leur production d'électricité lors des escales. Enfin, on regarde aussi les utilisations en matière de ferroviaire, en particulier pour alimenter les locomotives de fret.

L'hydrogène n'est pas une source de production d'électricité mais un vecteur de stockage d'énergie. Cette technologie est donc pointée du doigt pour son faible rendement énergétique ou, autrement dit, sa forte déperdition d'énergie au fil des étapes (production d'électricité, transformation en hydrogène par électrolyse, stockage puis retransformation en électricité). Comment abordez-vous cet obstacle qui est bien réel ?

Il n'y pas de solution idéale mais la pile à combustible fait partie des générateurs d'électricité les plus efficients pour les usages que nous visons. Quand on part d'une quantité d'hydrogène de 100, on obtient, au bout du processus, une quantité d'environ 50, ce qui correspond à un rendement de 50 %, sans compter le rendement de l'hydrolyse pour créer l'hydrogène. En comparaison, le rendement d'un moteur thermique est de 25 % ou 30 % et celui des turbines à gaz ne dépasse pas 40 % et ce, sans compter le rendement de l'extraction, du raffinage et du transport de ces carburants fossiles.

Ce qu'il faut bien comprendre c'est que nos solutions ont vocation à produire de l'électricité en remplaçant des groupes diesel qui n'ont qu'un rendement de 25 % à 30 % et qui émettent, en plus, des émissions carbones polluantes et des particules fines. Donc notre solution est pertinente d'un point de vue économique, d'un point de vue rendement énergétique et d'un point de vue environnemental, notamment grâce à l'électricité d'origine renouvelable ou nucléaire. Le marché de HDF est donc considérable. D'ailleurs, nous avons 26 nationalités dans notre équipe et un portefeuille d'affaires en développement de cinq milliards d'euros actuellement sur les 5 continents.

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